Опубликовано

Чем отличается микроконтроллер от микропроцессора

Помогите проекту. Поделитесь с друзьями.

Микроконтроллеры уже практически полностью заполнили современный мир электроники. Поэтому каждый начинающий или опытный электронщик рано или поздно сталкивается с этими, на первый взгляд загадочными устройствами. По сути, микроконтроллер – это всего лишь кусок кремния в пластиковом корпусе с металлическими выводами, который самостоятельно не выполняет никаких функций. Однако он способен решать множество сложных задач с довольно высокой скоростью при наличии записанной («прошитой») в него программы. Поэтому нашей задачей является научиться писать программы для микроконтроллера, тем самым превращая его из куска кремния в кусок «золота».

Естественно возникают вопросы что такое микроконтроллер, с чего начинать его изучение, и на каком типе остановит свой выбор? На эти и другие вопросы мы найдем ответ далее. Сейчас же давайте посмотрим, как они могут выглядеть, и вкратце рассмотрим область применения и некоторые возможности микроконтроллеров.

Типы корпусов микроконтроллеров

Внешне микроконтроллеры ничем не отличаются от других микросхем. Кристаллы МК размещаются в стандартных корпусах, которые имеют строго определенное количество выводов. Микроконтроллеры изготавливаются в трех принципиально разных видах корпусов.

DIP корпус

К первому виду относится DIP корпус. Сокращенно от английского Dual In—Line Package – корпус с двумя рядами выводов. Расстояние между выводами составляет 0,1 дюйма, что равно 2,54 мм. Также подобные корпуса еще обозначают PDIP. Первая буква “Р” обозначает, что корпус пластиковый – Plastic. Микроконтроллеры в таком корпусе будем использовать и мы, поскольку такие МК легко устанавливаются на макетную плату, что значительно облегчает выполнять отладку.

Рис.1 – Микроконтроллер ATmega8 в DIP корпусе

SOIC корпус

Следующим, в порядке снижения габаритов, будет SOIC корпус. Его аббревиатура расшифровывается так: Small—Outline Integrated Circuit. Он используется при пайке поверхностным монтажом, т. е. выводы микросхемы припаиваются к контактным площадкам, расположенным на поверхности платы, а не вставляются в отверстия, как DIP корпус. Расстояние между у SOIC корпусов выводами в два раза меньше, чем в DIP и составляет 1,27 мм.

Рис. 2 – Микроконтроллер AT89C2051 в SOIC корпусе

QFP и TQFP корпуса

Еще меньшие габариты имеет тип корпуса QFP (Quad Flat Package) или TQFP (Thin Quad Flat Package) (рис. 3). Отличительной особенностью его является расположение выводов по всем четырем сторонам, а сам корпус имеет форму квадрата. Как и SOIC, TQFP предназначен для поверхностного монтажа. Расстояние между выводами в 3 раза меньше, чем в DIP корпусах.

Рис. 3 – Микроконтроллер ATmega328P в TQFP корпусе

QFN корпус

Наиболее экзотическим с точки зрения любительской практики является корпус QFN (Quad Flat No—leads). Такой корпус имеет наименьшие габариты среди всех рассмотренных корпусов. В качестве выводов здесь используются контакты, расстояние между которыми в 6 раз меньше, чем в DIP корпусах. По этой причине они редко применяются радиолюбителями. Одна в промышленности такие корпуса находят широкое применение, поскольку габариты готового электронного устройства можно снизить в десятки раз. На рис.4 наглядно видно различия в габаритах одного и того же микроконтроллера (ATmega8) в DIP и QFN корпусах.

Рис. 4 – Микроконтроллер ATmega8 в DIP и QFN корпусах

Для сравнения микроконтроллеры в корпусах различных типов показаны на рис. 5. Мы же будем пользоваться микроконтроллерами исключительно в PID корпусах, по крайней мере, на начальных этапах программирования.

