eng
DOI: 10.22184/1992-4178.2025.242.1.84.92
В статье представлен обзор микроконтроллеров, выпускаемых ведущими российскими компаниями-разработчиками интегральных схем – АО «НИИЭТ» и АО «ПКК Миландр».
В статье представлен обзор микроконтроллеров, выпускаемых ведущими российскими компаниями-разработчиками интегральных схем – АО «НИИЭТ» и АО «ПКК Миландр».
Теги: eeprom flash memory microcontroller processor core ram risc/risc-v architecture архитектура risc/risc-v микроконтроллер озу процессорное ядро флеш-память
Обзор микроконтроллеров АО «НИИЭТ»
и АО «ПКК Миландр»
В. Ежов
Интерес разработчиков к отечественным микроконтроллерам и процессорам растет на фоне ограничения доступа к изделиям западных производителей. Российские компании все чаще применяют отечественные микроконтроллеры в своих изделиях или рассматривают возможность их использования в новых проектах. Сегодня электронной отрасли есть что предложить заказчикам – в производственной линейке предприятий представлены как 8-/16-разрядные микроконтроллеры на базе архитектур MCS-51, MCS-96 или RISC, так и высокопроизводительные 32-разрядные МК на основе RISC и RISC-V, многие из которых являются функциональными аналогами микросхем известных зарубежных производителей. В статье представлен обзор микроконтроллеров, выпускаемых ведущими российскими компаниями-разработчиками интегральных схем – АО «НИИЭТ» и АО «ПКК Миландр».
Микроконтроллеры АО «НИИЭТ»
8-разрядные микроконтроллеры
В категории 8-разрядных микроконтроллеров АО «НИИЭТ» выпускает семейства, совместимые как с архитектурой MCS-51, так и RISC. К микроконтроллерам на базе MCS-51 относятся семейства 1830ВЕ, 1882ВЕ, 1882ВМ и К1830ВЕ.
В семействе 1830ВЕ две микросхемы – 1830ВЕ81Т и 1830ВЕ91Т, которые различаются типом памяти прог-рамм: 1830ВЕ81Т оснащена масочным ПЗУ, а 1830ВЕ91Т –
программируемой флеш-памятью. Микросхемы представляют собой 8-разрядный микроконтроллер с тактовой частотой 24 МГц и содержат встроенное ОЗУ на 128 × 8 бит,
UART, два 16-разрядных таймера/счетчика, 2 Кбайт памяти программ, аналоговый компаратор.
Функциональный аналог микросхем – микроконтроллер AT89С2051 от Atmel. МК 1830ВЕ выпускаются в 20-выводном металлокерамическом корпусе типа 4153.20-5 (рис. 1).
Диапазон рабочих температур составляет –60…85 °C.
Микросхемы семейства 1830ВЕ предназначены для применения в системах встроенного управления, для управления робототехническими комплексами, в системах автоматизации технологических процессов, оргтехнике, вычислительной и телекоммуникационной аппаратуре. Наиболее широкое применение микроконтроллеры нашли в портативной аппаратуре и приборах, имеющих жесткие ограничения по соотношению быстродействие/потребляемая мощность/стоимость.
8-разрядные микроконтроллеры 1882ВЕ53АУ, 1882ВЕ53У оснащены флеш-памятью, которая может быть загружена непосредственно в системе через последовательный SPI-интерфейс. Микросхемы содержат 12 Кбайт флеш ПЗУ, 2 Кбайт EEPROM, 256 байт ОЗУ, два указателя данных, 32 программируемые линии ввода-вывода, три 16-разрядных таймера/счетчика событий, UART, программируемый сторожевой таймер, контроллер прерываний с четырьмя уровнями приоритетов и встроенный тактовый генератор. Содержимое флеш-памяти программ может быть защищено от несанкционированной записи/считывания. Тактовая частота микроконтроллеров составляет 24 МГц. Функциональным аналогом микросхем является AT89S8253 от Atmel.
Микросхемы 1882ВЕ53АУ, 1882ВЕ53У выпускаются в 48-выводных корпусах Н16.48-2В, 5133.48-3 (рис. 2). Для программирования и отладки МК применяется пакет CodeMaster-52 от ООО «Фирма ФИТОН», АО «НИИЭТ» предлагает специальную макетно-отладочную плату.
Основными областями применения являются встроенные цифровые системы управления комплексами радиосвязи, системы автоматизации технологических процессов, управление электроприводом, оргтехника, вычислительная и телекоммуникационная техника, робототехника.
Микроконтроллер 1882ВМ1Т оснащен флеш-памятью программ, которая может быть записана непосредственно в системе через механизм внутрисистемного программирования ISP (посредством модуля интерфейса SPI).
Микроконтроллер выпускается в 64-выводном корпусе типа 4203.64-1 (рис. 3). Микросхема содержит ОЗУ объемом 256 байт, флеш-память программ объемом 32 Кбайт, а также память данных типа EEPROM объемом 4 Кбайт. Флеш-память защищена от несанкционированной записи/считывания. Микроконтроллер отличается от предыдущего семейства большим набором периферии (два UART, два SPI, I2C), поддерживает протоколы LIN, ГОСТ
Р 52070-2003 (аналог интерфейса MIL-STD-1553B). Также имеется встроенный массив таймеров/счетчиков (PCA). Частота работы микросхемы – до 24 МГц. Микросхема рассчитана на работу в диапазоне температур –60…125 °C.
В 1882ВМ1Т реализована аппаратная защиты данных, основанная на алгоритме, описанном в ГОСТ 28147-89.
МК может применяться как для сопряжения между интерфейсами различных типов в сетях обмена информацией, так и для управления внешними периферийными устройствами (АЦП, ЦАП, карты памяти и т.д.) по защищенным каналам связи.
Микроконтроллеры семейства К1830ВЕ отличаются ОЗУ с тройным резервированием и повышенной устойчивостью к одиночным сбоям (объем ОЗУ 256 × 8 бит). В семейство входит две микросхемы с тактовой частотой 12 МГц (К1830ВЕ32У, К1830ВЕ52У) и одна микросхема с тактовой частотой 16 МГц (К1830ВЕ32АУ). К1830ВЕ32У и К1830ВЕ32АУ не содержат встроенной памяти программ, а К1830ВЕ52У оснащена масочным вариантом встроенной памяти программ объемом 4К × 8 бит. Микросхемы содержат порт последовательного ввода-вывода, отвечают требованиям группы 3Уc – 6Уc по ГОСТ РВ 20.39.414.2-98,
поставляются в 48-выводном металлокерамическом корпусе типа H16.48-2В (рис. 4).
Области применения МК К1830ВЕ: встроенные цифровые системы управления, бортовая аппаратура средства оповещения, вычислительная и телекоммуникационная техника, к которым предъявляют высокие требования при работе в условиях специальных внешних воздействующих факторов.
НИИЭТ выпускает также 8-разрядные микроконтроллеры на базе RISC-архитектуры – семейства 1887ВЕ и К1946ВМ014.
Семейство 1887ВЕ представлено двумя микроконтроллерами, 1887ВЕ4У и 1887ВЕ7Т, отличающимися набором периферии, типами корпуса, питанием (для 1887ВЕ4У возможно питание от 3,3 и от 5,0 В, для 1887ВЕ7Т – только от 5 В).
1887ВЕ4У представляет собой 8-разрядный микроконтроллер с АVR RISC-архитектурой и тактовой частотой 8 МГц, включающий в себя 8 Кбайт флеш-память программ, EEPROM объемом 1К × 8 бит, ОЗУ объемом 512 × 8 бит, 8-канальный 10-разрядный АЦП. Микросхема содержит последовательный периферийный интерфейс SPI, двухпроводной последовательный интерфейс TWI, последовательный порт UART, аналоговый компаратор, 32 входа/выхода общего назначения, 32 рабочих регистра, три гибких таймера/счетчика с режимом сравнения, внешние и внутренние прерывания, программируемый сторожевой таймер с внутренним генератором и шесть выбираемых программно режимов сбережения энергии. 1887ВЕ4У поставляется в 48-выводном металлокерамическом корпусе типа H16.48-2В (см. рис. 4).
Применяется для управления робототехническими комплексами, в системах автоматизации технологических процессов, системах автоматизированного управления электроприводом, оргтехнике, вычислительной и телекоммуникационной технике.
