Описание микроконтроллера

Введение

Данный раздел предоставляет информацию об основных технических характеристиках микроконтроллера К1948ВК018, он же "MIK32", он же микроконтроллер "АМУР". Помимо этого приведены механические и температурные данные на продукт.

MIK32 основан на 32-битном ядре SCR1 от компании Syntacore. Всю дополнительную информацию по данному проекту можно получить на сайте этой компании.

Назначение

Микросхема 32х-битного микроконтроллера (далее микросхема MIK32, микросхема, микроконтроллер) предназначена для управления высокопроизводительными и многофункциональными электронными устройствами для интернета вещей, имеет развитию периферию и аппаратный криптографический блок, поддерживающий отечественные ГОСТ в области защиты информации.

Особенности (уникальность) продукции микросхемы MIK32:

• использование аппаратного криптографического блока для защиты информации в соответствии с отечественными ГОСТ; большинство устройств интернета вещей используют только программные криптографические средства на основе общепринятых алгоритмов защиты информации, которые имеют ряд недостатков; применение аппаратного криптографического блока для защиты информации в соответствии с Российскими ГОСТ – снижает вероятность успешности информационной атаки, увеличивает сложность взлома устройств и системы в целом. Таким образом, стоимость организации взлома устройств интернета вещей значительно возрастает.

• применение открытой архитектуры RISC-V, , процессор работает на частотах до 32МГц;
  • высокая производительность благодаря встроенному блоку целочисленного умножения и деления;
• широчайший набор функций и возможностей;
• высокая степень интеграции компонент и блоков;
• высокая рабочая частота;
• большой запас встроенной памяти - 16кБ ОЗУ и 8кБ EEPROM;
• MIK32 оснащен высокопроизводительным интерфейсом SPI-FI для подключения внешней памяти программ с интерфейсом QSPI. Криптографическая защита внешней памяти не предусмотрена.
• Аналоговые блоки - АЦП, ЦАП и миниторы напряжений;
• Микроконтроллер снабжен встроенными генераторами тактового сигнала на внутренних и внешних времязадающих цепочках. Присутствует система сброса и контроля питающего напряжения. Все необходимые регуляторы встроены в MIK32 и для его работы необходимо только одно питающее напряжение в диапазоне от 2.7В до 3.6В;
• MIK32 представлен в пластиковом корпусе типа QFN-64;
• отечественные разработка и производство.

Внутренняя архитектура

<<Здесь будет блок схема с шинной архитектурой>>

Системные устройства

Система сброса тактирования

Данные устройства обеспечивают работу основных узлом микроконтроллера, его запуск, тактирование и контроль критических блоков.

Тактовые генераторы

Микроконтроллер оснащен четырьмя генераторами, два на основе внешнего кварцевого резонатора и два на встроенном контуре RC.

• Внешние генераторы
  • OSC32K – генератор с выводами для подключения внешнего часового кварцевого резонатора;
  • OSC32M – генератор с выводами для подключения внешнего кварцевого резонатора для тактирования системы с частотой от 1 до 32 МГц (генератор по-умолчанию);
• Внутренние генераторы
  • HSI32M – встроенный генератор с частотой 32 МГц с возможностью корректировки частоты;
  • LSI32K встроенных генератора с частотой 32 кГц с возможностью корректировки частоты;
• монитор частоты, предназначен для контроля состояния источников тактирования во время работы микроконтроллера;

Система сброса

Микроконтроллер оснащен всеми необходимыми встроенными системами сброса и контроля напряжения питания.

Микроконтроллер стартует со встроенного генератора HSI32M. Далее, в приложении пользователь может переключиться на другие источники тактирования. Данный микроконтроллер не оснащен PLL.

Режимы загрузки

Микроконтроллер имеет встроенный менеджер загрузки, позволяющий выбирать три режима загрузки:

• Из встроенного ОЗУ
• Из встроенного EEPROM
• Из внешней памяти на интерфейсе SPIFI.

Подробнее - в разделе "Карта памяти"

Схема питания

Общая информация

Микроконтроллер имеет несколько доменов питания

• Питание цифровой части
• Питание аналоговой части
• Питание резервного домена
• Питание для программирования однократно-программируемой памяти (OTP).

Для стабилизации встроенных LDO требуется применять внешние сглаживающий конденсаторы на выводах Vcap

Подробное описание устройства контроллера

Вычислительное ядро и память

Процессор

В состав микросхемы входит ядро SCR1, разработка компании Syntacore, на базе открытой архитектуры RISC-V. Дополнительные расширения - М, С.

Встроенная память EEPROM

Энергонезависимая память на технологии EEPROM имеет объём 8кБ и предназначена для исполняемого кода и данных. Основная цель данного блока памяти - обеспечить начальную загрузку.

Встроенное статическое ОЗУ

Встроенное статическое ОЗУ объемом 16кБ может быть использована как память программ или память данных. Так же поддерживается загрузка с этой памяти.

Управление прерываниями

Контроллера прерываний на процессорном ядре нет. Поэтому применен внешний контроллер EPIC. Все прерывания сваливаются в один обработчик, начальный адрес которого фиксирован и не может быть изменен произвольно, изменяется только старший байт 32-битного адреса.

Наименование	Адрес
Вектор прерывания	0x**0000C0

Это позволяет в базовом варианта менять адрес прерываний на внутренние ОЗУ или EEPROM или на внешнюю QSPI flash.

Контроллер Прямого Доступа в Память (ПДП)

Специализированный контроллер прямого доступа к памяти (ПДП) реализует передачу данных между ведомыми устройствами на коммутационной матрице без участия микроконтроллера, поддерживая аппаратное адресное обращение к доменам MCU32, участвующими в обмене данными.  

Контроллер ПДП имеет 4 независимых каналов, обеспечивающих работу в режимах память-память, периферия-периферия, память-периферия.

Каждый из каналов ПДП имеет программируемый уровень приоритетов обработки запросов, задаваемый пользователем.

Порты ввода-вывода общего назначения

Микроконтроллер оснащен двумя 16 битными портами и одним 8-битным.

Порт	Ширина
PORT0	16 линий
PORT1	16 линий
PORT2	8 линий

Большая часть портов обладают несколькими функциями:

• Программное управление - ввод и вывод распространяется на все сигналы
• Часть выводов имеет подключение к аналоговой периферии - ЦАП, АЦП
• Так же выводы имеют возможности работы с внутренними периферийными устройствами, в основном - последовательными интерфейсами и таймерами.

Аналогово-Цифровой Преобразователь

Аналого–цифровой преобразователь (АЦП) предназначен для формирования 12-битного цифрового кода, пропорционального аналоговому входному напряжению.

Цифро-Аналоговый Преобразователь

Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) предназначен для формирования напряжения пропорционального 12-битному управляющему коду.

Датчик температуры

Сенсор преобразует электрические величины, прямо пропорционально зависящие от температуры кристалла, в двоичное представление этой температуры.