Разрядность микроконтроллера: ключевые характеристики и применение

alexxlabРазное
Что такое разрядность микроконтроллера. Как она влияет на производительность. Какие бывают типы разрядности. На что обратить внимание при выборе микроконтроллера. Где применяются микроконтроллеры разной разрядности.

Содержание

Что такое разрядность микроконтроллера

Разрядность микроконтроллера — это важнейшая характеристика, определяющая его вычислительные возможности и производительность. Она показывает, сколько бит данных микроконтроллер может обрабатывать за один такт.

Основные типы разрядности микроконтроллеров:

  • 8-битные
  • 16-битные
  • 32-битные
  • 64-битные

Чем выше разрядность, тем больше данных микроконтроллер может обработать за один цикл. Это напрямую влияет на его производительность и функциональные возможности.

Как разрядность влияет на характеристики микроконтроллера

Разрядность определяет несколько ключевых параметров микроконтроллера:

  • Размер адресуемой памяти
  • Скорость обработки данных
  • Энергопотребление
  • Стоимость

Микроконтроллеры с более высокой разрядностью способны адресовать больший объем памяти и быстрее обрабатывать данные. Но при этом они, как правило, потребляют больше энергии и стоят дороже.


Особенности 8-битных микроконтроллеров

8-битные микроконтроллеры — самые простые и распространенные. Их основные характеристики:

  • Обрабатывают 8 бит данных за такт
  • Адресуют до 64 КБ памяти
  • Низкое энергопотребление
  • Невысокая стоимость
  • Простота программирования

8-битные микроконтроллеры отлично подходят для простых устройств с небольшим объемом вычислений. Они широко применяются в бытовой технике, игрушках, различных датчиках и сенсорах.

Преимущества 16-битных микроконтроллеров

16-битные микроконтроллеры занимают промежуточное положение между 8 и 32-битными. Их ключевые особенности:

  • Обрабатывают 16 бит за такт
  • Адресуют до 64 КБ памяти напрямую
  • Более высокая производительность по сравнению с 8-битными
  • Умеренное энергопотребление
  • Оптимальное соотношение цена/производительность

16-битные микроконтроллеры хорошо подходят для задач управления и обработки сигналов средней сложности. Они часто используются в автомобильной электронике, промышленной автоматике, медицинском оборудовании.


Возможности 32-битных микроконтроллеров

32-битные микроконтроллеры обладают высокой производительностью и широкими функциональными возможностями:

  • Обрабатывают 32 бита за такт
  • Адресуют до 4 ГБ памяти
  • Высокая вычислительная мощность
  • Поддержка операций с плавающей запятой
  • Наличие продвинутой периферии

32-битные микроконтроллеры применяются в сложных встраиваемых системах, требующих высокой производительности. Они используются в смартфонах, планшетах, умных часах, роботах, системах машинного зрения.

Применение 64-битных микроконтроллеров

64-битные микроконтроллеры — самые мощные на сегодняшний день. Их основные характеристики:

  • Обработка 64 бит за такт
  • Адресация огромных объемов памяти
  • Сверхвысокая производительность
  • Поддержка сложных вычислений
  • Многоядерность

64-битные микроконтроллеры применяются в высокопроизводительных встраиваемых системах, где требуется обработка больших объемов данных. Они используются в серверах, суперкомпьютерах, системах искусственного интеллекта.

На что обратить внимание при выборе разрядности микроконтроллера

При выборе разрядности микроконтроллера следует учитывать несколько факторов:


  • Сложность решаемой задачи
  • Требуемая производительность
  • Объем обрабатываемых данных
  • Энергопотребление
  • Стоимость
  • Наличие готовых библиотек и инструментов разработки

Для простых задач часто достаточно 8 или 16-битных микроконтроллеров. Сложные вычисления требуют использования 32 или 64-битных систем. Важно найти оптимальный баланс между производительностью и энергоэффективностью.

Тенденции развития разрядности микроконтроллеров

В области микроконтроллеров наблюдаются следующие тенденции:

  • Рост популярности 32-битных микроконтроллеров
  • Увеличение вычислительной мощности при сохранении низкого энергопотребления
  • Появление многоядерных микроконтроллеров
  • Развитие специализированных микроконтроллеров для конкретных задач
  • Интеграция аппаратных ускорителей для сложных вычислений

В будущем ожидается дальнейшее повышение производительности микроконтроллеров при одновременном снижении их энергопотребления. Это позволит создавать еще более сложные и функциональные встраиваемые системы.