Еще один микроконтроллер этой серии, 1887ВЕ7Т, работает на частоте 16 МГц, содержит 128 Кбайт встроенной памяти программ (типа EEPROM), 4 Кбайт встроенного ОЗУ, 4 Кбайт встроенной энергонезависимой памяти данных (типа EEPROM), 8-канальный 10-разрядный АЦП, последовательный периферийный интерфейс SPI, двухпроводной последовательный интерфейс TWI, программируемую защиту кода программ, программируемые последовательные порты USART, 53 универсальные линии ввода-вывода, 32 регистра общего назначения, счетчик реального времени (RTC), четыре гибких таймера/счетчика с режимами сравнения и ШИМ.
Микросхема содержит также тестовый интерфейс JTAG, совместимый со стандартом IEEE 1149.1, который также используется для доступа к встроенной системе отладки
и для программирования, а также шесть программно выбираемых энергосберегающих режимов. 1887ВЕ7Т выпускается в 64-выводном металлокерамическом корпусе типа 4203.64–2 (см. рис. 3). Применяется в системах приема, передачи и обработки информации, встроенного управления и в автономных необслуживаемых аппаратах.
Еще один представитель 8-разрядных микроконтроллеров на базе RISC-архитектуры, К1946ВМ014, выпускается в 44-выводном пластиковом корпусе типа QFP (рис. 5).
Микросхема работает на максимальной тактовой частоте 8 МГц (при питании 3,3 В) или 16 МГц (при питании 5 В), содержит 8 Кбайт памяти программ (типа EEPROM), EEPROM объемом 1К × 8 бит, ОЗУ объемом 512 × 8 бит, 8-канальный 10-разрядный АЦП, последовательный периферийный интерфейс SPI, двухпроводной последовательный интерфейс TWI, последовательный порт USART.
К1946ВМ014 может применяться в системах управления оборудованием, робототехнике, разрядно-зарядных устройствах с программированием, дистанционных системах управления, сетевых устройствах, быстродействующих системах для передачи и обработки данных, сложной бытовой технике, устройствах ввода и отображения информации с сенсорным экраном и другой технике.
16-разрядные микроконтроллеры
В категории 16-разрядных микроконтроллеров НИИЭТ предлагает семейства на базе архитектур MCS-96/AMCS-96 (серии 1874ВЕ, Л1874ВЕ) и RISC (серия 1887ВЕ), различающихся максимальной тактовой частотой, типом корпуса, набором периферии, типом встроенной памяти, а также показателями спецстойкости.
1874ВЕ05Т – 16-разрядный микроконтроллер без ПЗУ с повышенной спецстойкостью в 88-выводном металлокерамическом корпусе типа 4235.88-1 (рис. 6). Тактовая частота – от 20 МГц. Микроконтроллер содержит ОЗУ объемом 488 × 8 бит, последовательный порт ввода-вывода, три канала блока ШИМ, интерфейсы UART, HSIO (4 канала), сервер периферийных транзакций (PTS), сторожевой таймер (WDT). АЦП в микроконтроллере отсутствует.
Микроконтроллер ориентирован на применение в средствах измерения, системах связи, наблюдения, безопасности, автоматизации производства, медицине, энергетике, промышленности, в том числе в электроприводах, а также в различных системах управления, работающих в условиях с повышенными требованиями к спецвоздействиям.
1874ВЕ76Т – 16-разрядный микроконтроллер со встроенной памятью программ типа OTP EPROM 16К × 8 бит (функциональный аналог TN87С196KС-20 от Intel). Микросхема содержит ОЗУ объемом 488 × 8 бит, последовательный порт ввода-вывода, 10-разрядный 8-канальный АЦП, два 16-разрядных таймера/счетчика, сторожевой таймер (WDT), устройство высокоскоростного ввода-вывода импульсных сигналов (HSIO), три канала блока ШИМ. Тактовая частота – от 20 МГц. Микросхема поставляется в металлокерамическом корпусе типа 4235.88-1 (см. рис. 6).
Применяется в цифровых системах управления различной аппаратуры, в том числе силовой электроники и автомобильной техники.
1874ВЕ86Т – 16-разрядный микроконтроллер c тактовой частотой 16 МГц, оснащенный функционалом для управления электродвигателями (аналог 87С196МС от Intel). Микросхема содержит встроенную память программ (EEPROM) объемом 16К × 8 бит, ОЗУ 488 × 8 бит, 13-канальный 8/10-разрядный АЦП, трехфазный генератор сигналов для управления электродвигателями, сторожевой таймер (WDT), процессор событий (EPA), два канала блока ШИМ, сервер периферийных транзакций (PTS), пять 8-разрядных параллельных портов ввода-вывода, два 16-разрядных таймера/счетчика, интерфейсы UART, HSIO (четыре канала). Поставляется в металлокерамическом корпусе типа 4235.88-1 (см. рис. 6).
1874ВЕ96Т – 16-разрядный микроконтроллер на базе усовершенствованной архитектуры AMCS-96 (Advanced MCS-96) с тактовой частотой до 33 МГц, содержащий встроенную память программ типа EEPROM объемом 16К × 16 бит, расширенное ОЗУ объемом 2024 × 8 бит, восемь 16-разрядных АЦП с возможностью дифференциального включения входов, 14-разрядный ЦАП, блок цифровых компараторов, 3-канальный ШИМ, два последовательных порта ввода-вывода UART, пять параллельных 8-разрядных портов ввода-вывода, синхронный последовательный интерфейс SPI, интерфейс I2C. Микроконтроллер оснащен отладочным модулем (OCDS), периферийным сервером PTS и 16-разрядным сторожевым таймером. Диапазон рабочих температур составляет –60…125 °C.
Микросхема выпускается в металлокерамическом корпусе типа 4235.88-1 (см. рис. 6). 1874ВЕ96Т ориентирован на применение в цифровых системах управления различной аппаратурой, силовой электроникой, автомобильной техникой.
1874ВЕ36, Л1874ВЕ36 представляют собой 16-разрядные микроконтроллеры с внутренней программной памятью объемом 8 Кбайт (масочное ПЗУ) и ОЗУ объемом 232 × 8 бит. Тактовая частота – 20 МГц. Микросхемы содержат пять 8-разрядных портов ввода-вывода, шесть 16-разрядных таймеров, блок формирования ШИМ-сигналов, 8-канальный 10 разрядный АЦП. Функциональным аналогом является микроконтроллер 83C196KB12 от Intel. 1874ВЕ36 поставляется в металлокерамическом корпусе типа 4235.88-1 (см. рис. 6), Л1874ВЕ36 предлагается в 68-выводном металлокерамическом корпусе с матричным расположением выводов (PGA) типа 6108.68-1 (рис. 7).
Микроконтроллеры 1874ВЕ36 и Л1874ВЕ36 применяются в системах управления и диагностики автомобильных двигателей, робототехнике, системах автоматизации технологических процессов, системах автоматизированного управления электроприводом, оргтехнике, вычислительной и телекоммуникационной технике.
16-разрядные микроконтроллеры 1874ВЕ7Т и 1874ВЕ71Т построены на базе архитектуры и системы команд AMCS-96, работают на частоте до 24 МГц, отличаются повышенной спецстойкостью. Микросхемы содержат регистровое ОЗУ объемом 2024 × 8 бит, 3-канальный блок ШИМ, два последовательных порта ввода-вывода типа UART, блок высокоскоростного ввода-вывода HSI-HSO, контроллеры интерфейсов SPI, I2C, SpaceWire, ГОСТ Р 52070-2003, 16-канальный (12-канальный для 1874ВЕ71Т) 12-разрядный АЦП с возможностью работы с дифференциальными сигналами и двумя дополнительными аппаратными битами повышения точности. Микроконтроллеры 1874ВЕ7Т и 1874ВЕ71Т различаются наличием у 1874ВЕ71Т интерфейса JTAG. Микросхемы выпускаются в металлокерамическом корпусе типа 4235.88-1 (см. рис. 6), ориентированы на применение в цифровой аппаратуре управления электродвигателями, средствах радиолокации и другой аппаратуре с повышенными требованиями по стойкости к специальным внешним воздействующим факторам.
