2026-01-20
作者 Willie Zhang
文章来源 Cytech Engineer

基于瑞萨 RZ/T2L 及 RA8T1 从零实现 FOC (上)：硬件平台与 RZ/T2L FSP 配置

《基于瑞萨 RZ/T2L 与 RA8T1 从零实现FOC》将分为上、下两篇，系统性介绍如何基于瑞萨 RA8T1 微控制器 (Arm® Cortex®-M85 内核) 以及 RZ/T2L (Arm® Cortex®-R52内核)，使用 FSP (Flexible Software Package) 配置磁场定向控制 (FOC) 驱动三相永磁同步电机 (PMSM) 的流程。

本文为上篇，将重点为大家介绍实现该系统的硬件基础与软件环境配置，内容包括 RZ/T2L 和 RA8T1 的硬件特性解析、开发环境的创建，并通过 RZ/T2L 平台详细讲解如何使用瑞萨 FSP 工具配置 PWM、ADC、串口等关键外设，为后续 FOC 算法实现奠定底层基础。

一、概述

瑞萨 RZ/T2L 是一款高性能 MPU，可通过 EtherCAT 实现高速、高精度的实时控制。它搭载最大频率为 800MHz 的 Arm® Cortex®-R52 内核以及与 CPU 紧密耦合的大容量内存 (576KB)，可以降低使用高速缓存存储器时出现的执行时间波动，并提供确定性与高速响应处理。 

RZ/T2L 在 CPU 内核、外设功能和 LLPP (低延时外设端口) 总线等方面具备与 RZ/T2M 无缝连接的硬件架构，可用于 AC servo 等更高性能的控制系统。此外，RZ/T2L 提供了与瑞萨 MPU 和 MCU 可兼容、可扩展的软件平台。它使客户可以利用自己的软件资产进行新机型的开发。

图1 瑞萨 RZ/T2L Block Diagram
图1 瑞萨 RZ/T2L Block Diagram
图2 瑞萨 RZ/T2L 产品特性
图2 瑞萨 RZ/T2L 产品特性

瑞萨 RA8T1 系列 32 位微控制器 (MCU) 基于高达 480MHz 的 Arm® Cortex®-M85 内核，采用 HeliumTM 技术和 TrustZone®，并提供针对电机或逆变器控制进行优化的外设功能。RA8T1 系列不仅集成了高达 2MB 的大容量闪存、1MB SRAM (包括 TCM)、PWM 定时器、模拟功能、多种连接功能，还支持高级安全特性和安全功能。RA8T1 系列通过其高性能和丰富的集成功能，在用户系统上实现高级电机控制或附加功能。

图3 瑞萨 RA8T1 Block Diagram
图3 瑞萨 RA8T1 Block Diagram
图4 瑞萨 RA8T1 产品特性
图4 瑞萨 RA8T1 产品特性

二、硬件准备

本次实践基于瑞萨官方评估板与通用的电机驱动板进行，以确保实验的可复现性。

(一) 瑞萨RZ/T2L

  • 板子：瑞萨 RZ/T2L-RSK 官方开发板＋电机驱动板
  • 接口：
    • PWM 输出→驱动逆变器
    • ADC 通道→相电流采样
    • GPIO→使能信号
    • 串口→VOFA 显示 SVPWM 波形
  • 电机：R42BLD30L3
图5 瑞萨 RZ/T2L 连接电机硬件实物图
图5 瑞萨 RZ/T2L 连接电机硬件实物图

(二) 瑞萨 RA8T1 (配置详见下篇)

  • 板子：瑞萨 RA8T1 电机控制板＋电机驱动板
  • 接口：
    • PWM 输出→驱动逆变器
    • ADC 通道→相电流采样
    • GPIO→使能信号
    • 串口→VOFA 显示 SVPWM 波形
  • 电机：R42BLD30L3
图6 瑞萨 RA8T1 连接电机硬件实物图
图6 瑞萨 RA8T1 连接电机硬件实物图