Общие сведения о микроконтроллерах.

Типы памяти микроконтроллеров

Можно выделить три основных вида памяти, используемой в микроконтрол­лерах. Память программ представляет собой постоянную память, предназна­ченную для хранения программного кода и констант. Эта память не изменяет своего содержимого в процессе выполнения программы. Память данных пред­назначена для хранения переменных в ходе выполнения программы. Регист­ры микроконтроллера - этот вид памяти включает внутренние регистры про­цессора и регистры, которые служат для управления периферийными устройствами.

Вас, возможно, удивит малый объем памяти микроконтроллеров. Далее вы увидите, что это не является их существенным недостатком. Но при первом знакомстве данная особенность действительно вызывает удивление, особенно, если сравнивать микроконтроллеры с современными персональ­ными компьютерами, которые содержат десятки мегабайт памяти.

 

Память программ

 

Для хранения программ обычно служит один из видов постоянной памяти:

    PROM (однократно-программируемое ПЗУ),

    EPROM (электрически програм­мируемое ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием),

    EEPROM (ПЗУ с электри­ческой записью и стиранием, к этому виду относятся также современные микросхемы Flash-памяти)

     ROM (масочно-программируемое ПЗУ).

 

Все эти виды памяти являются энергонезависимыми — это означает, что содер­жимое памяти сохраняется после выключения питания микроконтроллера. Такая память необходима, так как микроконтроллер не содержит каких-либо устройств массовой памяти (магнитных дисков), с которых загружается про­грамма в компьютерах. Программа постоянно хранится в микроконтроллере.

В процессе выполнения программа считывается из этой памяти, а блок управления (дешифратор команд) обеспечивает ее декодирование и выпол­нение необходимых операций. Содержимое памяти программ не может ме­няться (перепрограммироваться) во время выполнения программы. Поэтому функциональное назначение микроконтроллера не может измениться, пока содержимое его памяти программ не будет стерто (если это возможно) и перепрограммировано (заполнено новыми командами).

Следует обратить внимание, что разрядность микроконтроллера (8, 16 или 32 бит) указывается в соответствии с разрядностью его шины данных. В Гар­вардской архитектуре команды могут иметь большую разрядность, чем дан­ные, чтобы дать возможность считывать за один такт целую команду. Напри­мер, микроконтроллеры PIC в зависимости от модели используют команды с разрядностью 12, 14 или 16 бит. В микроконтроллерах AVR команда всегда имеет разрядность 16 бит. Однако все эти микроконтроллеры имеют шину данных разрядностью 8 бит.

В устройствах с Принстонской архитектурой разрядность данных обычно определяет разрядность (число линий) используемой шины. В микроконтрол­лерах Motorola 68HC05 24-разрядная команда размещается в трех 8-разрядных ячейках памяти программ. Для полной выборки такой команды необходимо произвести три цикла считывания этой памяти.

Когда говорится, что устройство является 8-разрядным, это означает раз­рядность данных, которые способен обрабатывать микроконтроллер.

 

Память ROM (ПЗУ) используется тогда, когда программный код заносит­ся в микроконтроллер на этапе его производства. Предварительно программа отлаживается и тестируется, после чего передается фирме-производителю, где программа преобразуется в рисунок маски на стеклянном фотошаблоне. Полу­ченный фотошаблон с маской используется в процессе создания соединений между элементами, из которых состоит память программ. Поэтому такую па­мять часто называют масочно-программируемой ROM.

ROM является самым дешевым типом постоянной памяти для массового производства. Однако она имеет ряд существенных недостатков, которые приве­ли к тому, что в последние годы этот тип памяти почти не используется. Основ­ными недостатками являются значительные затраты средств и времени на со­здание нового комплекта фотошаблонов и их внедрение в производство. Обычно такой процесс занимает около десяти недель и является экономически выгод­ным при выпуске десятков тысяч приборов. Только при таких объемах производ­ства обеспечивается преимущество ROM по сравнению с E(E)PROM. Суще­ствует также ограничение, связанное с возможностью использования таких микроконтроллеров только в определенной сфере применения, так как его про­грамма обеспечивает выполнение жестко фиксированной последовательности операций, и не может быть использована для решения каких-либо других задач.