Рис. 5 – Микроконтроллеры в разных типах корпусов

Микроконтроллеры всюду окружают нас

Область применения МК с каждым днем все больше и больше расширяется. Они используются в самых различных устройствах: от музыкальной открытки до высокоскоростного электропоезда, самолета и ракеты. МК повсеместно применяются в бытовой технике: тостерах, микроволновых печах, кофеварках, холодильниках, стиральных машинах. Они широко внедрены в мобильных телефонах, планшетах, электронных часах, автомобилях, т. е. практически во всех электронных устройствах. И это не удивительно, ведь благодаря микроконтроллерам устройства становятся компактней, легче, надежней, дешевле; снижается их энергопотребление.

Отдельно следует заметить, что микроконтроллеры находят все большее применение в робототехнике, а именно в системах управления роботами, как самыми простыми, так и довольно сложными.

Основные возможности микроконтроллеров

Микроконтроллеры способны принимать сигналы, например с различных датчиков, кнопок или клавиатуры, обрабатывать их и выдавать управляющие сигналы, например для отображения информации на семисегментных индикаторах или жидкокристаллических дисплеях.

С помощью МК можно формировать очень точные временные интервалы благодаря наличию встроенных таймеров-счетчиков. Это позволяет создавать часы, таймеры, секундомеры и прочие устройства, где необходимо учитывать отрезки времени.

Также МК применяются для подсчета импульсов, что дает возможность сосчитать количество срабатываний какого-либо устройства. Например, можно подсчитать количество срабатываний реле с целью контроля или автоматизации определенного процесса.

Если подсчитать количество импульсов за единицу времени, то мы получим частотомер.

Наличие встроенного устройства широтно-импульсной модуляции (ШИМ) позволяет управлять частотой вращения вала двигателя.

Многие микроконтроллеры имеют в своем кристалле аналогово-цифровые преобразователи, с помощью которых можно создавать различные измерительные устройства, такие как вольтметры, амперметры, омметры, измерители емкости и т. п.

Еще микроконтроллеры могут обмениваться данными между компьютером и другим МК. Для этого практически в любом МК имеется встроенный один или несколько интерфейсов передачи данных: USART, SPI, CAN, USB и др.

Также в МК встроены и другие функциональные узлы, такие как различные прерывания, сторожевые таймеры и прочее другое. Однако я надеюсь, что даже перечисленных функций и возможностей микроконтроллеров вас заинтересует и вдохновит на их дальнейшее изучение.

В чем отличие микроконтроллера от микропроцессора?

Часто микроконтроллер называют микропроцессором, однако, это не совсем так. Микропроцессор выполняет лишь ряд арифметических и логических операций. Микроконтроллер же содержит в себе микропроцессор и другие функциональные узлы, такие как порты ввода-вывода, память аналогово-цифровые преобразователи, ШИМ и прочее. В общем случае микроконтроллер является аналогом материнской платой компьютера, на которой расположены все устройства, в том числе и центральный процессор. А микропроцессор – это всего лишь отдельный элемент, обладающий высокой вычислительной мощностью.

Какой тип микроконтроллера выбрать для начального изучения?

Для того, что бы освоить программирование микроконтроллеров на достаточно хорошем уровне, сначала необходимо научится программировать какой-то один тип микроконтроллеров и изучить все его возможности. Тогда гораздо проще будет освоить и другие типы МК.

К основным критериям выбора МК относится:

— доступность, т. е. МК можно легко купить в любом радиомагазине;

— низкая стоимость. Здесь все понятно;

— наличие подробной технической документации;

— бесплатное программное обеспечение;

— наличие литературы и достаточного количества примеров по выбранному типу МК.

Последний пункт я выделяю как наиболее важный. Поскольку только при наличии множества наглядных и интересных примеров можно хорошо освоить программирование микроконтроллеров не теряя интерес к данному занятию, что очень важно при длительном изучении МК.

На мой взгляд, и по личному опыту всем названным критериям отвечает микроконтроллер ATmega8 компании Atmel. Его мы и возьмем за основу.

