基于 Renesas RX65N 的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用設(shè)計(jì)方案（含原理圖+方案闡述）

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的控制領(lǐng)域正經(jīng)歷著一場(chǎng)前所未有的變革，開(kāi)始向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。對(duì)諸如圖像、語(yǔ)音信號(hào)等大數(shù)據(jù)量、高速率傳輸?shù)囊?，又催生了?dāng)前在商業(yè)領(lǐng)域風(fēng)靡的以太網(wǎng)與控制網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合。這股工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化浪潮又將諸如嵌入式技術(shù)、多標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、無(wú)線技術(shù)等多種當(dāng)今流行技術(shù)融合進(jìn)來(lái)，從而拓展了工業(yè)控制領(lǐng)域的發(fā)展空間，帶來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇。

大聯(lián)大世平集團(tuán)針對(duì)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)，推出基于 Renesas MCU RX65N 的工業(yè)控制器方案。此方案結(jié)合以太網(wǎng)和 USB 接口，并帶有 Android 接口，可方便擴(kuò)展工業(yè)控制上的其他功能，比如 HMI、Sensor 信號(hào)采集等。RX65N上配備多種加密引擎，滿足工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中的安全防控。還有 Dual Bank Flash ，方便固件升級(jí)。

硬件設(shè)計(jì)說(shuō)明:

主控

采用的是 Renesas MCU RX65N，該產(chǎn)品是主流 RX 微控制器，具有 RXv2 內(nèi)核、大容量 RAM，提供增強(qiáng)的安全性、連接功能和人機(jī)界面 (HMI) 功能。它的基本參數(shù)如下：

RXv2 內(nèi)核 120 MHz 工作頻率 (34 CoreMark/mA)

2.7 至 3.6 V 工作電壓

多種封裝類(lèi)型：64引腳（4.5mm x 4.5mm,BGA）至176引腳

配備各種通信接口，比如以太網(wǎng)、USB、CAN、SD 主機(jī)接口和四通道 SPI

最大2MB程序閃存，640KB SRAM（DualBank Flash 使得固件更新更方便）

HMI：TFT-LCD 控制器和 2D 圖形引擎可以減少 LCD 顯示時(shí)的 CPU 負(fù)載

Analog：

12-bit ADC : 8 + 21 Channels

12-bit DAC : 2 Channels

安全：

配備內(nèi)存保護(hù)功能，可以防止非法訪問(wèn)閃存

配備TSIP，防止關(guān)鍵數(shù)據(jù)泄露

配備各種加密引擎：AES、TRNG、TDES、RSA、SHA

低功耗、高性?xún)r(jià)比

芯片價(jià)格較同類(lèi)產(chǎn)品有優(yōu)勢(shì)

主控 MCU 框圖如下圖所示：

Ethernet PHY

方案采用的 Ethernet PHY 芯片是 Microchip 的 LAN8720A。LAN8720A 是體積小、功耗低、全能型 10/100以太網(wǎng)收發(fā)器。可通過(guò) RMII 接口連接到 MCU。并且內(nèi)置了低壓調(diào)節(jié)器和 ESD 保護(hù)組件，大大降低了 BOM 成本。

電源設(shè)計(jì)

方案采用的電源芯片是 Renesas 的同步降壓 DC-DC ISL80019AIRZ。其特點(diǎn)如下：

輸入電源電壓 Vin：2.7-5.5V

輸出電壓 Vout：0.6V-Vin

最大輸出電流 Iout：1.5A

開(kāi)關(guān)頻率 Fsw：2MHz

過(guò)流/短路保護(hù)

過(guò)熱保護(hù)

效率高達(dá) 95%

? 核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)

1. 32-bit RXv2 CPU Core

2. CPU 最高工作頻率高達(dá) 120MHz

3. Flash: 2048MB,讀取速度：120MHz，Dual Bank 結(jié)構(gòu)

4. Analog: 8 + 21 Channels 12-bit ADC and 2 Channels 12-bit DAC

5. TFT-LCD 控制器和 2D 圖形引擎

6. Ethernet MAC

7. USB: PHY layer (1 channel) for host/function or OTG controller(1 channel) with full-speed USB 2.0 transfer

8. CAN (符合協(xié)議 ISO11898-1), incorporating 32 mailboxes (up to 2 channels)

9. 加密引擎: AES、TRNG、TDES、RSA、SHA

? 方案規(guī)格

1. 處理器: Renesas RXv2

2. 存儲(chǔ)器: 2048 MB Flash

3. 頻率: 120 MHz

4. 以太網(wǎng)：10/100 RMII

5. USB：USB-A & USB-Mini

6. Arduino 接口

7. 開(kāi)發(fā)板尺寸 : 80 * 120 mm

方案來(lái)源于大大通。