 

Электрически программируемая память EPROM состоит из ячеек, которые программируются электрическими сигналами и стираются с помощью ультрафи­олетового света. Память PROM может быть запрограммирована только один раз. Эта память обычно содержит плавкие перемычки, которые пережигаются во вре­мя программирования. В настоящее время такая память используется очень редко.

Ячейка памяти EPROM представляет собой МOS-транзистор с плаваю­щим затвором, который окружен диоксидом кремния (SiO2). Сток транзисто­ра соединен с «землей», а исток подключен к напряжению питания с помо­щью резистора. В стертом состоянии (до записи) плавающий затвор не содержит заряда, и МOS-транзистор закрыт. В этом случае на истоке поддер­живается высокий потенциал, и при обращении к ячейке считывается логи­ческая единица. Программирование памяти сводится к записи в соответству­ющие ячейки логических нулей.

Программирование осуществляется путем подачи на управляющий затвор высокого напряжения (рис 1.7). Этого напряжения должно быть достаточно, чтобы обеспечить пробой между управляющим и плавающим затвором, пос­ле чего заряд с управляющего затвора переносится на плавающий. MOS-транзистор переключается в открытое состояние, закорачивая исток с землей. В этом случае при обращении к ячейке считывается логический нуль.

Чтобы стереть содержимое ячейки, она освещается ультрафиолетовым светом, который дает заряду на плавающем затворе достаточную энергию, чтобы он мог покинуть затвор. Этот процесс может занимать от нескольких секунд до нескольких минут.

 

 

Рис 1.7 — Ячейка памяти EPROM.

 

Обычно, микросхемы EPROM производятся в керамическом корпусе с квар­цевым окошком для доступа ультрафиолетового света. Такой корпус довольно дорог, что значительно увеличивает стоимость микросхемы. Для уменьшения цены микросхемы EPROM заключают в корпус без окошка (версия EPROM с однократным программированием). Сокращение стоимости при использовании таких корпусов может быть настолько значительным, что эти версии EPROM в настоящее время часто используются вместо масочно-программируемых ROM.

Раньше микроконтроллеры программировались только с помощью парал­лельных протоколов, достаточно сложных для реализации. В настоящее время протоколы программирования современной EPROM и EEPROM памяти су­щественно изменились, что позволило выполнять программирование мик­роконтроллера непосредственно в составе системе, где он работает. Такой способ программирования получил название «in-system programming» или «ISP». ISP-микроконтроллеры могут быть запрограммированы после того, как их припаяли на плату. При этом сокращаются расходы на программирование, так как нет необходимости в использовании специального оборудования — программаторов.

 

Память EEPROM (Electrically Erasable Programmable Memory — электри­чески стираемая программируемая память) можно считать новым поколени­ем EPROM памяти. В такой памяти ячейка стирается не ультрафиолетовым светом, а путем электрического соединения плавающего затвора с «землей». Использование EEPROM позволяет стирать и программировать микроконт­роллер, не снимая его с платы. Таким способом можно периодически обнов­лять его программное обеспечение.

Память EEPROM более дорогая, чем EPROM (в два раза дороже EPROM с однократным программированием). EEPROM работает немного медлен­нее, чем EPROM.

Основное преимущество использования памяти EEPROM заключается в возможности ее многократного перепрограммирования без удаления из платы. Это дает огромный выигрыш на начальных этапах разработки систем на базе микроконтроллеров или в процессе их изучения, когда масса времени уходит на многократный поиск причин неработоспособности системы и выполнение последующих циклов стирания-программирования памяти программ.

Функционально Flash-память мало отличается от EEPROM. Основное раз­личие состоит в способе стирания записанной информации. В памяти EEPROM стирание производится отдельно для каждой ячейки, а во Flash-памяти сти­рание осуществляется целыми блоками. Если Вы хотите изменить содержи­мое одной ячейки Flash-памяти, то Вам потребуется перепрограммировать целый блок (или всю микросхему). В микроконтроллерах с памятью EEPROM можно изменять отдельные участки программы без необходимости перепрог­раммировать все устройство.