Помогите проекту. Поделитесь с друзьями.

Помогите проекту. Поделитесь с друзьями.

Теперь, когда мы уже ознакомлены с некоторыми возможностями и функциями микроконтроллеров, естественно, возникает логичный вопрос: что нужно для программирования микроконтроллеров? Какие необходимы программы и устройства, где их взять?

Для того чтобы микроконтроллер мог решать задачи и выполнять определенные функции, его нужно запрограммировать, т. е. записать в него программу или же код программы.

Структура и порядок написания программы

Первым делом, прежде чем приступить к написанию любой программы, а точнее кода программы, следует четко представлять, какие функции будет выполнять микроконтроллер. Поэтому сначала нужно определить конечную цель программы. Когда она определена и полностью понятна, тогда составляется алгоритм работы программы. Алгоритм – это последовательность выполнения команд. Применение алгоритмов позволяет более четко структурировать процесс написания кода, а при написании сложных программ часто позволяет сократить время, затрачиваемое на их разработку и отладку.

Следующим этапом после составления алгоритма является непосредственное написание кода программы. Программы для микроконтроллеров пишутся на языке Си или Ассемблере. Только Ассемблер больше относится к набору инструкций, нежели к языку программирования и является языком низкого уровня.

Мы будем писать программы на Си, который относится к языку высокого уровня. Программы на Си пишутся гораздо быстрее по сравнению с аналогичными на Ассемблере. К тому же все сложные программы пишутся преимущественно на Си.

Здесь мы не будем сравнивать преимущества и недостатки написания программ на Ассемблере и Си. Со временем, приобретя некоторый опыт в программировании МК, вы сами для себя сделаете полезные выводы.

Сам код программы можно писать в любом стандартном текстовом редакторе, например в Блокноте. Однако на практике пользуются более удобными редакторами, о которых будет сказано далее.

Компиляция программы

Написанный нами код на Си еще вовсе не понятен микроконтроллеру, поскольку МК понимает команды только в двоичной (или шестнадцатеричной) системе, которая представляет собой набор нулей и единиц. Поэтому Си-шный код нужно преобразовать в нули и единицы. Для этого применяется специальная программа, называемая компилятор, а сам процесс преобразования кода называется компиляция.

Далее откомпилированный готовый код нужно поместить в микроконтроллер, а точнее записать его в память микроконтроллера или, проще говоря, прошить микроконтроллер.

Для прошивки МК применяется устройство, называемое программатор. В зависимости от типа программатора вход его подключается к COM или USB порту, а выход к определенным выводам микроконтроллера.

Существует широкий выбор программаторов и отладочных плат, однако нас вполне устроит самый простой программатор USBASP, который в Китае стоит не более 3 $.

После того, как микроконтроллер прошит, выполняется отладка и тестирование программы на реальном устройстве или, как еще говорят, на «железе».

Теперь давайте подытожим этапы программирования микроконтроллеров.

При написании простых программ можно обойтись без второго пункта, т. е. без составления алгоритма на бумаге, его достаточно держать в голове.

Следует заметить, что отладку и тестирование программы также выполняют до прошивки МК.

История

Первый универсальный программируемый компьютер в континентальной Европе был создан командой учёных под руководством С. А. Лебедева из Киевского института электротехники СССР. ЭВМ МЭСМ (Малая электронная счётная машина) заработала в 1950 году. Она содержала около 6000 электровакуумных ламп и потребляла 15 кВт. Машина могла выполнять около 3000 операций в секунду.

Первой советской серийной ЭВМ стала «Стрела», производимая с 1953 на Московском заводе счётно-аналитических машин. «Стрела» относится к классу больших универсальных ЭВМ с трёхадресной системой команд. ЭВМ имела быстродействие 2-3 тыс. операций в секунду. В качестве внешней памяти использовались два накопителя на магнитной ленте емкостью 200 тыс. слов, объём оперативной памяти — 2048 ячеек по 43 разряда. Машина состояла из 6200 ламп, 60 000 полупроводниковых диодов и потребляла 150 кВт энергии.