三、瑞萨 RZ/T2L 的 FSP 配置步骤

创建新工程

打开 e2studio - 新建 RAFSP 项目，选择芯片型号 R7FA8T1AH。

配置时钟

  • 时钟源：外部晶振 (20MHz)
  • PLL 配置：
    • 输入频率：25MHz
    • 倍频输出：800MHz (CPU 主频)
    • PWM 时钟：400MHz (GPT 定时器)
图7 瑞萨 RZ/T2L 时钟配置界面
图7 瑞萨 RZ/T2L 时钟配置界面

PWM 模块配置 (GPT)

新建“Three-Phase PWM”栈，配置三通道互补 PWM 输出：

  • 计数模式：三角波模式 (中心对齐)
  • 周期：20kHz PWM 频率
  • 三相互补输出定时器 UVW 通道分别设置 0、1、2
  • 死区时间：500ns (防止直通)
图8 三相互补 PWM 栈配置界面
图8 三相互补 PWM 栈配置界面

从下图所示数据手册可以看到，GPT0、GPT1、GPT2 是挂在内部低延时总线上的，中断响应速度非常快。

图9 挂在 LLPP 的 GPT 通道
图9 挂在 LLPP 的 GPT 通道

下图 (图10) 展示了瑞萨 RZ/T2L 的优化性能的电机控制架构：

图10 瑞萨 RZ/T2L 电机控制优化架构
图10 瑞萨 RZ/T2L 电机控制优化架构

U、V、W 三相定时器参数配置，这里只是简单开环启动电机，只需要设置相关引脚，其余参数暂不配置，保持默认即可。各引脚配置如下图 (图11)、(图12)、(图13) 所示：

图11 U 相引脚
图11 U 相引脚
图12 V 相引脚
图12 V 相引脚
图13 W 相引脚
图13 W 相引脚
PhaseTimer ChPin
Phase_UGPT32_0UHP01_2
ULP02_0
Phase_VGPT32_1VHP17_6
VLP18_1
Phase_WGPT32_2WHP18_0
WLP18_3

表1 输出通道引脚

ADC 配置 (相电流采样)

采样模式：同步触发＋PWM 中断

通道分配：由于只是开环启动，U 相、V 相电流以及母线电压 ADC 通道输入引脚暂未配置，后续做电流环再做配置。

图14 ADC 通道配置界面
图14 ADC 通道配置界面

触发源：定时器 GPT32_0 中心对其上溢波峰位置触发 ADC 采样，在定时器配置中，以 20K 频率载波周期。周期进入 ADC 中断，即会以 20KHz 频率进入 adc0_callback 函数中，运行 FOC 算法，驱动电机旋转，在下一章会介绍具体代码。

图15 ADC 触发源配置
图15 ADC 触发源配置

特别注意的是，定时器 GPT32_5 波峰上溢中断需要 ELC，即事件链接控制器，因此还需要新建 ELC 模块。

图16 ELC 模块配置
图16 ELC 模块配置

在 SC 配置界面中 Events Links 会自动链接：

图17 Events Links 自动配置界面
图17 Events Links 自动配置界面

串口配置

串口是用于连接 VOFA 工具显示 SWPWM 波形，波特率要设置的大一些，这里设置为 921600。

图18 串口配置界面
图18 串口配置界面

四、总结

至此，我们完成了基于瑞萨 RZ/T2L 平台的硬件介绍与 FSP 底层外设 (时钟、PWM、ADC、串口) 的图形化配置，搭建起了 FOC 算法运行的硬件与驱动基础。在《基于瑞萨 RZ/T2L 及 RA8T1 从零实现 FOC (下)》中，我们将继续讲解 RA8T1 平台的 FSP 配置步骤、在 RZ/T2L 与 RA8T1 平台上的关键驱动程序代码、呈现电机转动实验现象与 VOFA 波形、对两平台进行详细的性能测试与对比分析。

欲了解关于更多瑞萨相关方案或技术信息，请与骏龙科技当地的办事处联系或点击下方「联系我们」，提交您的需求，骏龙科技公司愿意为您提供更详细的技术解答。

 

相关阅读

《基于瑞萨 RZ/T2L 及 RA8T1 从零实现 FOC (下)：RA8T1 配置与算法实现》

更多信息：