1874ВЕ8Т – 16-разрядный микроконтроллер на базе AMCS-96 с поддержкой алгоритмов кодирования/декодирования информации (блок кодирования по ГОСТ 28147-89). Тактовая частота – до 40 МГц. Микросхема содержит ОЗУ объемом 2 Кбайт, расширенное отключаемое ОЗУ объемом 2 Кбайт, встроенную памятью программ (типа EEPROM) объемом 16K × 16 бит, восемь 16-разрядных АЦП с возможностью дифференциального включения входов и блоком цифровых компараторов, 14-разрядный ЦАП, 3-канальный ШИМ, портами ввода-вывода типа USART, контроллеры интерфейсов CAN, LIN, SPI, I2C, устройство высокоскоростного ввода-вывода HSIO, отладочный модуль OCDS, 16-разрядный сторожевой таймер. Диапазон рабочих температур составляет –60…125 °C. Микросхема поставляется в металлокерамическом корпусе типа 4235.88-1 (см. рис. 6). Применяется в цифровых системах управления различной аппаратурой, силовой электроникой, автомобильной техникой.
1874ВЕ10АТ – 16-разрядный микроконтроллер с функцией обнаружения и исправления ошибок внешней/внутренней памяти и повышенной спецстойкостью.
Высокопроизводительное процессорное ядро 1874ВЕ10АТ реализует полную поддержку системы команд MCS-96, но с ускоренным выполнением благодаря наличию RISC-подсистемы, и поддержку новых инструкций работы с 32-разрядными данными. Это позволяет до восьми раз ускорить выполнение операций по сравнению с базовой архитектурой MCS-96. Функциональный аналог микроконтроллера 1874ВЕ10АТ – UT80C196KDS (Aeroflex). Тактовая частота – до 66 МГц.
Микросхема содержит два регистровых ОЗУ общим объемом 32 Кбайт, внутреннее ОЗУ команд объемом 4 Кбайт, модуль отладки с блоком JTAG, шесть каналов ШИМ, контроллеры интерфейсов SPI, I2C, SpaceWire, ARINC 429, МПИ (ГОСТ Р 52070-2003), 16-канальный 14-разрядный АЦП с возможностью работы с дифференциальными сигналами, 32-разрядный сторожевой таймер.
В состав микроконтроллера также входит блок вычислений с плавающей точкой. Диапазон рабочих температур составляет –60…125 °C. Микросхема поставляется в 208-выводном металлокерамическом корпусе типа 4250.208-1 (рис. 8).
Области применения: средства измерения, связь, системы наблюдения и безопасности, автоматизация производства, медицина, энергетика, промышленность, системы управления с повышенными требованиями к спецвоздействиям.
16-разрядные микроконтроллеры с RISC-архитектурой в линейке НИИЭТ представлены серией 1887ВЕ, в составе которой две микросхемы – 1887ВЕ3Т и 1887ВЕ6Т.
1887ВЕ3Т – 16-разрядный RISC-микроконтроллер со встроенной флеш-памятью программ объемом 256 Кбайт и расширенной периферией. Тактовая частота достигает 40 МГц. Микроконтроллер содержит ОЗУ объемом 15 Кбайт, сдвоенный интерфейс CAN (TwinCAN), шесть каналов ШИМ, 32 канала модулей захвата/сравнения (CAPCOM), DSP-функциональность, блок умножения-накопления (MAC), 8/10-разрядный 16-канальный АЦП, программируемый сторожевой таймер. Имеется встроенная система отладки OCDS/CERBERUS с доступом через JTAG. Интерфейсы — USART-2, SPI-2, CAN, I2C. Микросхема поставляется в металлокерамическом корпусе типа 4247.144-1 (CQFP-144) (рис. 9). Применяется в системах, где требуются сбор, обработка и обмен данными. Позволяет выполнить жесткие требования на аппаратуру по назначению и массогабаритным показателям.
1887ВЕ6Т – 16-разрядный RISC-микроконтроллер с повышенной стойкостью к специальным внешним воздействующим факторам. Микроконтроллер работает на тактовой частоте 25 МГц, содержит встроенное ОЗУ объемом 6К х 8 бит, блок умножения-накопления (MAC), 32 канала модулей захвата/сравнения (CAPCOM), 16-разрядный многофункциональный таймерный модуль, три канала блока ШИМ, встроенную систему отладки (OCDS), интерфейсы USART-2, SPI-2, CAN (TwinCAN), I2C, JTAG, DSP-функциональность. Микросхема поставляется в металлокерамическом корпусе типа 4247.144-1 (CQFP-144) (см. рис. 9).
Предназначен для применения в аппаратуре космического назначения.
32-разрядные микроконтроллеры
НИИЭТ выпускает 32-разрядные микроконтроллеры на основе RISC-архитектуры с ядром ARM Cortex-M4F и на базе RISC-V. Среди доступных в настоящее время – 1921ВК028
и 1921ВК035 с RISC-архитектурой и К1921ВГ015 на основе архитектуры RISC-V.
1921ВК028 – 32-разрядный высокопроизводительный микроконтроллер с расширенными функциями по управлению электроприводом, построенный на базе ядра ARM Cortex-M4F с производительностью 250 DMIPS и поддержкой операций с плавающей запятой. Микроконтроллер работает на частоте 200 МГц, содержит 2 Мбайт флеш-памяти, 704 Кбайт встроенного ОЗУ, поддерживает интерфейсы ГОСТ Р 52070-2003 (MIL-STD-1553В), SpaceWire (два контроллера до 200 Мбит/с), Ethernet 10/100 Мбит/с, CAN (2),
UART (6), SPI (4), I2C (2). Предусмотрена дополнительная загрузочная флеш-память объемом 128 Кбайт. В своем составе имеет блок конфигурируемых логических элементов. Напряжение питания 1,2/3,3 В. Функциональным аналогом является LM4F132 семейства Stellaris (Texas Instruments).
В состав периферии входит также DMA-контроллер, синтезатор частоты на основе ФАПЧ, блок АЦП (48 каналов, 12 бит), двадцать каналов ШИМ, из которых двенадцать – с поддержкой режима «высокого» разрешения, система отладки с интерфейсами JTAG и SWD, 4-канальный сигма-дельта демодулятор, восемь 32-разрядных таймеров и др.
Микросхема поставляется в керамическом корпусе 8316.400-3 (рис. 10). Области применения: средства измерений, связь, системы наблюдения и безопасности, автоматизация производства, медицина, энергетика, промышленность, в том числе в электроприводы, различные системы управления и сбора информации.
НИИЭТ рекомендует использовать микроконтроллер 1921ВК028 в качестве замены микроконтроллера 1921ВК01Т [1], который в настоящее время не производится.
1921ВК035 – 32-разрядный микроконтроллер в компактном корпусе (6х6 мм) с функциями по управлению электроприводом. Тактовая частота – до 100 МГц.
Микроконтроллер построен на базе процессорного ядра с производительностью 125 DMIPS с поддержкой операций с плавающей запятой, содержит 64 Кбайт флеш-памяти,
16 Кбайт встроенного ОЗУ, интерфейсы CAN (два порта ввода-вывода), UART (2), SPI, I2C, три модуля 2-канальных ШИМ, один квадратурный декодер, 16-канальный DMA, cинтезатор частоты на основе ФАПЧ. Работает от одного источника питания напряжением 3,3 В, диапазон рабочих температур составляет –60…125°C. Функциональный аналог –
LM4F132 от Texas Instruments. Микросхема поставляется в компактном 48-выводном корпусе 5162.48-1 (типа QLCC) с габаритами всего 6 × 6 мм (рис. 11). Области применения: средства измерений, системы наблюдения и безопасности, автоматизация производства, управление электроприводами, другие системы управления.
В 2024 году НИИЭТ запустил серийное производство микроконтроллера К1921ВГ015 на архитектуре RISC-V, который способен решать широкий класс задач, включая управление IoT-устройствами на автономном питании, управление измерениями в приборах учета электроэнергии, управление бортовыми, промышленными и робототехническими системами. К1921ВГ015 – 32-разрядный ультранизкопотребляющий микроконтроллер со встроенным модулем обработки команд с плавающей запятой с одинарной точностью в пластиковом корпусе с максимальной частотой работы до 50 МГц. Микросхема содержит основную флеш-память объемом 1 Мбайт, ОЗУ объемом 256 Кбайт, а также дополнительное ОЗУ объемом 64 Кбайт, подключенное к домену батарейного питания. Каждый микроконтроллер содержит уникальный идентификационный номер, состоящий из 128 бит.
В составе МК криптографический сопроцессор, 32-канальный контроллер DMA, датчик температуры, 8-канальный 16-разрядный сигма-дельта АЦП, 8-канальный 12-разрядный АЦП последовательного приближения, интерфейсы CAN 2.0B, USB 2.0 Fullspeed (Device), I2C, SPI, порт отладки JTAG, система защиты от несанкционированного доступа, два аналоговых компаратора, подключенных к домену батарейного питания.
