技術コラム Vol.18

最新MCU「RA8ファミリ」活用術

開発部 エンジニア / 大見

公開日:2024/02/22

技術コラム Vol.16「AI処理にも対応!高性能MCU「RA8」の概要」では、ルネサス エレクトロニクス社(以下、ルネサス社)の最新MPU「RA8シリーズ」の概要とArm Helium™テクノロジについてご紹介いたしました。

今回は後編として、当社のRA8搭載ボードと「RA8」の性能を活かしたアプリケーション例を中心にご紹介いたします。

  1. RA8マイコンの概要
  2. RA8シリーズの使用例を考えてみる
  3. まとめ

1. RA8マイコンの概要

(1)CPUの概要

当社ではRA8シリーズ搭載製品としてRA8M1搭載「AP-RA8M-0A」とRA8D1搭載「AP-RA8D-0A」の2製品を2024年2月10日に発売いたしました。
RA8M1とRA8D1は、ともにCortex-M85を内蔵し演算性能は同じですが、インタフェース(I/F)機能が異なっています。

以下が「AP-RA8M-0A」と「AP-RA8D-0A」の主な機能です。

AP-RA8M-0A
AP-RA8M-0A
AP-RA8D-0A
AP-RA8D-0A
AP-RA8M-0A/AP-RA8D-0A 仕様概要
項目 仕様 AP-RA8M-0A AP-RA8D-0A
CPU RA8M/RA8D Cortex-M85 480MHz
FlashROM CPU内蔵
OctalFlashROM
2MByte
32MByte
2MByte
64MByte
RAM CPU内蔵
外部SDRAM
1MByte
32MByte
1MByte
64MByte
Ethernet 10/100BASE x1
USB I/F USB2.0 Host
USB2.0 Host/Function
x1
x1
カメラ I/F YUV8bit x1
LCD I/F RGB666
MIPI DSI
N/A
N/A
x1
x1
Pmod I/F UART/SPI/I2C/GPIO x2 x1
SDカード I/F microSD x1
シリアル I/F SCI 最大10ch
CAN I/F CAN FD 最大2ch
JTAGコネクタ CoreSight 10pin
電源 - DC5V(I/O3.3V)

機能の違いとしては主に外部メモリ(FlashROM、SDRAM)のサイズとLCD I/Fの有無、Pmod I/Fの チャネル数になります。

RA8D1は、LCD I/Fを備えており、HMIなどディスプレイを使用するアプリケーションに適しています。
表示データなどで、多くのメモリを使用することが想定されるため、「AP-RA8D-0A」のメモリサイズは 大きくなっています。
一方、「AP-RA8M-0A」は、ディスプレイ機能がない代わりに、より汎用的な使い方ができるように、Pmod I/Fを2つ搭載しています。

(2)RA8シリーズのサンプルプログラム

当社のAP-RA8M-0AとAP-RA8D-0Aでは、各CPUボードで動作するサンプルプログラムを提供しています。

RA8シリーズCPUボードでは各サンプルプログラムを以下の通りに準備しています。
各サンプルプログラムは、ルネサス社が無償で公開している開発環境「e2studio(コンパイラはGCC)」を使用しているので、CPUボードのほかにデバッガをご用意いただければ、すぐに動作を確認できます。

サンプルプログラム種別 確認機能 AP-RA8M-0A AP-RA8D-0A
メモリ・インタフェース UART通信
CAN/CAN FD通信
SDカードのR/W
USBメモリのR/W
(USBホスト機能)
仮想COM通信
(USBファンクション機能)
Ethernet通信
Pmod Pmod 8LD
(LED点灯)
Pmod OLEDrgb
(OLED表示)
Pmod USBUART
(USB-UART変換)
Pmod ToF
(距離センサ)
US082-HS3001EVZ
(温湿度センサ)
US159-DA16200MEVZ
(無線LAN通信)
ディスプレイ・カメラ 画面出力
(LCD-KIT-B01/C01/C02/D02)
画面出力・カメラ入力
(LCD-KIT-B01/C01/C02/D02・CMOSカメラ)
  • 2024年2月現在の公開サンプルの状況です。

