Описание микроконтроллера: различия между версиями
(не показано 15 промежуточных версий 1 участника) | |||
Строка 9: | Строка 9: | ||
Особенности (уникальность) продукции микросхемы MIK32: | Особенности (уникальность) продукции микросхемы MIK32: | ||
* использование аппаратного криптографического блока для защиты информации в соответствии с отечественными ГОСТ; | * 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; | |||
* применение открытой архитектуры RISC-V; | |||
* высокая производительность; | |||
* широчайший набор функций и возможностей; | * широчайший набор функций и возможностей; | ||
* высокая степень интеграции компонент и блоков; | * высокая степень интеграции компонент и блоков; | ||
* высокая рабочая частота; | * высокая рабочая частота; | ||
* большой запас встроенной памяти; | * большой запас встроенной памяти - 16кБ ОЗУ и 8кБ EEPROM; | ||
* отечественные разработка и производство | * 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 ===== | |||
[[Файл:Схема тактирования .jpg|мини|874x874пкс]] | |||
=== | |||
Микроконтроллер оснащен четырьмя генераторами, два на основе внешнего кварцевого резонатора и два на встроенном контуре RC. | Микроконтроллер оснащен четырьмя генераторами, два на основе внешнего кварцевого резонатора и два на встроенном контуре RC. | ||
Строка 47: | Строка 43: | ||
** LSI32K встроенных генератора с частотой 32 кГц 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; | * монитор частоты, предназначен для контроля состояния источников тактирования во время работы микроконтроллера; | ||
===== Система сброса ===== | ===== Система сброса ===== | ||
Строка 80: | Строка 50: | ||
===== Режимы загрузки ===== | ===== Режимы загрузки ===== | ||
Микроконтроллер имеет три режима загрузки: | Микроконтроллер имеет встроенный менеджер загрузки, позволяющий выбирать три режима загрузки: | ||
* Из встроенного ОЗУ | * Из встроенного ОЗУ | ||
* Из встроенного EEPROM | * Из встроенного EEPROM | ||
* Из внешней памяти на | * Из внешней памяти на интерфейсе SPIFI. | ||
Подробнее - в разделе "Карта памяти" | |||
==== Схема питания ==== | ==== Схема питания ==== | ||
Строка 94: | Строка 65: | ||
* Питание аналоговой части | * Питание аналоговой части | ||
* Питание резервного домена | * Питание резервного домена | ||
* Питание для программирования однократно-программируемой памяти (OTP). | * Питание для программирования однократно-программируемой памяти (OTP). | ||
Для стабилизации встроенных LDO требуется применять внешние сглаживающий конденсаторы на выводах Vcap | Для стабилизации встроенных LDO требуется применять внешние сглаживающий конденсаторы на выводах Vcap | ||
Строка 101: | Строка 72: | ||
===== Встроенные регуляторы напряжения ===== | ===== Встроенные регуляторы напряжения ===== | ||
=== 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. | |||
{| class="wikitable" | |||
|+ | |||
!Наименование | |||
!Адрес | |||
|- | |||
|Вектор прерывания | |||
|0x**0000C0 | |||
|} | |||
Это позволяет в базовом варианта менять адрес прерываний на внутренние ОЗУ или EEPROM или на внешнюю QSPI flash. | |||
==== Режимы низкого потребления ==== | ==== Режимы низкого потребления ==== | ||
==== Контроллер Прямого Доступа в Память (ПДП) ==== | ==== 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. | |||
{| class="wikitable" | |||
|+ | |||
!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. | |||
==== Таймеры и сторожевые устройства ==== | ==== Таймеры и сторожевые устройства ==== | ||
Строка 115: | Строка 136: | ||
===== Сторожевой таймер ===== | ===== Сторожевой таймер ===== | ||
===== Часы реального времени ===== | |||
==== Шина I2C ==== | ==== Шина I2C ==== | ||
Строка 121: | Строка 144: | ||
==== Периферийная последовательная шина SPI ==== | ==== Периферийная последовательная шина SPI ==== | ||
==== Аналогово-Цифровой Преобразователь ==== | ==== Аналогово-Цифровой Преобразователь ==== | ||
Аналого–цифровой преобразователь (АЦП) предназначен для формирования 12-битного цифрового кода, пропорционального аналоговому входному напряжению. | |||
==== Цифро-Аналоговый Преобразователь ==== | ==== Цифро-Аналоговый Преобразователь ==== | ||
Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) предназначен для формирования напряжения пропорционального 12-битному управляющему коду. | |||
==== Датчик температуры ==== | ==== Датчик температуры ==== | ||
Сенсор преобразует электрические величины, прямо пропорционально зависящие от температуры кристалла, в двоичное представление этой температуры. | |||
==== Порт отладки ==== | ==== Порт отладки ==== |
Текущая версия от 10:10, 16 июля 2024
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
Мониторы питания
Встроенные регуляторы напряжения
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.
Режимы низкого потребления
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.
Таймеры и сторожевые устройства
Таймер 1
Таймер 2
Сторожевой таймер
Часы реального времени
Шина I2C
Универсальный асинхронно-синхронный последовательный порт (УАПП,USART)
Периферийная последовательная шина SPI
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.