Микроконтроллер оснащен блоком управления сбросом и синхронизацией, имеющим в своем составе RC-генератор (1 МГц) и синтезатор частоты с ФАПЧ. Микросхема поставляется в 100-выводном пластиковом корпусе типа QFP (рис. 12).
Микроконтроллеры АО «ПКК Миландр»
АО «ПКК Миландр» специализируется на разработке 32-разрядных микроконтроллеров на базе RISC-архитектуры. В рамках данной статьи остановимся на микроконтроллерах, которые в настоящее время выпускаются серийно.
К1986ВЕ92FI, К1986ВЕ92F1I, К1986ВЕ94GI – серия 32-разрядных микроконтроллеров широкого применения, построенных на базе ядра ARM Cortex-M3, содержащих флеш-память программ объемом 128 Кбайт и ОЗУ объемом 32 Кбайта с расширенными возможностями внешней шины. Микроконтроллеры работают на тактовой частоте до 80 МГц. Периферия включает контроллер USB-интерфейса с функциями Device и Host, интерфейсы UART, SPI, I2C, два контроллера CAN, контроллер внешней системной шины, что позволяет работать с внешними микросхемами статического ОЗУ, ПЗУ, NAND флеш-памяти и другими внешними устройствами. Архитектура системы памяти за счет матрицы системных шин позволяет минимизировать возможные конфликты при работе системы и повысить общую производительность.
Микроконтроллеры содержат три 16-разрядных таймер/счетчика с функциями ШИМ и регистрации событий, контроллер DMA, два 12-разрядных АЦП (8 каналов в К1986ВЕ92FI, К1986ВЕ92F1I и 16 каналов в К1986ВЕ94GI), температурный датчик, двухканальный 12-разрядный ЦАП, встроенный компаратор с тремя входами и внутренней шкалой напряжений, отладочные интерфейсы SWD и JTAG. К1986ВЕ92FI и К1986ВЕ92F1I содержат
43 пользовательских порта ввода-вывода, К1986ВЕ94GI – 96 пользовательских портов ввода-вывода. В К1986ВЕ92FI и К1986ВЕ92F1I реализовано только 8 бит внешней шины данных, а в К1986ВЕ94GI – уже полноценная 32-разрядная шина. АО «ПКК Миландр» для программирования и отладки микроконтроллеров предлагает внутрисхемный гальванически развязанный USB-программатор, но также могут применяться и другие программаторы, такие как ULINK, JLINK и их клоны.
Наиболее близкий функциональный аналог микросхем – STM32F103x от STMicroelectronics.
Микросхемы К1986ВЕ92FI, К1986ВЕ92F1I, К1986ВЕ94GI работают от одного источника питания напряжением 2,2–3,6 В, диапазон рабочих температур составляет –40…85 °C.
К1986ВЕ92FI поставляется в 64-выводном пластмассовом корпусе типа QFN (9 × 9 × 0,75 мм), К1986ВЕ92F1I – в 64-выводном пластмассовом корпусе QFN (12 × 12 × 1,6 мм)
(рис. 13), К1986ВЕ94GI – в 144-выводном пластмассовом корпусе типа BGA (16 × 16 × 1,6 мм) (рис. 14).
К1986ВЕ1FI, К1986ВЕ1GI – серия 32-разрядных микроконтроллеров для авиационного применения, построенных на базе RISC-ядра с тактовой частотой до 144 МГц. Производительность процессора – 0,8 DMIPS/МГц при нулевой задержке памяти. Микросхемы содержат флеш-память программ объемом 128 Кбайт, ОЗУ объемом 48 Кбайт, контроллер внешней системной шины с поддержкой СОЗУ, ПЗУ, NAND флеш-памяти и других периферийных устройств.
Периферия включает в себя контроллер USB-интерфейса со встроенным аналоговым приемопередатчиком со скоростью передачи 12 Мбит/с (Full Speed) и 1,5 Мбит/с (Low Speed), стандартные интерфейсы UART (2) и SPI (3), авиационные интерфейсы по ГОСТ 18977-79 и ГОСТ Р52070-2003, Ethernet 10/100 Мбит/с интерфейсом MII и встроенным аналоговым приемопередатчиком физического уровня, последовательные отладочные интерфейсы SWD и JTAG.
В состав микросхем входят два контроллера CAN-интерфейса, четыре 32-разрядных таймера с 4 каналами схем захвата и ШИМ с функциями формирования «мертвой зоны» и аппаратной блокировки, системный 24-разрядный таймер, два сторожевых таймера. Микроконтроллеры содержат 8-канальный 12-разрядный высокоскоростной (до 512 Квыб/с) АЦП, датчик температуры, два 12-разрядных ЦАП.
Микросхемы К1986ВЕ1FI, К1986ВЕ1GI работают от одного источника питания напряжением 3–3,6 В, диапазон рабочих температур составляет –40…85°C.
К1986ВЕ1FI поставляется в 144-выводном пластмассовом корпусе типа QFN (22 × 22 × 1,6 мм) (рис. 15), К1986ВЕ1GI – в 144-выводном пластмассовом корпусе типа BGA (16 × 16 × 1,6 мм) (рис. 16). Микроконтроллеры К1986ВЕ1FI, К1986ВЕ1GI выпускаются как ближайшая замена К1986ВЕ1QI.
MDR1206FI, MDR1206AFI, MDR1215LGI – серия 32-разрядных микроконтроллеров, построенных на базе процессорного RISC-V ядра BM-310S0 с системой команд RV32IMCNZX. Микроконтроллеры предназначены для использования в приборах учета потребляемой электроэнергии в однофазных и трехфазных бытовых сетях энергоснабжения 230 В/50 Гц и 110 В/60 Гц. Тактовая частота – до 48 МГц для MDR1206FI и MDR1215LGI или до 42 МГц для MDR1206AFI. Микроконтроллеры оснащены встроенной флеш-памятью программ объемом 2 × 256 Кбайт (основная область) + 2 × 8 Кбайт (информационная область) и ОЗУ объемом 112 Кбайт. Микроконтроллеры MDR1206FI, MDR1206AFI являются усовершенствованной версией К1986ВК025 [2].
Микросхемы содержат 24-разрядный сигма-дельта АЦП (7 каналов), 10-разрядный АЦП (три внешних мультиплексируемых канала и канал внутреннего термодатчика). Периферия: контроллер DMA, контроллеры интерфейсов UART (4), SSP (3), I2C, ISO7816, генератор случайных чисел, до 55 пользовательских линий ввода/вывода, четыре блока 32-разрядных таймеров с четырьмя каналами захвата событий и ШИМ, два сторожевых таймера, блок подсчета CRC с изменяемым полиномом, последовательный отладочный интерфейс JTAG и др.
В MDR1215LGI используется кристалл, идентичный применяемому в MDR1206FI. Отличительной особенностью MDR1215LGI является миниатюрный размер корпуса, что расширяет спектр применения MDR1215LGI в качестве универсальной микросхемы для выполнения ряда задач, заменяя специализированные микросхемы, такие как датчики температуры, микросхемы памяти, управляющие контроллеры и др.
Один из возможных вариантов применения MDR1215LGI – DIMM-модули памяти, SSD-накопители. MDR1215LGI с соответствующим программным кодом является аналогом и заменяет оригинальные зарубежные микросхемы SPD (Serial Presence Detect) с EEPROM и датчиком температуры (MCP98244 (Microchip), M34E04 (STMicroelectronics), N34C04 (OnSemi) в корпусах DFN8, TSSOP8) без необходимости переработки топологии печатной платы.
Микросхемы MDR1206FI, MDR1206AFI, MDR1215LGI работают от одного источника питания напряжением 1,8–3,6 В, диапазон рабочих температур составляет –50…85 °C (MDR1206FI, MDR1206AFI) или 0…85 °C (MDR1215LGI). MDR1206FI, MDR1206AFI выпускаются в 88-выводном пластмассовом корпусе типа QFN (10 × 10 × 0,75 мм) (рис. 17), MDR1215LGI – в 8-выводном пластмассовом корпусе типа LGA (4 × 5 × 1,6 мм) (рис. 18).
ЛИТЕРАТУРА
Анучин А., Жарков А., Козаченко В., Лашкевич М., Потапов И. Отечественный микроконтроллер К1921ВК01Т для управления электродвигателями // ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес. 2016. № 1. С. 80–93.
Шумилин С. Микроконтроллер АО «ПКК Миландр» на базе процессорного ядра RISC-V для приборов учета электроэнергии // ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес. 2021. № 3. С. 92–96.