Часто указывается, что микроконтроллер имеет Flash-память, хотя на са­мом деле он содержит EEPROM. В настоящее время между этими типами памяти имеется мало различий, поэтому некоторые производители исполь­зуют эти термины как эквивалентные.

 

Память данных

 

При первом знакомстве с описанием микроконтроллера многих удивит малый объем их оперативной памяти данных RAM, который обычно составляет де­сятки или сотни байт. Если микроконтроллер использует для хранения данных память EEPROM, то ее объем также не превышает нескольких десятков байт.

Если Вы пишите программы для персонального компьютера (PC), то у Вас, вероятно, возникнет вопрос, что можно сделать с таким маленьким объе­мом памяти. Вероятно, Ваши приложения для PC содержат переменные, объем которых измеряется в килобайтах, не считая используемых массивов данных. При использовании массивов требуемый объем памяти может составлять сот­ни килобайт. Так что же можно сделать, имея объем ОЗУ порядка 25 байт?

Дело в том, программирование для микроконтроллера выполняется по не­сколько другим правилам, чем программирование PC. Применяя некоторые несложные правила можно решать многие задачи с использованием небольшо­го объема памяти RAM. При программировании микроконтроллеров констан­ты, если возможно, не хранятся как переменные. Максимально используются аппаратные возможности микроконтроллеров (такие как таймеры, индексные регистры), чтобы по возможности ограничить размещение данных в RAM. Это означает, что при разработке прикладных программ необходимо предваритель­но позаботиться о распределении ресурсов памяти. Прикладные программы дол­жны ориентироваться на работу без использования больших массивов данных.

 

Стек

 

В микроконтроллерах RAM используется для организации вызова подпрограмм и обработки прерываний. При этих операциях содержимое программного счетчика и основных регистров (аккумулятор, регистр состояния, индексные регистры и т.д.) сохраняется и затем восстанавливается при возврате к основной программе.

Стек — это электронная структура данных, которая функционирует ана­логично своей физической копии — стопки бумаг. Когда что-либо помещает­ся в стек, то оно остается там до тех пор, пока не будет вынуто обратно. Представьте разноцветные листы бумаги, которые укладываются в стопку один на другой. Когда листы удаляются, то происходит их перемещение в обратном порядке. По этой причине, стек часто называют очередью типа LIFO (Last In. First Out) - «последний пришел, первый ушел».

В Принстонской архитектуре RAM используется для реализации множе­ства аппаратных функций, включая функции стека. При этом снижается про­изводительность устройства, так как для доступа к различным видам памяти требуются многократные обращения, которые не могут выполняться одно­временно. По этой же причине Принстонская архитектура обычно требует большего количества тактов на выполнение команды, чем Гарвардская.

Процессоры Гарвардской архитектуры могут иметь три области памяти, которые адресуются параллельно (в одно и тоже время): память программ, память данных, включающая пространство ввода-вывода, и стек.

В Гарвардской архитектуре стековые операции могут производиться в па­мяти, специально выделенной для этой цели. Это означает, что при выпол­нении команды вызова подпрограммы «call» процессор с Гарвардской архи­тектурой выполняет несколько действий одновременно. В Принстонской архитектуре при выполнении команды «call» следующая команда выбирается после того, как в стек будет помещено содержимое программного счетчика.

Необходимо помнить, что микроконтроллеры обоих архитектур имеют ограниченную емкость памяти для хранения данных. Превышение этого пре­дела может вызвать проблемы при выполнении программы.

Если в процессоре выделен отдельный стек, и объем записанных в него данных превышает его емкость, то происходит циклическое изменение содер­жимого указателя стека, и указатель стека начинает ссылаться на ранее запол­ненную ячейку стека. Это означает, что после слишком большого количества команд «call» в стеке окажется неправильный адрес возврата, который был записан вместо правильного адреса. Если микропроцессор использует общую область памяти для размещения данных и стека, то существует опасность, что при переполнении стека произойдет запись в область данных, либо будет сде­лана попытка записи загружаемых в стек данных в область ROM.