«Сетунь» была первой ЭВМ на основе троичной логики, разработана в 1958 году в Советском Союзе.

Первыми советскими серийными полупроводниковыми ЭВМ стали «Весна» и «Снег», выпускаемые с 1964 по 1972 год. Пиковая производительность ЭВМ «Снег» составила 300 000 операций в секунду. Машины изготавливались на основе транзисторов с тактовой частотой 5 МГц. Всего было выпущено 39 ЭВМ.

Наилучшей советской ЭВМ II-го поколения считается БЭСМ-6, созданная в 1966 году. В архитектуре БЭСМ-6 впервые был широко использован принцип совмещения выполнения команд (до 14 одноадресных машинных команд могли находиться на разных стадиях выполнения). Механизмы прерывания, защиты памяти и другие новаторские решения позволили использовать БЭСМ-6 в мультипрограммном режиме и режиме разделения времени. ЭВМ имела 128 КБ оперативной памяти на ферритовых сердечниках и внешнюю память на магнитных барабанах и ленте. БЭСМ-6 работала с тактовой частотой 10 МГц и рекордной для того времени производительностью — около 1 млн операций в секунду. Всего было выпущено 355 ЭВМ.

В 1971 году появились первые машины серии ЕС ЭВМ.

Создание ЭВМ для боевых систем ПРО и ПВО

Успешные испытания системы А дали значительный импульс развитию вычислительной техники. Начинается разработка ЭВМ для противоракетной обороны Москвы, Бурцев становится заместителем директора ИТМиВТ Лебедева и основным исполнителем по военным заказам. В 1961 — 1967 гг. для системы ПРО А-35 создается серия высокопроизводительных двухпроцессорных ЭВМ 5Э92 (5Э92б полупроводниковый вариант, 5Э51 серийная модификация) и вычислительная сеть на их базе, состоящая из 12 машин с полным аппаратным контролем и автоматическим резервированием. Кроме системы ПРО, 5Э51 используется в Центре контроля космического пространства (ЦККП) и многих информационных и научных центрах военного профиля . В 1972 году за эту работу группа ученых во главе с В.С. Бурцевым удоставивается Государственной премии СССР .

С 1968 года Всеволод Бурцев руководит разработкой вычислительных средств для будущего ЗРК С-300. К 1972–1974 г. создана трехпроцессорная модульная ЭВМ 5Э26 и, позднее, её модификации 5Э261, 5Э262, 5Э265 и 5Э266, которые сменил пятипроцессорный ЦВК 40У6 (1988 год) .

В 1970 году, в рамках создания второго поколения ПРО конструктора Г.В. Кисунько, в ИТМиВТ началась разработка перспективного вычислительного комплекса «Эльбрус» с производительностью 100 млн. оп./с., главным конструктором проекта становится В. С. Бурцев (В 1973 году он сменяет, ушедшего по состоянию здоровья, С.А. Лебедева на посту директора ИТМиВТ). Высокую производительность планируется получить используя большой опыт института в области многопроцессорных параллельных архитектур (ранее это использовалось в основном для достижения высокого уровня надёжности при относительно невысоком качестве комплектующих отечественного минрадиопрома). Первый «Эльбрус-1» (1978 год) из за устаревшей элементарной базы имел невысокую производительность (15 млн. оп./с.), более поздняя модификация «Эльбрус-2» (1985 год) в 10-процессорном исполнении достигла 125 млн. оп./с. и стала первым промышленным компьютером с суперскалярной архитектурой и самым мощным суперкомпьютером СССР, «Эльбрус-2» эксплуатировались в ядерных НИИ ЦУПе и в системе ПРО А-135, за его разработку В. С. Бурцев и ряд других специалистов были удостоены Государственной премии .