Комиссаров В. Микроконтроллеры компании «Миландр» – эффективное средство программирования ПЛИС // ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес. 2013. № 2. С. 70–75.
Официальный сайт АО «НИИЭТ»: www.niiet.ru
Официальный сайт АО «ПКК Миландр»: www.milandr.ru
и АО «ПКК Миландр»
В. Ежов
Интерес разработчиков к отечественным микроконтроллерам и процессорам растет на фоне ограничения доступа к изделиям западных производителей. Российские компании все чаще применяют отечественные микроконтроллеры в своих изделиях или рассматривают возможность их использования в новых проектах. Сегодня электронной отрасли есть что предложить заказчикам – в производственной линейке предприятий представлены как 8-/16-разрядные микроконтроллеры на базе архитектур MCS-51, MCS-96 или RISC, так и высокопроизводительные 32-разрядные МК на основе RISC и RISC-V, многие из которых являются функциональными аналогами микросхем известных зарубежных производителей. В статье представлен обзор микроконтроллеров, выпускаемых ведущими российскими компаниями-разработчиками интегральных схем – АО «НИИЭТ» и АО «ПКК Миландр».
Микроконтроллеры АО «НИИЭТ»
8-разрядные микроконтроллеры
В категории 8-разрядных микроконтроллеров АО «НИИЭТ» выпускает семейства, совместимые как с архитектурой MCS-51, так и RISC. К микроконтроллерам на базе MCS-51 относятся семейства 1830ВЕ, 1882ВЕ, 1882ВМ и К1830ВЕ.
В семействе 1830ВЕ две микросхемы – 1830ВЕ81Т и 1830ВЕ91Т, которые различаются типом памяти прог-рамм: 1830ВЕ81Т оснащена масочным ПЗУ, а 1830ВЕ91Т –
программируемой флеш-памятью. Микросхемы представляют собой 8-разрядный микроконтроллер с тактовой частотой 24 МГц и содержат встроенное ОЗУ на 128 × 8 бит,
UART, два 16-разрядных таймера/счетчика, 2 Кбайт памяти программ, аналоговый компаратор.
Функциональный аналог микросхем – микроконтроллер AT89С2051 от Atmel. МК 1830ВЕ выпускаются в 20-выводном металлокерамическом корпусе типа 4153.20-5 (рис. 1).
Диапазон рабочих температур составляет –60…85 °C.
Микросхемы семейства 1830ВЕ предназначены для применения в системах встроенного управления, для управления робототехническими комплексами, в системах автоматизации технологических процессов, оргтехнике, вычислительной и телекоммуникационной аппаратуре. Наиболее широкое применение микроконтроллеры нашли в портативной аппаратуре и приборах, имеющих жесткие ограничения по соотношению быстродействие/потребляемая мощность/стоимость.
8-разрядные микроконтроллеры 1882ВЕ53АУ, 1882ВЕ53У оснащены флеш-памятью, которая может быть загружена непосредственно в системе через последовательный SPI-интерфейс. Микросхемы содержат 12 Кбайт флеш ПЗУ, 2 Кбайт EEPROM, 256 байт ОЗУ, два указателя данных, 32 программируемые линии ввода-вывода, три 16-разрядных таймера/счетчика событий, UART, программируемый сторожевой таймер, контроллер прерываний с четырьмя уровнями приоритетов и встроенный тактовый генератор. Содержимое флеш-памяти программ может быть защищено от несанкционированной записи/считывания. Тактовая частота микроконтроллеров составляет 24 МГц. Функциональным аналогом микросхем является AT89S8253 от Atmel.
Микросхемы 1882ВЕ53АУ, 1882ВЕ53У выпускаются в 48-выводных корпусах Н16.48-2В, 5133.48-3 (рис. 2). Для программирования и отладки МК применяется пакет CodeMaster-52 от ООО «Фирма ФИТОН», АО «НИИЭТ» предлагает специальную макетно-отладочную плату.
Основными областями применения являются встроенные цифровые системы управления комплексами радиосвязи, системы автоматизации технологических процессов, управление электроприводом, оргтехника, вычислительная и телекоммуникационная техника, робототехника.
Микроконтроллер 1882ВМ1Т оснащен флеш-памятью программ, которая может быть записана непосредственно в системе через механизм внутрисистемного программирования ISP (посредством модуля интерфейса SPI).
Микроконтроллер выпускается в 64-выводном корпусе типа 4203.64-1 (рис. 3). Микросхема содержит ОЗУ объемом 256 байт, флеш-память программ объемом 32 Кбайт, а также память данных типа EEPROM объемом 4 Кбайт. Флеш-память защищена от несанкционированной записи/считывания. Микроконтроллер отличается от предыдущего семейства большим набором периферии (два UART, два SPI, I2C), поддерживает протоколы LIN, ГОСТ
Р 52070-2003 (аналог интерфейса MIL-STD-1553B). Также имеется встроенный массив таймеров/счетчиков (PCA). Частота работы микросхемы – до 24 МГц. Микросхема рассчитана на работу в диапазоне температур –60…125 °C.
В 1882ВМ1Т реализована аппаратная защиты данных, основанная на алгоритме, описанном в ГОСТ 28147-89.
МК может применяться как для сопряжения между интерфейсами различных типов в сетях обмена информацией, так и для управления внешними периферийными устройствами (АЦП, ЦАП, карты памяти и т.д.) по защищенным каналам связи.
Микроконтроллеры семейства К1830ВЕ отличаются ОЗУ с тройным резервированием и повышенной устойчивостью к одиночным сбоям (объем ОЗУ 256 × 8 бит). В семейство входит две микросхемы с тактовой частотой 12 МГц (К1830ВЕ32У, К1830ВЕ52У) и одна микросхема с тактовой частотой 16 МГц (К1830ВЕ32АУ). К1830ВЕ32У и К1830ВЕ32АУ не содержат встроенной памяти программ, а К1830ВЕ52У оснащена масочным вариантом встроенной памяти программ объемом 4К × 8 бит. Микросхемы содержат порт последовательного ввода-вывода, отвечают требованиям группы 3Уc – 6Уc по ГОСТ РВ 20.39.414.2-98,
поставляются в 48-выводном металлокерамическом корпусе типа H16.48-2В (рис. 4).
Области применения МК К1830ВЕ: встроенные цифровые системы управления, бортовая аппаратура средства оповещения, вычислительная и телекоммуникационная техника, к которым предъявляют высокие требования при работе в условиях специальных внешних воздействующих факторов.
НИИЭТ выпускает также 8-разрядные микроконтроллеры на базе RISC-архитектуры – семейства 1887ВЕ и К1946ВМ014.
Семейство 1887ВЕ представлено двумя микроконтроллерами, 1887ВЕ4У и 1887ВЕ7Т, отличающимися набором периферии, типами корпуса, питанием (для 1887ВЕ4У возможно питание от 3,3 и от 5,0 В, для 1887ВЕ7Т – только от 5 В).
1887ВЕ4У представляет собой 8-разрядный микроконтроллер с АVR RISC-архитектурой и тактовой частотой 8 МГц, включающий в себя 8 Кбайт флеш-память программ, EEPROM объемом 1К × 8 бит, ОЗУ объемом 512 × 8 бит, 8-канальный 10-разрядный АЦП. Микросхема содержит последовательный периферийный интерфейс SPI, двухпроводной последовательный интерфейс TWI, последовательный порт UART, аналоговый компаратор, 32 входа/выхода общего назначения, 32 рабочих регистра, три гибких таймера/счетчика с режимом сравнения, внешние и внутренние прерывания, программируемый сторожевой таймер с внутренним генератором и шесть выбираемых программно режимов сбережения энергии. 1887ВЕ4У поставляется в 48-выводном металлокерамическом корпусе типа H16.48-2В (см. рис. 4).
Применяется для управления робототехническими комплексами, в системах автоматизации технологических процессов, системах автоматизированного управления электроприводом, оргтехнике, вычислительной и телекоммуникационной технике.
Еще один микроконтроллер этой серии, 1887ВЕ7Т, работает на частоте 16 МГц, содержит 128 Кбайт встроенной памяти программ (типа EEPROM), 4 Кбайт встроенного ОЗУ, 4 Кбайт встроенной энергонезависимой памяти данных (типа EEPROM), 8-канальный 10-разрядный АЦП, последовательный периферийный интерфейс SPI, двухпроводной последовательный интерфейс TWI, программируемую защиту кода программ, программируемые последовательные порты USART, 53 универсальные линии ввода-вывода, 32 регистра общего назначения, счетчик реального времени (RTC), четыре гибких таймера/счетчика с режимами сравнения и ШИМ.