Теперь рассмотрим возможности сохранения в стеке содержимого регис­тров. В некоторых архитектурах нет команд, выполняющих загрузку содержи­мого регистров в стек «push» и извлечения из стека «pop». Однако команды «push» и «pop» могут быть легко реализованы при помощи индексного регистра, который явно указывает на область стека. При этом вместо каждой из команд «push» и «pop» используются две команды, указанные ниже:

 

Push:                              ;загрузка данных в стек

  move     [index], А                 ;сохранить содержимое аккумулятора в стеке

  Decrement index           ;перейти к следующей ячейке стека

 

Pop:                                          ;извлечение данных из стека

          increment index              ;перейти к предыдущей ячейке стека

move    А, [index]                     ;поместить значение стека в аккумулятор

 

Конечно такое решение является менее эффективным, чем использование специальных команд «push» и «pop», а используемый индексный регистр может потребоваться для других целей. Однако это решение обеспечивает имитацию стека при использовании процессоров, у которых такие команды отсутствуют.

Существует еще одна проблема с приведенным выше примером. Что случится, если произойдет прерывание между первой и второй командой, которые имитируют операции «push» и «pop»? Если программа обработки прерывания использует стек, то записанные в нем данные будут потеряны. Для предотвращения этого можно запретить прерывания перед выполнением этих команд или переставить их в следующем порядке:

 

Push:                                        ;загрузка данных в стек

   Decrement index                    ;перейти к следующей ячейке стека

   move    [index], А      ;сохранить содержимое аккумулятора в стеке

 

Pop:                                          ;извлечение данных из стека

          move    А, [index]           ;поместить значение стека в аккумулятор

increment index               ;перейти к предыдущей ячейке стека

 

Если после первой команды программа будет прервана, то после выпол­нения обработки прерывания содержимое стека не будет потеряно.

naf-st >> Микропроцессоры и микроконтроллеры >> Структура микропроцессорного контроллера

  • Микропроцессоры и микроконтроллеры

Важнейшим звеном рассмотренных на предыдущей странице структур микропроцессорных систем является микроконтроллер, который является сложным техническим устройством, предназначенным для обработки цифровой информации. Обычно МК строится на базе выбранного типа микропроцессора, лучшим образом обеспечивающего требуемые функции микропроцессорной системы в целом. Типовая структура МК изображена на рис. 1


Рис. 1 — Структура микроконтроллера

Контроллер состоит из двух основных частей: ядра и модуля ввода-вывода. Ядро МК составляют микропроцессор, системный контроллер (СК) и устройства памяти. В структуре МК микропроцессор играет главную роль: осуществляет арифметическую и логическую обработку данных, поступающих от внешних устройств (ВУ) системы, и совместно с системным контроллером управляет потоками информации между всеми устройствами МС. Связь микропроцессора с объектом управления осуществляется через УСО и шины системы: шину данных (ШД), шину адреса (ША) и шину управления (ШУ). Подключение УСО к шине данных системы осуществляется через порты ввода-вывода системы, которые обычно входят в состав интерфейса системы. Интерфейс — совокупность программных и аппаратных средств, обеспечивающих обмен информацией между МП и ВУ.

Информация о состоянии объекта управления передается к МП через УСО и шину данных. По этому же направлению передаются управляющие сигналы от МП к объекту управления. Поэтому шина Данных МК двунаправленная. Ее разрядность обычно соответствует разрядности арифметико-логического устройства (АЛУ) микропроцессора и определяет диапазон представляемых двоичных цифровых чисел.

Обращение к ВУ системы осуществляется через адрес, присвоенный каждому ВУ. Адрес ВУ представляет собой цифровой двоичный код, который передается в направлении МП->ВУ. Передача адреса системы осуществляется через однонаправленную шину адреса. Разрядность ША адреса в системах с различными микропроцессорами может составлять 8, 16, 32 двоичных разряда. Чем больше разрядность ША, тем больше количество адресов можно закодировать: для n-разрядной ША объем адресного пространства системы V=2n. Для 16-разрядной ША объем адресного пространства V=216=65536=64К. Шина управления системы служит для передачи системных управляющих сигналов от МП к ВУ и в обратном направлении. Причем ШУ устроено так, что по каждому ее проводу передается управляющий сигнал только в одном направлении. Формирование системных управляющих сигналов, обеспечивающих необходимые операции между МП и ВУ, осуществляется в системном контроллере за счет использования некоторых сигналов управления МП. Поэтому СК можно считать первичным управляющим устройством системы или первичным автоматом. Важнейшей задачей первичного автомата является обеспечение правильного взаимодействия между всеми устройствами МК.