Работы в области перспективных многопроцессорных ЭВМ

В рамках дальнейшей модернизации суперЭВМ под руководством Бурцева разрабатывается векторный процессор с быстродействием 200 – 300 млн оп./с, введение которого в МВК «Эльбрус» могло поднять производительность до 1 млрд оп/с, однако в 1985 году, после 35 лет работы в ИТМиВТ, обстоятельства заставляют его перейти на должность заместителя директора (с 1992 г. директор) Вычислительного центра коллективного пользования (ВЦКП) АН СССР. На новой должности Бурцев продолжает развивать идеи высокоскоростных параллельных вычислений в рамках проекта «Оптической сверхвысокопроизводительной машины» (ОСВМ) Академии наук 13, разрабатывая структуру суперЭВМ на «не Фон-Неймановском принципе» с эффективным распараллеливанием вычислительного процесса на аппаратном уровне 10.

После распада СССР Российская Академия наук сворачивает фронт работ над суперЭВМ и ВЦКП закрывается. В 1995 году Бурцев самостоятельно организует Институт высокопроизводительных вычислительных систем (ИВВС) в котором продолжает работу, однако из за отсутствия интереса к данной теме со стороны Академии наук и отсутствия финансирования практического продолжения направление не получает.

Постсоветское время

В 1990-х годах электронная промышленность находилась в упадке из-за острого финансового и политического кризиса, а также отсутствия заказов на разработку и создание новых изделий. Военные заказы к 2007 г. уменьшились в 6-8 раз.

«Стратегия развития электронной промышленности РФ до 2025 г.» (утверждена в августе 2007 министром промышленности и энергетики РФ Виктором Христенко) — констатируется утрата на 40-50 % технологий производства электронной компонентной базы (ЭКБ), разработанной в СССР 1970-1980-х; наблюдается прогрессирующее технологическое отставание РФ в области твердотельной СВЧ-электроники (снижается конкурентоспособность производимых в РФ вооружений — теперь их приходится на 70 % оснащать импортной электроникой; аналогичные проблемы возникают и в космической отрасли). К 2007 г. доля РФ на мировом рынке ЭКБ составляла всего 0,23 %; на внутреннем рынке ЭКБ промышленность РФ обеспечивает только 37,5 % спроса.

В 2008 году была запущена Федеральная целевая программа “Развитие электронной компонентной базы и радиоэлектроники” на 2008-2015 годы.

В 2013 году в Зеленограде был открыт Центр проектирования, каталогизации и производства фотошаблонов (ЦФШ) для изготовления интегральных схем (ИС), создававшийся в два этапа с 2006 года. Центр позволяет проектировать и изготавливать фотошаблоны различных типов и является единственным предприятием по производству фотошаблонов в РФ.

Микроэлектроника

Динамика производства интегральных схем в России в 1997—2009 годах, в млрд штук

В 2008 году темпы роста микроэлектроники в России были около 25 %, а в 2009 году — около 15 %, что превышало темпы роста других отраслей российской промышленности. В феврале 2010 года замминистра промышленности и торговли России Юрий Борисов заявил, что реализация стратегии правительства России в области микроэлектроники сократила технологическое отставание российских производителей от западных до 5 лет (до 2007 года это отставание оценивалось в 20-25 лет).

Российская группа предприятий «Ангстрем» и компания «Микрон» являются одними из крупнейших производителей интегральных схем в Восточной Европе. Около 20 % продукции «Микрона» экспортируется.

В октябре 2009 года была учреждена компания «СИТРОНИКС-Нано» для работы над проектом по созданию в России производства интегральных схем размером 90 нм. «Ситроникс-нано» достраивает фабрику по выпуску таких микрочипов, которая должна начать работать в 2011 г. Такие чипы можно использовать для выпуска SIM-карт, цифровых телеприставок, приемников ГЛОНАСС и др. Стоимость проекта составит 16,5 млрд рублей.

К концу 2010 года в России было начато производство чипов по технологии 90 нм, используемых, в частности, в мобильных телефонах российского производства.

