Компания Renesas представила первые микроконтроллеры с поддержкой Wi-Fi 6 и Wi-Fi/BLE для умного дома.

Компания Renesas недавно представила свои первые семейства микроконтроллеров Wi-Fi 6 для приложений умного дома и Интернета вещей. Новый чип, SoC RA6W1, знаменует собой выход компании на рынок двухдиапазонного Wi-Fi 6 и комбинированного подключения Wi-Fi/BLE.

Микросхема RA6W1 построена на базе ядра Arm Cortex-M33 с частотой 160 МГц, основанного на архитектуре Armv8-M. Благодаря восьмизонному блоку защиты памяти, обеспечивающему низкую задержку выполнения и изоляцию, подсистема обработки данных SoC работает совместно с архитектурой памяти, которая предоставляет 704 КБ SRAM, 64 КБ памяти для хранения данных в режиме низкого энергопотребления и 256 КБ ROM. Кварцевый генератор с частотой 40 МГц устанавливает основной домен системной тактовой частоты, в то время как кварцевый генератор с частотой 32,768 кГц и внутренний RC-генератор с частотой 32 кГц поддерживают функции синхронизации для RTC.

Основываясь на вычислительной и запоминающей базе, SoC интегрирует двухдиапазонную подсистему Wi-Fi, поддерживающую IEEE 802.11b/g/n/ax на частоте 2,4 ГГц и IEEE 802.11a/n/ac/ax на частоте 5 ГГц. Она работает в режиме 1x1 в каналах 20 МГц и включает в себя усилитель мощности (PA), малошумящий усилитель (LNA) и радиочастотный переключатель непосредственно на кристалле. Эти радиоэлементы поддерживают режимы станции и программной точки доступа (Soft AP), а также ячеистую сеть 802.11s, и работают с автономным менеджером подключений и функцией WPS для упрощения настройки сети. Также предусмотрены пути аппаратного сосуществования для координации работы с внешними Bluetooth-модулями. Беспроводной стек включает в себя WPA, WPA2, WPA3, OWE и соответствующие методы EAP (протокол расширенной проверки подлинности).

Компания Renesas использует беспроводную подсистему в сочетании со специализированным защищенным криптографическим модулем, который выполняет операции, включая AES, DES/3DES и ECC, и поддерживает безопасную загрузку, безопасную отладку SWD, хранение данных и ускорение транзакций TLS и DTLS.

Для поддержки системной интеграции устройство включает в себя периферийные интерфейсы, в том числе SPI, I2C, I2S, микрофонные входы PDM, восемь 32-битных ШИМ-таймеров и 28 мультиплексированных GPIO. Оно также включает в себя четырехканальный 12-битный SAR АЦП для взаимодействия с датчиками. Для расширения внешней памяти SoC обеспечивает возможность работы в режиме хост/ведомое устройство SDIO, контроллер хоста SD/eMMC, зашифрованное выполнение на месте через OQSPI, доступ QSPI к PSRAM и три UART. Универсальная архитектура DMA, дополненная быстрой подсистемой DMA, координирует перемещение данных между памятью и периферийными устройствами для снижения нагрузки на процессор.

Для встроенных IoT-устройств двухдиапазонный Wi-Fi предлагает ряд архитектурных преимуществ по сравнению с однодиапазонными системами.

Во-первых, доступ к диапазонам 2,4 ГГц и 5 ГГц предоставляет устройствам большую гибкость в выборе канала, что снижает вероятность помех от соседних сетей или устройств. Диапазон 2,4 ГГц обеспечивает большую дальность действия и лучшее проникновение сигнала через стены, а диапазон 5 ГГц обеспечивает дополнительную пропускную способность и снижает конкуренцию в периоды высокой активности сети.

Помимо преимуществ использования нескольких частотных диапазонов, Wi-Fi 6 включает в себя методы модуляции и планирования, повышающие эффективность в условиях высокой плотности устройств. Например, ортогональное частотное мультиплексирование (OFDMA) делит канал на более мелкие ресурсные блоки для координации передач между множеством устройств с низким коэффициентом использования. Это снижает вероятность коллизий и улучшает распределение эфирного времени, когда десятки конечных устройств генерируют прерывистый трафик. Аналогично, целевое время пробуждения (Target Wake Time) обеспечивает структурированный способ назначения расписаний пробуждения, чтобы конечные устройства избегали одновременной конкуренции за среду передачи.

Двухдиапазонные архитектуры также усиливают стратегии сосуществования. Устройства могут переключать активность между диапазонами, чтобы избежать кратковременных помех или работать в канале с более благоприятными условиями соотношения сигнал/шум. Эта гибкость становится важной в домах, где используются другие бытовые приборы, создающие различные схемы трафика.

Микроконтроллер RA6W1 в настоящее время доступен в корпусах FCQFN и WLCSP, а также с поддержкой разработки в рамках оценочного комплекта EK-RA6W1. Микроконтроллер RA6W2 (корпус BGA) будет доступен в первом квартале 2026 года.