В России раработан контроллер АСУ ТП, индустриальных систем и автоэлектроники

Воронежский НИИ электронной техники продолжает реализацию проектов по созданию микроконтроллеров на ядре RISC-V для различных задач актуальных на гражданском рынке. Данные разработки помогут снизить зависимость отечественных производителей от зарубежных изделий микроэлектроники.

Двухъядерный 32-разрядный контроллер, созданный инженерами из Воронежа, найдет применение в сферах АСУ ТП, индустриальных системах и автоэлектронике. АСУ ТП — это комплекс аппаратных и программных средств, необходимых для автоматического управления работой оборудования или процессами промышленного производства. Основным назначением АСУ ТП является обеспечение автоматического контроля и управления технологическими процессами, что позволяет увеличивать КПД производства, экономить ресурсы и снижать затраты, увеличивать безопасность и надежность работы. Новый контроллер способен обеспечивать стабильную и бесперебойную работу устройств и датчиков.

Микроконтроллеры принято разделять по разрядности данных, над которыми они проводят операции. В подавляющем большинстве случаев сегодня в разработках устанавливают 32-разрядные. Несмотря на сложное устройство механизм работы микроконтроллера очень прост — он основан на аналоговом принципе действия. Система имеет только две команды «сигнал» и «нет сигнала». Из этих сигналов в его память вписывается код определенной команды. Контроллер считывает команду и выполняет ее, сочетая отдельные команды между собой в уникальную программу, по которой будет работать любое электронное устройство именно так, как требуется. В настоящее время большинство контроллеров созданы по архитектуре RISC.

Состав и функциональные особенности:

— два процессорных ядра RISC-V SRC5 ф. Syntacore (32-бита, 32 регистра, со встроенным умножителем, блоком плавающей точки, поддержкой DSP инструкций, отладчиком) с частотой до 204 МГц;

— 32-канальный DMA контроллер общего назначения с поддержкой операций пересылки периферия-SRAM;

— контроллер внешней памяти (EMC), поддерживающий SRAM, ROM, NOR Flash и SDRAM;

— оперативную память SRAM данных объёмом 512 КБайт с поддержкой ECC;

— Flash-память программ:

• объёмом 4096 Кбайт с поддержкой ECC и вызовом прерывания по окончании операций записи/стирание (в случае недостижения целевой цены на микроконтроллер возможно пересогласование данного параметра отдельным протоколом);
• минимальный сегмент стирания не более 2КБайт;
• поддержка режима RWW (организация памяти — 4×1 Мбайт с независимыми операциями чтения и записи из разных блоков);

— Flash-память данных с возможностью исполнения кода и размещения загрузчика:

• объемом 512 Кбайт с поддержкой ECC;
• минимальный сегмент стирания не более 2КБайт;

— память данных типа ОТР объемом 16 КБайт;

— шестнадцать 32-разрядных мультифункциональных таймера с поддержкой PWM и режима захвата со следующими особенностями:

1. индивидуальные регистры периодов;
2. возможность тактировать таймер от пина контроллера;
3. отдельный 16-битный делитель для каждого таймера (в виде счетчика);
4. возможность тактирования таймера от события переполнения другого таймера;
5. настройка направления счета (вверх/вниз);
6. 4 внешних вывода, используемых для тактирования таймера/события захвата/вывода ШИМ (в зависимости от режима — TMR/CAP/PWM);
7. 8 компараторов на каждый таймер с функциями захвата/сравнения;без возможности задержки генерации выходного сигнала на настраиваемое кол-во тактов тактирующей частоты,
8. возможность использовать сигналы периферийных блоков (GPIO, ACMP, ADC, PWM) в качестве источников событий захвата;
9. возможность одновременного запуска/остановки всех таймеров.

— шестнадцать 2-канальных блоков ШИМ аналогичных 1921ВК028;

— часы реального времени RTC c батарейным питанием с тактированием от внешнего генератора 32,768 кГц, контролем генерации и автоматическим переходом на внутренний генератор в случае сбоев с поддержкой режимов:

• подключения внешнего резонатора (или генератора) 32.768 кГц,
• работы в режиме SLEEP;

— блок ускорения криптографии, включающий генератор случайных чисел (TRNG), модули вычисления контрольной суммы CRC32 и шифрования по алгоритмам AES 128/256, Кузнечик, Магма, HASH;

— два порта последовательного интерфейса Quad SPI;

— восемь портов UART;

— восемь портов LIN;

— восемь портов SPI со следующими особенностями:

• протоколы SSI, Motorolla, Microwire,
• настройка полярности и фазы,
• минимум 2 варианта альтернативных выводов на каждый блок,
• программное управление скоростью обмена,
• программируемая длительность информационного кадра от 4 до 32 бит,
• частота до 50 МГц в режиме ведущего и до 8 МГц в режиме ведомого;

— два контроллера интерфейса I2C;

— четыре двенадцатиканальных 12-битных АЦП со следующими особенностями:

1. максимальная скорость преобразования — 1 MSPS,
2. работа под управлением восьми секвенсоров, каждый из которых позволяет независимо произвести запуск измерений по необходимым каналам АЦП и сгенерировать прерывание,
3. запуск преобразования от внешнего тактового сигнала (таймер, порт, ШИМ),
4. одиночный, циклический режимы работы с перезапуском, с возможностью усреднения результатов,
5. 24 независимых цифровых компаратора, отслеживающих и сравнивающих измерения с пороговыми значениями для формирования прерываний и сигналов управления другими блоками микроконтроллера,
6. восемь буферов результатов измерений (каждый организован по типу FIFO),
7. 2 уровня приоритета каналов;

— два двенадцатиразрядных ЦАП;

— четыре аналоговых компаратора;

— два порта USB 2.0 Full speed, Host/Device с интегрированным модулем PHY;

— один порт интерфейса Ethernet 10/100/1000 с интегрированным модулем PHY со следующими особенностями:

• FullDuplex,
• использование DMA для приема/передачи данных;

— восемь портов интерфейса CAN;

— два порта интерфейса I2S;

— датчик температуры;

— порты ввода вывода GPIO со следующими особенностями:

1. разрядность 16-бит;
2. количество GPIO должно быть максимально возможным;
3. возможность чтения состояния вывода в независимости от выбора альтернативных функций;
4. персональная настройка функций каждого пина,
5. возможность изменения состояния выходного пина через дополнительный регистр (SET, CLEAR, TOGGLE, маскированный вывод),
6. возможность настройки прерывания по настраиваемым фронтам входного сигнала.

— корпус QFP-208.

Планируемый срок начала поставок изделия — 1 квартал 2026.

Всего в разработке четыре микроконтроллера на основе открытой архитектуры RISC‑V, подходящие для применения в различных системах — от аппаратуры автоматизированных систем управления технологическим процессом до устройств интернета вещей и портативной техники. Подробнее об этом, и других новинках НИИ электронной техники, выпускаемых в рамках проекта «Разработка и освоение в серийном производстве 32-разрядных микроконтроллеров» с использованием программы субсидирования в соответствии с постановлением Правительства РФ от 24 июля 2021 года № 1252, можно узнать здесь.

Хочешь всегда знать и никогда не пропускать лучшие новости о развитии России? У проекта «Сделано у нас» есть Телеграм-канал @sdelanounas_ru. Подпишись, и у тебя всегда будет повод для гордости за Россию.