Для хранения программ и данных ядро МК содержит ОЗУ (оперативное запоминающее устройство), ПЗУ (постоянное ЗУ) и РПЗУ (репрограммируемое ЗУ). ПЗУ используется только для хранения программ управления. Эти программы, разработанные и отлаженные на специальных средствах отладки, заносятся в ПЗУ в заводских условиях, и пользователь изменять их не может. РПЗУ отличается тем, что пользователь может изменять его содержание, т.е. запрограммировать. ОЗУ используется для хранения данных, необходимых для выполнения основной программы управления. Обращение к ячейкам памяти адресное. Адреса (n — разрядные двоичные числа) выставляются на шину адреса счетчиком команд (PC) микропроцессора. Часть разрядов ША поступает непосредственно к микросхемам памяти, а остальные (старшие) разряды используются в схеме дешифрации ДШ для выборки микросхем памяти. Таким образом, каждый адрес на ША определяет позицию микросхемы и конкретную ячейку внутри нее.

Любой алгоритм управления МО реализуется управляющей программой, которая представляет собой цифровые двоичные коды, размещенные в ячейках ПЗУ. Для того чтобы определить, что должен делать МП в определенный момент времени, он должен извлечь код операции из ячейки памяти, где этот код хранится. Процедура чтения кода операции реализуется следующим образом: МП выставляет на ША адрес ячейки памяти, на ШУ формируется системный управляющий сигнал ЧТ.ЗУ (чтение памяти) и данные (содержимое ЗУ) через ШД поступают в МП. После определения кода операции происходит выполнение самой операции: либо пересылка данных между МП и ячейками памяти, либо пересылка данных между МП и ОУ. В последнем случае данные будут передаваться в направлении МП -> ШД -> модуль ввода-вывода -> УСО -> ОУ или в обратном направлении.

Особенностью управляющих контроллеров является то, что в его состав не входят средства отладки программ, так как основной набор программных модулей, составляющих библиотеку программ МК, заносится в его память в заводских условиях и изменению не подлежит. Пользователь имеет только возможность из имеющегося набора программных модулей составить конфигурацию контура направления. Для этой цели МК снабжается пультом управления, с помощью которого оператор, используя специальные команды на панели пульта управления, осуществляет выбор требуемого алгоритма управления.

Возрастающая степень интеграции цифровых микросхем определила появление в настоящее время промышленных микроконтроллеров, реализованных на одном кристалле. На кристалле такого контроллера, кроме микропроцессора, находятся модуль памяти, интерфейсные схемы и даже таймер. По сути такие контроллеры — это однокристальные ЭВМ малой производительности. Примерами перепрограммируемых однокристальных МК являются контроллеры серии К1816, К145. Разработка микропроцессорных систем на базе однокристальных МК сводится к разработке устройства сопряжения с объектом и программного обеспечения. Система команд однокристальных МК (ОМК) позволяет организовать сложную управляющую систему с большим количеством внутрипрограммных ветвлений в соответствии с целью управления и состоянием первичных преобразователей. Существующая возможность перепрограммирования ОМК и их малые габариты создают предпосылки для создания компактных встраиваемых в оборудование цифровых управляющих систем.

Новости:


 

ExpoElectronica — НИИ Молекулярной Электроники

В НИИМЭ разработаны 64-разрядный и 32-разрядный микроконтроллеры для серийно выпускаемых устройств

Специалисты АО «НИИМЭ» в рамках программы импортозамещения разработали 64-разрядный микроконтроллер на базе 64-битного ядра NE64RV, а также создали прототип универсального 32-разрядного микроконтроллера с RISC-V ядром.