サンプルプログラムの詳細は各CPUボードの製品ページにあるサンプルプログラム解説書をご確認ください。

また、サンプルプログラムの使い方として、チュートリアル資料「AN2002 RAファミリ開発チュートリアル」も用意しています。
CPUボードのハードウェアマニュアル・サンプルプログラム解説書は、CPUボードをご購入前の方でもご確認できるので、ご一読ください。

2. RA8シリーズの使用例を考えてみる

サンプルプログラムは、CPUボードに付属するI/Fの確認が行えるように一通り用意しています。
実際にユーザーがアプリケーションを開発する場合には、これらのサンプルプログラムを利用することで、効率的に開発を進めることができます。

ここではサンプルプログラムを組み合わせた、プロトタイプ開発例をご紹介します。

(1)Pmodモジュールを利用した温湿度監視装置(AP-RA8M-0A)

温湿度センサと無線LANは市販のPmodモジュールを利用します。
センサは、二酸化炭素センサなど、別のPmodに入れ替えることで、監視対象を変えることができます。

Pmodについては「技術コラム Vol.12 Pmod™でサクッとプロトタイピング!」でも紹介していますが、様々なセンサ製品が発売されているので、パズル感覚で様々な機能を組み合わせて試すことができます。

また、近年問題となっているネットワーク機器のセキュリティですが、RA8シリーズが対応しているArm TrustZoneなどのセキュリティ機能を活用することで、セキュリティリスクを低減することができます。

■ センサ類を使用した応用例

  • ビニルハウスなどで設置する環境センサ
  • 工事現場などで設置する振動・騒音モニター
  • CO2の濃度などの空気質を測定して動く自動換気システム

応用例のイメージ図 応用例のイメージ図

(2)CMOSカメラを使ったAI監視カメラ(AP-RA8D-0A)

RA8シリーズの場合、前回紹介した「Arm Heliumテクノロジ」を活用することで、従来のRAファミリでは厳しかった画像解析も実行可能であり、多様なシーンでの運用が可能です。
ただし、リアルタイムの動画の画像解析は、負荷が非常に重く、より高性能なCPUと大容量のメモリが必要となりますので、RA8には不向きです。RA8での画像処理は、秒単位での静止画レベルの用途と考えた方がよいでしょう。

カメラ入力から画面出力、そして外部メディアへの保存などは、すべてサンプルプログラムを参考にできますので、用途に合わせた画像解析プログラムを追加することで、AI監視装置を作成することができます。
また、Ethernet機能を使えば、ネットワークに撮影データをアップロードする機能なども実現することができます。

■ 使用シーン例

  • 顔認証システム
  • 河川監視・警報システム
  • 異物検査システム
  • バーコードリーダー

使用シーン例のイメージ図 使用シーン例のイメージ図

3. まとめ

今回は、RA8シリーズの紹介の後編として、RA8マイコンのサンプルプログラム紹介と、組み合わせ使用例を紹介いたしました。

当社では「AP-RA8M-0A」「AP-RA8D-0A」の2製品を発売しており、どちらもArm HeliumテクノロジやPmodが使えて様々なシーンでの利用が考えられます。
RA8シリーズでも、他のRAファミリ同様にルネサス社からFSPの提供がされており、難しいデバイスドライバやOSの実装もGUIで比較的簡単に行えるのも魅力的です。

当社はサンプルプログラムのほかに回路図も提供しており、教育用途・評価用途にも最適ですので、ぜひRAファミリの最上位である RA8シリーズCPUボードをお試しください。

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  • ※Arm, TrustZone, HeliumおよびCortexは、米国および/またはその他の地域におけるArm Limited(またはその子会社)の登録商標です。
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