Микросхема содержит также тестовый интерфейс JTAG, совместимый со стандартом IEEE 1149.1, который также используется для доступа к встроенной системе отладки
и для программирования, а также шесть программно выбираемых энергосберегающих режимов. 1887ВЕ7Т выпускается в 64-выводном металлокерамическом корпусе типа 4203.64–2 (см. рис. 3). Применяется в системах приема, передачи и обработки информации, встроенного управления и в автономных необслуживаемых аппаратах.
Еще один представитель 8-разрядных микроконтроллеров на базе RISC-архитектуры, К1946ВМ014, выпускается в 44-выводном пластиковом корпусе типа QFP (рис. 5).
Микросхема работает на максимальной тактовой частоте 8 МГц (при питании 3,3 В) или 16 МГц (при питании 5 В), содержит 8 Кбайт памяти программ (типа EEPROM), EEPROM объемом 1К × 8 бит, ОЗУ объемом 512 × 8 бит, 8-канальный 10-разрядный АЦП, последовательный периферийный интерфейс SPI, двухпроводной последовательный интерфейс TWI, последовательный порт USART.
К1946ВМ014 может применяться в системах управления оборудованием, робототехнике, разрядно-зарядных устройствах с программированием, дистанционных системах управления, сетевых устройствах, быстродействующих системах для передачи и обработки данных, сложной бытовой технике, устройствах ввода и отображения информации с сенсорным экраном и другой технике.
16-разрядные микроконтроллеры
В категории 16-разрядных микроконтроллеров НИИЭТ предлагает семейства на базе архитектур MCS-96/AMCS-96 (серии 1874ВЕ, Л1874ВЕ) и RISC (серия 1887ВЕ), различающихся максимальной тактовой частотой, типом корпуса, набором периферии, типом встроенной памяти, а также показателями спецстойкости.
1874ВЕ05Т – 16-разрядный микроконтроллер без ПЗУ с повышенной спецстойкостью в 88-выводном металлокерамическом корпусе типа 4235.88-1 (рис. 6). Тактовая частота – от 20 МГц. Микроконтроллер содержит ОЗУ объемом 488 × 8 бит, последовательный порт ввода-вывода, три канала блока ШИМ, интерфейсы UART, HSIO (4 канала), сервер периферийных транзакций (PTS), сторожевой таймер (WDT). АЦП в микроконтроллере отсутствует.
Микроконтроллер ориентирован на применение в средствах измерения, системах связи, наблюдения, безопасности, автоматизации производства, медицине, энергетике, промышленности, в том числе в электроприводах, а также в различных системах управления, работающих в условиях с повышенными требованиями к спецвоздействиям.
1874ВЕ76Т – 16-разрядный микроконтроллер со встроенной памятью программ типа OTP EPROM 16К × 8 бит (функциональный аналог TN87С196KС-20 от Intel). Микросхема содержит ОЗУ объемом 488 × 8 бит, последовательный порт ввода-вывода, 10-разрядный 8-канальный АЦП, два 16-разрядных таймера/счетчика, сторожевой таймер (WDT), устройство высокоскоростного ввода-вывода импульсных сигналов (HSIO), три канала блока ШИМ. Тактовая частота – от 20 МГц. Микросхема поставляется в металлокерамическом корпусе типа 4235.88-1 (см. рис. 6).
Применяется в цифровых системах управления различной аппаратуры, в том числе силовой электроники и автомобильной техники.
1874ВЕ86Т – 16-разрядный микроконтроллер c тактовой частотой 16 МГц, оснащенный функционалом для управления электродвигателями (аналог 87С196МС от Intel). Микросхема содержит встроенную память программ (EEPROM) объемом 16К × 8 бит, ОЗУ 488 × 8 бит, 13-канальный 8/10-разрядный АЦП, трехфазный генератор сигналов для управления электродвигателями, сторожевой таймер (WDT), процессор событий (EPA), два канала блока ШИМ, сервер периферийных транзакций (PTS), пять 8-разрядных параллельных портов ввода-вывода, два 16-разрядных таймера/счетчика, интерфейсы UART, HSIO (четыре канала). Поставляется в металлокерамическом корпусе типа 4235.88-1 (см. рис. 6).
1874ВЕ96Т – 16-разрядный микроконтроллер на базе усовершенствованной архитектуры AMCS-96 (Advanced MCS-96) с тактовой частотой до 33 МГц, содержащий встроенную память программ типа EEPROM объемом 16К × 16 бит, расширенное ОЗУ объемом 2024 × 8 бит, восемь 16-разрядных АЦП с возможностью дифференциального включения входов, 14-разрядный ЦАП, блок цифровых компараторов, 3-канальный ШИМ, два последовательных порта ввода-вывода UART, пять параллельных 8-разрядных портов ввода-вывода, синхронный последовательный интерфейс SPI, интерфейс I2C. Микроконтроллер оснащен отладочным модулем (OCDS), периферийным сервером PTS и 16-разрядным сторожевым таймером. Диапазон рабочих температур составляет –60…125 °C.
Микросхема выпускается в металлокерамическом корпусе типа 4235.88-1 (см. рис. 6). 1874ВЕ96Т ориентирован на применение в цифровых системах управления различной аппаратурой, силовой электроникой, автомобильной техникой.
1874ВЕ36, Л1874ВЕ36 представляют собой 16-разрядные микроконтроллеры с внутренней программной памятью объемом 8 Кбайт (масочное ПЗУ) и ОЗУ объемом 232 × 8 бит. Тактовая частота – 20 МГц. Микросхемы содержат пять 8-разрядных портов ввода-вывода, шесть 16-разрядных таймеров, блок формирования ШИМ-сигналов, 8-канальный 10 разрядный АЦП. Функциональным аналогом является микроконтроллер 83C196KB12 от Intel. 1874ВЕ36 поставляется в металлокерамическом корпусе типа 4235.88-1 (см. рис. 6), Л1874ВЕ36 предлагается в 68-выводном металлокерамическом корпусе с матричным расположением выводов (PGA) типа 6108.68-1 (рис. 7).
Микроконтроллеры 1874ВЕ36 и Л1874ВЕ36 применяются в системах управления и диагностики автомобильных двигателей, робототехнике, системах автоматизации технологических процессов, системах автоматизированного управления электроприводом, оргтехнике, вычислительной и телекоммуникационной технике.
16-разрядные микроконтроллеры 1874ВЕ7Т и 1874ВЕ71Т построены на базе архитектуры и системы команд AMCS-96, работают на частоте до 24 МГц, отличаются повышенной спецстойкостью. Микросхемы содержат регистровое ОЗУ объемом 2024 × 8 бит, 3-канальный блок ШИМ, два последовательных порта ввода-вывода типа UART, блок высокоскоростного ввода-вывода HSI-HSO, контроллеры интерфейсов SPI, I2C, SpaceWire, ГОСТ Р 52070-2003, 16-канальный (12-канальный для 1874ВЕ71Т) 12-разрядный АЦП с возможностью работы с дифференциальными сигналами и двумя дополнительными аппаратными битами повышения точности. Микроконтроллеры 1874ВЕ7Т и 1874ВЕ71Т различаются наличием у 1874ВЕ71Т интерфейса JTAG. Микросхемы выпускаются в металлокерамическом корпусе типа 4235.88-1 (см. рис. 6), ориентированы на применение в цифровой аппаратуре управления электродвигателями, средствах радиолокации и другой аппаратуре с повышенными требованиями по стойкости к специальным внешним воздействующим факторам.
1874ВЕ8Т – 16-разрядный микроконтроллер на базе AMCS-96 с поддержкой алгоритмов кодирования/декодирования информации (блок кодирования по ГОСТ 28147-89). Тактовая частота – до 40 МГц. Микросхема содержит ОЗУ объемом 2 Кбайт, расширенное отключаемое ОЗУ объемом 2 Кбайт, встроенную памятью программ (типа EEPROM) объемом 16K × 16 бит, восемь 16-разрядных АЦП с возможностью дифференциального включения входов и блоком цифровых компараторов, 14-разрядный ЦАП, 3-канальный ШИМ, портами ввода-вывода типа USART, контроллеры интерфейсов CAN, LIN, SPI, I2C, устройство высокоскоростного ввода-вывода HSIO, отладочный модуль OCDS, 16-разрядный сторожевой таймер. Диапазон рабочих температур составляет –60…125 °C. Микросхема поставляется в металлокерамическом корпусе типа 4235.88-1 (см. рис. 6). Применяется в цифровых системах управления различной аппаратурой, силовой электроникой, автомобильной техникой.