Микроконтроллер 5549ТКО выполнен на базе 64-битного ядра NE64RV и обладает повышенной производительностью за счет 64-разрядной архитектуры при сохранении малой площади, занимаемой кристаллом на пластине.  Микроконтроллер включает в себя 64-разрядное ядро архитектуры RISC-V, контроллер для доступа к внешней SPI-flash памяти, однократно программируемую память на основе элементов antifuse, стандартные интерфейсы микроконтроллеров (UART, GPIO), JTAG-интерфейс для загрузки и отладки программного обеспечения, таймеры общего назначения и др.

Микроконтроллер может использоваться в защищенных устройствах интернета вещей,  телекоммуникационной отрасли, в электронике и устройствах бытовой техники, в которой используется электронные системы управления и контроля, устройствах класса «умный дом».

Прототип универсального 32-разрядного микроконтроллера разработан на базе ПЛИС (программируемой логической интегральной схемы). 32-разрядное ядро RISC-V, используемое в прототипе микроконтроллера, обеспечивает производительность, превышающую производительность сверхкомпактного ядра ARM Cortex-M0, при примерно таком же количестве эквивалентных вентилей.  Прототип представляет собой своего рода конструктор, сопровождаемый различными IP-блоками, сопроцессорами, модулями шифрования, интерфейсами. Это позволяет оперативно сконфигурировать необходимое изделие с учетом требований заказчика.  Изделие сопровождается всеми необходимыми средствами разработки программного обеспечения и технической документацией.

По запросу заказчика специалисты НИИМЭ осуществят конфигурирование и модификацию изделия с расширенным набором интерфейсов, а также обеспечат включение в состав конечного изделия (микросхемы) сертифицированного ФСБ физического датчика случайных чисел. Опционально доступна реализация в конечном изделии всех мер безопасности на аппаратном и программном уровне, для сертификации изделия как СКЗИ или для банковских применений.

На основе прототипа универсального 32-разрядного микроконтроллера могут быть разработаны защищенные микросхемы для электронных и идентификационных документов, сим-карт, банковских карт, микроконтроллеров Интернета вещей, элементов безопасности и др.

Как отметил главный конструктор АО «НИИМЭ» Александр Кравцов, «Сегодня  развитие Интернета вещей является одним из основных драйверов мирового высокотехнологичного рынка. При этом для обеспечения технологической независимости и информационной безопасности национальных проектов в области Интернета вещей необходимо не только максимально использовать отечественную компонентную базу, но и обеспечить собственными разработками ее доступность для российских производителей IoT-устройств. Наши новые микроконтроллеры эффективно заменят импортные микросхемы в широком спектре встраиваемых систем, в том числе на объектах критической инфраструктуры, а также дадут возможность российским разработчикам использовать доверенные отечественные решения».
 
АО «Научно-исследовательский институт молекулярной электроники» (НИИМЭ) — ведущий научно-исследовательский центр в составе электронного холдинга «Элемент». НИИМЭ ведет исследования и опытно-конструкторские работы в области микро- и наноэлектроники. В сфере научной деятельности института разработка семейств технологий с проектными нормами 180-90-65-28 нм для широкого спектра приложений: высокопроизводительной обработки данных, малого энергопотребления, обработки смешанных сигналов, оперативной и энергонезависимой памяти, технологий на базе интеграции гетеропереходных SiGe БТ и КМОП и др.
В НИИМЭ работают более 600 высококвалифицированных специалистов микроэлектронной отрасли, в том числе 3 Академика РАН, 2 члена-корреспондента РАН, более 70 докторов и кандидатов наук. Институт на постоянной основе сотрудничает с более чем 60 российскими и зарубежными научными центрами, техническими университетами и центрами проектирования, ведет совместные работы по исследованиям и разработке технологий с институтами и организациями Российской академии наук.
В 2016 году распоряжением Правительства Российской Федерации  АО «НИИМЭ» было определено организацией, ответственной за реализацию приоритетного технологического направления «Электронные технологии» РФ.  В этом статусе НИИМЭ осуществляет координацию деятельности научных и производственных учреждений микроэлектронной отрасли РФ по разработке и применению отечественной элементной базы в электронных изделиях российского производства.
 

Дистанционный курс «Микроконтроллеры семейства AVR»

АктуальностьПриостановлено
СтоимостьПо запросу
Начало занятийПо мере формирования группы