Процессор, память и архитектура шин

Архитектура шин

Процессорная часть

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

Реализована следующая конфигурация:

1. RV32I - базовый целочисленный набор команд (минимальный необходимый набор команд, 32х-битное адресное пространство, 32 регистра общего назначения по 32 бита, все инструкции ширины 32 бита);
2. расширение «M» - стандартное опциональное расширение для операций целочисленного умножения и деления;
3. расширение «С» - стандартное опциональное расширение для сокращенных инструкций, дополнительный набор инструкций ширины 16 бит;
4. встроенный интегрированный программируемый контроллер прерываний отключен;
5. поддержка отладки через интерфейс JTAG IEEE Std 1149.1-2013 (совместима с RISC-V External Debug Support Spec Ver. 0.13.2), поддержка стандартных функций отладки: Reset, Halt / Resume / Step, доступ к GPR, CSR, MEM, HW Breakpoint / Watchpoint;
6. трехстадийный конвейер;
7. матрица AHB, обеспечивает коммутацию всех устройств с интерфейсами AHB и APB.
8. системный TAP контроллер, обеспечивает доступ к отладочному тестовому интерфейсу, обеспечивает граничное сканирование выводов микросхемы;
9. блок управления тестированием, предназначен для управления тестированием памяти и аналоговых блоков, а также обеспечивает

Память

• ОЗУ размером 4096x32 с поддержкой байтового доступа;
• блок однократно программируемой памяти размером 256 бит с возможностью программного чтения данных, предназначен для хранения поправочных коэффициентов и заводского номера изделия;
• блок электрически стираемого перепрограммируемого ПЗУ (EEPROM) размером 2048x38 с контроллером интерфейса AHB со схемой коррекции ошибок (организация памяти 32 плюс 6) и возможностью исполнения программы;

Менеджер загрузки обеспечивает управление выбранным источником загрузки (SPI FLASH, ОЗУ, EEPROM);

Периферийные устройства на шинах

Домен питания

• LDO_BU – регулятор напряжения батарейного домена с низким падением напряжения (входное напряжении 2,5 – 3,6 В, номинальное выходное напряжение 1,8 В, допустимая нагрузка до 5 мА);
• LDO_SYS – основной регулятор напряжения с низким падением напряжения (входное напряжении 3,0 – 3,6 В, номинальное выходное напряжение 1,8 В, допустимая нагрузка до 60 мА);
• WakeUp - обеспечивает управление питанием и сбросом домена 0;

Домен сброса и тактирования

• PORandBor (Power On Reset and BrownOut) – формирователь сигнала сброса батарейного домена при включении питания и контроль снижения напряжения питания ниже заданного;
• 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;
• 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;
• блок управления питанием и тактированием обеспечивает управление питанием и управление тактовыми сигналами (установка коэффициентов делителей для шин, отключение тактирования отдельных устройств);

Периферийные устройства

• контроллер выводов, обеспечивает управление функциями мультиплексированных выводов, два 16-ти и один 8-ми разрядных порта ввода-вывода общего назначения (GPIO);
• контроллер прерываний обеспечивает поддержку 32 маскируемых прерываний от периферийных устройств;
• часы реального времени с функцией календаря с корректировкой для високосного года и программируемым будильником с возможностью генерации прерываний и регистровым файлом 16х32 бит, для хранения пользовательских данных в батарейном домене;
• сторожевой таймер шины, контролирует время отклика ведомых устройств на шине AHB (контроллер EEPROM, CRC32, ускоритель симметричной криптографии);
• три модуля «Таймер32», каждый из которых представляет собой настраиваемый 32х-разрядный счетчик с программируемым делителем и тремя режимами счета (прямой, обратный и двунаправленный). Timer32_1, Timer32_2 дополнительно имеют четыре независимых канала, способных работать в режиме захвата, сравнения или ШИМ;
• два монитора питания напряжением с программируемым порогом срабатывания, котроллируемые напряжения: AVCC и VCC_BAT;
• доступ к регистрам периферийных модулей и ячейкам памяти без участия ядра;
• контроллер DMA, реализует передачу данных между ведомыми устройствами на коммутационной матрице без участия ядра, имеет четыре независимых канала, обеспечивающих работу в режимах память-память, периферия-периферия, память-периферия с программируемым уровнем приоритетов обработки запросов;
• SPIFI контроллер, обеспечивает интерфейс к внешней флэш-памяти и поддерживает два режима работы: режим работы с периферией и режим работы с памятью. Контроллер обеспечивает выполнение инструкций из внешней памяти и имеет КЭШ-память размером 256х32. Контроллер поддерживает работу в обычном последовательном и в: 2-х и 4-х битном параллельном режимах и обеспечивает возможность исполнения программы;
• CRC32 – модуль, предназначен для вычисления контрольной суммы (CRC) массива данных без использования вычислительных ресурсов центрального процессора на основе произвольного 32х-разрядного полинома;
• ускоритель симметричной криптографии, реализует три специализированных преобразования: 1) AES128, FIPS 197 128-битный блочный шифр, со 128-битным ключом; 2) «Магма», ГОСТ 34.122015 64х-битный блочный шифр; 3) «Кузнечик», ГОСТ 34.122015 128-битный блочный шифр; 4) Поддерживает режимы сцепления блоков (ECB, CBC, CTR);
• цифровая часть аналоговых блоков, обеспечивает доступ со стороны ядра к АЦП, ЦАП, мониторам температуры и напряжения;  три «Таймер16», каждый из которых представляет собой настраиваемый 16-ти разрядный счетчик с программируемым делителем (1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128) с поддержкой режима ШИМ и настраиваемыми входными цифровыми фильтрами;
• два модуля SPI для взаимодействия с различными периферийными устройствами, такими, как микросхемы памяти, датчики температуры, датчики давления, аналоговые преобразователи, часы реального времени, дисплеи и любые SD карты, поддерживающие последовательный режим обмена. Контроллер поддерживает работу в режиме ведущего и ведомого;
• два модуля I2C, обеспечивающих последовательный интерфейс в соответствии со спецификацией на шину I2C от компании Philips/NXP. Контроллер I2C представляет собой двунаправленный, восьмибитный приемо–передатчик для взаимодействия с различными периферийными устройствами;
• два модуля USART - синхронные асинхронные приемник-передатчики, который поддерживают широкий диапазон скоростей передач и форматов данных, задаваемых программно, с возможностью автоматически формировать бит четности и с возможностью обнаружения ошибок;
• 12-ти разрядный АЦП, предназначен для преобразования входного аналогового сигнала в 12-разрядный цифровой код. Количество каналов 8, частота преобразования 1 МГц;
• 12-ти разрядный ЦАП, предназначен для преобразования входного 12- разрядного цифрового кода в аналоговый сигнал. Количество каналов 2, частота преобразования 1 МГц;
• монитор температуры с программируемыми порогами срабатывания;
• сторожевой таймер - схема контроля над зависанием системы. Обеспечивает формирование прерывания и сброса, если не был выполнен программный сброс счетчика;