1874ВЕ10АТ – 16-разрядный микроконтроллер с функцией обнаружения и исправления ошибок внешней/внутренней памяти и повышенной спецстойкостью.
Высокопроизводительное процессорное ядро 1874ВЕ10АТ реализует полную поддержку системы команд MCS-96, но с ускоренным выполнением благодаря наличию RISC-подсистемы, и поддержку новых инструкций работы с 32-разрядными данными. Это позволяет до восьми раз ускорить выполнение операций по сравнению с базовой архитектурой MCS-96. Функциональный аналог микроконтроллера 1874ВЕ10АТ – UT80C196KDS (Aeroflex). Тактовая частота – до 66 МГц.
Микросхема содержит два регистровых ОЗУ общим объемом 32 Кбайт, внутреннее ОЗУ команд объемом 4 Кбайт, модуль отладки с блоком JTAG, шесть каналов ШИМ, контроллеры интерфейсов SPI, I2C, SpaceWire, ARINC 429, МПИ (ГОСТ Р 52070-2003), 16-канальный 14-разрядный АЦП с возможностью работы с дифференциальными сигналами, 32-разрядный сторожевой таймер.
В состав микроконтроллера также входит блок вычислений с плавающей точкой. Диапазон рабочих температур составляет –60…125 °C. Микросхема поставляется в 208-выводном металлокерамическом корпусе типа 4250.208-1 (рис. 8).
Области применения: средства измерения, связь, системы наблюдения и безопасности, автоматизация производства, медицина, энергетика, промышленность, системы управления с повышенными требованиями к спецвоздействиям.
16-разрядные микроконтроллеры с RISC-архитектурой в линейке НИИЭТ представлены серией 1887ВЕ, в составе которой две микросхемы – 1887ВЕ3Т и 1887ВЕ6Т.
1887ВЕ3Т – 16-разрядный RISC-микроконтроллер со встроенной флеш-памятью программ объемом 256 Кбайт и расширенной периферией. Тактовая частота достигает 40 МГц. Микроконтроллер содержит ОЗУ объемом 15 Кбайт, сдвоенный интерфейс CAN (TwinCAN), шесть каналов ШИМ, 32 канала модулей захвата/сравнения (CAPCOM), DSP-функциональность, блок умножения-накопления (MAC), 8/10-разрядный 16-канальный АЦП, программируемый сторожевой таймер. Имеется встроенная система отладки OCDS/CERBERUS с доступом через JTAG. Интерфейсы — USART-2, SPI-2, CAN, I2C. Микросхема поставляется в металлокерамическом корпусе типа 4247.144-1 (CQFP-144) (рис. 9). Применяется в системах, где требуются сбор, обработка и обмен данными. Позволяет выполнить жесткие требования на аппаратуру по назначению и массогабаритным показателям.
1887ВЕ6Т – 16-разрядный RISC-микроконтроллер с повышенной стойкостью к специальным внешним воздействующим факторам. Микроконтроллер работает на тактовой частоте 25 МГц, содержит встроенное ОЗУ объемом 6К х 8 бит, блок умножения-накопления (MAC), 32 канала модулей захвата/сравнения (CAPCOM), 16-разрядный многофункциональный таймерный модуль, три канала блока ШИМ, встроенную систему отладки (OCDS), интерфейсы USART-2, SPI-2, CAN (TwinCAN), I2C, JTAG, DSP-функциональность. Микросхема поставляется в металлокерамическом корпусе типа 4247.144-1 (CQFP-144) (см. рис. 9).
Предназначен для применения в аппаратуре космического назначения.
32-разрядные микроконтроллеры
НИИЭТ выпускает 32-разрядные микроконтроллеры на основе RISC-архитектуры с ядром ARM Cortex-M4F и на базе RISC-V. Среди доступных в настоящее время – 1921ВК028
и 1921ВК035 с RISC-архитектурой и К1921ВГ015 на основе архитектуры RISC-V.
1921ВК028 – 32-разрядный высокопроизводительный микроконтроллер с расширенными функциями по управлению электроприводом, построенный на базе ядра ARM Cortex-M4F с производительностью 250 DMIPS и поддержкой операций с плавающей запятой. Микроконтроллер работает на частоте 200 МГц, содержит 2 Мбайт флеш-памяти, 704 Кбайт встроенного ОЗУ, поддерживает интерфейсы ГОСТ Р 52070-2003 (MIL-STD-1553В), SpaceWire (два контроллера до 200 Мбит/с), Ethernet 10/100 Мбит/с, CAN (2),
UART (6), SPI (4), I2C (2). Предусмотрена дополнительная загрузочная флеш-память объемом 128 Кбайт. В своем составе имеет блок конфигурируемых логических элементов. Напряжение питания 1,2/3,3 В. Функциональным аналогом является LM4F132 семейства Stellaris (Texas Instruments).
В состав периферии входит также DMA-контроллер, синтезатор частоты на основе ФАПЧ, блок АЦП (48 каналов, 12 бит), двадцать каналов ШИМ, из которых двенадцать – с поддержкой режима «высокого» разрешения, система отладки с интерфейсами JTAG и SWD, 4-канальный сигма-дельта демодулятор, восемь 32-разрядных таймеров и др.
Микросхема поставляется в керамическом корпусе 8316.400-3 (рис. 10). Области применения: средства измерений, связь, системы наблюдения и безопасности, автоматизация производства, медицина, энергетика, промышленность, в том числе в электроприводы, различные системы управления и сбора информации.
НИИЭТ рекомендует использовать микроконтроллер 1921ВК028 в качестве замены микроконтроллера 1921ВК01Т [1], который в настоящее время не производится.
1921ВК035 – 32-разрядный микроконтроллер в компактном корпусе (6х6 мм) с функциями по управлению электроприводом. Тактовая частота – до 100 МГц.
Микроконтроллер построен на базе процессорного ядра с производительностью 125 DMIPS с поддержкой операций с плавающей запятой, содержит 64 Кбайт флеш-памяти,
16 Кбайт встроенного ОЗУ, интерфейсы CAN (два порта ввода-вывода), UART (2), SPI, I2C, три модуля 2-канальных ШИМ, один квадратурный декодер, 16-канальный DMA, cинтезатор частоты на основе ФАПЧ. Работает от одного источника питания напряжением 3,3 В, диапазон рабочих температур составляет –60…125°C. Функциональный аналог –
LM4F132 от Texas Instruments. Микросхема поставляется в компактном 48-выводном корпусе 5162.48-1 (типа QLCC) с габаритами всего 6 × 6 мм (рис. 11). Области применения: средства измерений, системы наблюдения и безопасности, автоматизация производства, управление электроприводами, другие системы управления.
В 2024 году НИИЭТ запустил серийное производство микроконтроллера К1921ВГ015 на архитектуре RISC-V, который способен решать широкий класс задач, включая управление IoT-устройствами на автономном питании, управление измерениями в приборах учета электроэнергии, управление бортовыми, промышленными и робототехническими системами. К1921ВГ015 – 32-разрядный ультранизкопотребляющий микроконтроллер со встроенным модулем обработки команд с плавающей запятой с одинарной точностью в пластиковом корпусе с максимальной частотой работы до 50 МГц. Микросхема содержит основную флеш-память объемом 1 Мбайт, ОЗУ объемом 256 Кбайт, а также дополнительное ОЗУ объемом 64 Кбайт, подключенное к домену батарейного питания. Каждый микроконтроллер содержит уникальный идентификационный номер, состоящий из 128 бит.
В составе МК криптографический сопроцессор, 32-канальный контроллер DMA, датчик температуры, 8-канальный 16-разрядный сигма-дельта АЦП, 8-канальный 12-разрядный АЦП последовательного приближения, интерфейсы CAN 2.0B, USB 2.0 Fullspeed (Device), I2C, SPI, порт отладки JTAG, система защиты от несанкционированного доступа, два аналоговых компаратора, подключенных к домену батарейного питания.
Микроконтроллер оснащен блоком управления сбросом и синхронизацией, имеющим в своем составе RC-генератор (1 МГц) и синтезатор частоты с ФАПЧ. Микросхема поставляется в 100-выводном пластиковом корпусе типа QFP (рис. 12).