Существуют планы создания единого инновационного Центра для исследований и разработок, аналога «Кремниевой долины» в США, характерной чертой которого станет большая плотность высокотехнологичных компаний. Место будущего центра должно быть определено в ближайшем будущем. Помощник президента Аркадий Дворкович предостерег от сравнения будущего инновационного центра с известным центром компьютерных технологий в США. По его словам, «прямое сравнение здесь не подходит», «в будущем российском центре не будет такого фокуса на одной области, в частности, компьютерных технологиях».

Производство микропроцессоров

В советское время одним из самых востребованных из-за его непосредственной простоты и понятности стал задействованный в учебных целях МПК КР580 — набор микросхем, копия набора микросхем Intel 82xx. Использовался в отечественных компьютерах, таких, как Радио 86РК, ЮТ-88, Микроша и т. д.

Разработкой микропроцессоров в России занимаются ЗАО «МЦСТ», НИИСИ РАН, АО «НИИЭТ» и ЗАО «ПКК Миландр». Также разработку специализированных микропроцессоров, ориентированных на создание нейронных систем и цифровую обработку сигналов, ведут НТЦ «Модуль» и ГУП НПЦ «ЭЛВИС». Ряд серий микропроцессоров также производит ОАО «Ангстрем».

НИИСИ РАН разрабатывает процессоры серии «Комдив» на основе архитектуры MIPS. Техпроцесс — 0,5 мкм, 0,3 мкм; КНИ.

  • КОМДИВ-32, 1890ВМ1Т, в том числе в варианте КОМДИВ32-С (5890ВЕ1Т), стойком к воздействию факторов космического пространства (ионизирующему излучению)
  • КОМДИВ-64, КОМДИВ64-СМП
  • Арифметический сопроцессор КОМДИВ128

ЗАО ПКК Миландр разрабатывает 16-разрядный процессор цифровой обработки сигналов и 2-ядерный процессор:

  • 2011 год, 1967ВЦ1Т — 16-разрядный процессор цифровой обработки сигналов, частота 50 МГц, КМОП 0,35 мкм
  • 2011 год, 1901ВЦ1Т — 2-ядерный процессор, DSP (100 МГц) и RISC (100 МГц), КМОП 0,18 мкм

НТЦ «Модуль» разработал и предлагает микропроцессоры семейства NeuroMatrix:

  • 1998 год, 1879ВМ1 (NM6403) — высокопроизводительный специализированный микропроцессор цифровой обработки сигналов с векторно-конвейерной VLIW/SIMD архитектурой. Технология изготовления — КМОП 0,5 мкм, частота 40 МГц.
  • 2007 год, 1879ВМ2 (NM6404) — модификация 1879ВМ1 с увеличенной до 80 МГц тактовой частотой и 2Мбитным ОЗУ, размещённым на кристалле процессора. Технология изготовления — 0,25 мкм КМОП.
  • 2009 год, 1879ВМ4 (NM6405) — высокопроизводительный процессор цифровой обработки сигналов с векторно-конвейерной VLIW/SIMD архитектурой на базе запатентованного 64-разрядного процессорного ядра NeuroMatrix. Технология изготовления — 0,25 мкм КМОП, тактовая частота 150 МГц.
  • 2011 год, 1879ВМ5Я (NM6406) — высокопроизводительный процессор цифровой обработки сигналов с векторно-конвейерной VLIW/SIMD архитектурой на базе запатентованного 64-разрядного процессорного ядра NeuroMatrix. Технология изготовления — 90нм КМОП, тактовая частота — 300 МГц.
  • СБИС 1879ВМ3 — программируемый микроконтроллер с ЦАП и АЦП. Частота выборок — до 600 МГц (АЦП) и до 300 МГц (ЦАП). Максимальная тактовая частота — 150 МГц.