Микроконтроллеры АО «ПКК Миландр»
АО «ПКК Миландр» специализируется на разработке 32-разрядных микроконтроллеров на базе RISC-архитектуры. В рамках данной статьи остановимся на микроконтроллерах, которые в настоящее время выпускаются серийно.
К1986ВЕ92FI, К1986ВЕ92F1I, К1986ВЕ94GI – серия 32-разрядных микроконтроллеров широкого применения, построенных на базе ядра ARM Cortex-M3, содержащих флеш-память программ объемом 128 Кбайт и ОЗУ объемом 32 Кбайта с расширенными возможностями внешней шины. Микроконтроллеры работают на тактовой частоте до 80 МГц. Периферия включает контроллер USB-интерфейса с функциями Device и Host, интерфейсы UART, SPI, I2C, два контроллера CAN, контроллер внешней системной шины, что позволяет работать с внешними микросхемами статического ОЗУ, ПЗУ, NAND флеш-памяти и другими внешними устройствами. Архитектура системы памяти за счет матрицы системных шин позволяет минимизировать возможные конфликты при работе системы и повысить общую производительность.
Микроконтроллеры содержат три 16-разрядных таймер/счетчика с функциями ШИМ и регистрации событий, контроллер DMA, два 12-разрядных АЦП (8 каналов в К1986ВЕ92FI, К1986ВЕ92F1I и 16 каналов в К1986ВЕ94GI), температурный датчик, двухканальный 12-разрядный ЦАП, встроенный компаратор с тремя входами и внутренней шкалой напряжений, отладочные интерфейсы SWD и JTAG. К1986ВЕ92FI и К1986ВЕ92F1I содержат
43 пользовательских порта ввода-вывода, К1986ВЕ94GI – 96 пользовательских портов ввода-вывода. В К1986ВЕ92FI и К1986ВЕ92F1I реализовано только 8 бит внешней шины данных, а в К1986ВЕ94GI – уже полноценная 32-разрядная шина. АО «ПКК Миландр» для программирования и отладки микроконтроллеров предлагает внутрисхемный гальванически развязанный USB-программатор, но также могут применяться и другие программаторы, такие как ULINK, JLINK и их клоны.
Наиболее близкий функциональный аналог микросхем – STM32F103x от STMicroelectronics.
Микросхемы К1986ВЕ92FI, К1986ВЕ92F1I, К1986ВЕ94GI работают от одного источника питания напряжением 2,2–3,6 В, диапазон рабочих температур составляет –40…85 °C.
К1986ВЕ92FI поставляется в 64-выводном пластмассовом корпусе типа QFN (9 × 9 × 0,75 мм), К1986ВЕ92F1I – в 64-выводном пластмассовом корпусе QFN (12 × 12 × 1,6 мм)
(рис. 13), К1986ВЕ94GI – в 144-выводном пластмассовом корпусе типа BGA (16 × 16 × 1,6 мм) (рис. 14).
К1986ВЕ1FI, К1986ВЕ1GI – серия 32-разрядных микроконтроллеров для авиационного применения, построенных на базе RISC-ядра с тактовой частотой до 144 МГц. Производительность процессора – 0,8 DMIPS/МГц при нулевой задержке памяти. Микросхемы содержат флеш-память программ объемом 128 Кбайт, ОЗУ объемом 48 Кбайт, контроллер внешней системной шины с поддержкой СОЗУ, ПЗУ, NAND флеш-памяти и других периферийных устройств.
Периферия включает в себя контроллер USB-интерфейса со встроенным аналоговым приемопередатчиком со скоростью передачи 12 Мбит/с (Full Speed) и 1,5 Мбит/с (Low Speed), стандартные интерфейсы UART (2) и SPI (3), авиационные интерфейсы по ГОСТ 18977-79 и ГОСТ Р52070-2003, Ethernet 10/100 Мбит/с интерфейсом MII и встроенным аналоговым приемопередатчиком физического уровня, последовательные отладочные интерфейсы SWD и JTAG.
В состав микросхем входят два контроллера CAN-интерфейса, четыре 32-разрядных таймера с 4 каналами схем захвата и ШИМ с функциями формирования «мертвой зоны» и аппаратной блокировки, системный 24-разрядный таймер, два сторожевых таймера. Микроконтроллеры содержат 8-канальный 12-разрядный высокоскоростной (до 512 Квыб/с) АЦП, датчик температуры, два 12-разрядных ЦАП.
Микросхемы К1986ВЕ1FI, К1986ВЕ1GI работают от одного источника питания напряжением 3–3,6 В, диапазон рабочих температур составляет –40…85°C.
К1986ВЕ1FI поставляется в 144-выводном пластмассовом корпусе типа QFN (22 × 22 × 1,6 мм) (рис. 15), К1986ВЕ1GI – в 144-выводном пластмассовом корпусе типа BGA (16 × 16 × 1,6 мм) (рис. 16). Микроконтроллеры К1986ВЕ1FI, К1986ВЕ1GI выпускаются как ближайшая замена К1986ВЕ1QI.
MDR1206FI, MDR1206AFI, MDR1215LGI – серия 32-разрядных микроконтроллеров, построенных на базе процессорного RISC-V ядра BM-310S0 с системой команд RV32IMCNZX. Микроконтроллеры предназначены для использования в приборах учета потребляемой электроэнергии в однофазных и трехфазных бытовых сетях энергоснабжения 230 В/50 Гц и 110 В/60 Гц. Тактовая частота – до 48 МГц для MDR1206FI и MDR1215LGI или до 42 МГц для MDR1206AFI. Микроконтроллеры оснащены встроенной флеш-памятью программ объемом 2 × 256 Кбайт (основная область) + 2 × 8 Кбайт (информационная область) и ОЗУ объемом 112 Кбайт. Микроконтроллеры MDR1206FI, MDR1206AFI являются усовершенствованной версией К1986ВК025 [2].
Микросхемы содержат 24-разрядный сигма-дельта АЦП (7 каналов), 10-разрядный АЦП (три внешних мультиплексируемых канала и канал внутреннего термодатчика). Периферия: контроллер DMA, контроллеры интерфейсов UART (4), SSP (3), I2C, ISO7816, генератор случайных чисел, до 55 пользовательских линий ввода/вывода, четыре блока 32-разрядных таймеров с четырьмя каналами захвата событий и ШИМ, два сторожевых таймера, блок подсчета CRC с изменяемым полиномом, последовательный отладочный интерфейс JTAG и др.
В MDR1215LGI используется кристалл, идентичный применяемому в MDR1206FI. Отличительной особенностью MDR1215LGI является миниатюрный размер корпуса, что расширяет спектр применения MDR1215LGI в качестве универсальной микросхемы для выполнения ряда задач, заменяя специализированные микросхемы, такие как датчики температуры, микросхемы памяти, управляющие контроллеры и др.
Один из возможных вариантов применения MDR1215LGI – DIMM-модули памяти, SSD-накопители. MDR1215LGI с соответствующим программным кодом является аналогом и заменяет оригинальные зарубежные микросхемы SPD (Serial Presence Detect) с EEPROM и датчиком температуры (MCP98244 (Microchip), M34E04 (STMicroelectronics), N34C04 (OnSemi) в корпусах DFN8, TSSOP8) без необходимости переработки топологии печатной платы.
Микросхемы MDR1206FI, MDR1206AFI, MDR1215LGI работают от одного источника питания напряжением 1,8–3,6 В, диапазон рабочих температур составляет –50…85 °C (MDR1206FI, MDR1206AFI) или 0…85 °C (MDR1215LGI). MDR1206FI, MDR1206AFI выпускаются в 88-выводном пластмассовом корпусе типа QFN (10 × 10 × 0,75 мм) (рис. 17), MDR1215LGI – в 8-выводном пластмассовом корпусе типа LGA (4 × 5 × 1,6 мм) (рис. 18).
ЛИТЕРАТУРА
Анучин А., Жарков А., Козаченко В., Лашкевич М., Потапов И. Отечественный микроконтроллер К1921ВК01Т для управления электродвигателями // ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес. 2016. № 1. С. 80–93.
Шумилин С. Микроконтроллер АО «ПКК Миландр» на базе процессорного ядра RISC-V для приборов учета электроэнергии // ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес. 2021. № 3. С. 92–96.
Комиссаров В. Микроконтроллеры компании «Миландр» – эффективное средство программирования ПЛИС // ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес. 2013. № 2. С. 70–75.
Официальный сайт АО «НИИЭТ»: www.niiet.ru
Официальный сайт АО «ПКК Миландр»: www.milandr.ru
Отзывы читателей