ГУП НПЦ ЭЛВИС разрабатывает и производит микропроцессоры серии «Мультикор», отличительной особенностью которых является несимметричная многоядерность. При этом физически в одной микросхеме содержатся одно CPU RISC-ядро с архитектурой MIPS32, выполняющее функции центрального процессора системы, и одно или более ядер специализированного процессора-акселератора для цифровой обработки сигналов с плавающей/фиксированной точкой ELcore-xx (ELcore = Elvees’s core), основанного на «гарвардской» архитектуре. CPU-ядро является ведущим в конфигурации микросхемы и выполняет основную программу. Для CPU-ядра обеспечен доступ к ресурсам DSP-ядра, являющегося ведомым по отношению к CPU-ядру. CPU микросхемы поддерживает ядро ОС Linux 2.6.19 или ОС жесткого реального времени QNX 6.3 (Neutrino).

  • 2004 год, 1892ВМ3Т (MC-12) — однокристальная микропроцессорная система с двумя ядрами. Центральный процессор — MIPS32, сигнальный сопроцессор — SISD ядро ELcore-14. Технология изготовления — КМОП 250 нм, частота 80 МГц. Пиковая производительность 240 MFLOPs (32 бита).
  • 2004 год, 1892ВМ2Я (MC-24) — однокристальная микропроцессорная система с двумя ядрами. Центральный процессор — MIPS32, сигнальный сопроцессор — SIMD ядро ELcore-24. Технология изготовления — КМОП 250 нм, частота 80 МГц. Пиковая производительность 480 MFLOPs (32 бита).
  • 2006 год, 1892ВМ5Я (MC-0226) — однокристальная микропроцессорная система с тремя ядрами. Центральный процессор — MIPS32, 2 сигнальных сопроцессора — MIMD ядро ELcore-26. Технология изготовления — КМОП 250 нм, частота 100 МГц. Пиковая производительность 1200 MFLOPs (32 бита).
  • 2008 год, NVCom-01 («Навиком») — однокристальная микропроцессорная система с тремя ядрами. Центральный процессор — MIPS32, 2 сигнальных сопроцессора — MIMD DSP-кластер DELCore-30 (Dual ELVEES Core). Технология изготовления — КМОП 130 нм, частота 300 МГц. Пиковая производительность — 3600 MFLOPs (32 бита). Разработан в качестве телекоммуникационного микропроцессора, содержит встроенную функцию 48-канальной ГЛОНАСС/GPS-навигации.
  • 2012 год, 1892ВМ7Я (ранее был известен как MC-0428) — однокристальная микропроцессорная гетерогенная система с четырьмя ядрами. Новый центральный процессор — MIPS RISCore32F64 с интегрированным 32-/64-разрядным математическим акселератором и 2*16Кбайт (16К команды и 16К данные) кэш памятью первого уровня, 3 сигнальных сопроцессора — модернизированное MIMD-ядро ELcore. Технология изготовления — КМОП 130 нм, частота 300 МГц. Пиковая производительность 9600 MFLOPs (32 бита). Корпус BGA-756.
  • 2012 год, NVCom-02T («Навиком-02Т») — однокристальная микропроцессорная система с тремя гетерогенными ядрами. Ведущий процессор — RISCore32F64, сигнальные сопроцессоры — MIMD DSP-кластер DELCore-30М. Сигнальные сопроцессоры организованы в двухпроцессорный кластер, поддерживающий вычисления с плавающей и фиксированной точкой, и интегрированный с 48-и канальным коррелятором для ГЛОНАСС/GPS-навигации. Сигнальные ядра имеют ряд новых возможностей, в том числе аппаратные команды для обработки графики (IEEE-754), аппаратную реализацию кодирования/декодирования по Хаффману; расширены возможности использования внешних прерываний; организован доступ ядер DSP к внешнему адресному пространству, возможно отключение частоты только от CPU. Технология изготовления — КМОП 130 нм, частота 250 МГц. Пиковая производительность — 4,0 GFLOPs (32 бита). Имеет пониженную потребляемую мощность.

В качестве перспективной модели представляется микропроцессор под обозначением «Мультиком-02» (MCom-02), позиционируемый как мультимедийный сетевой многоядерный процессор.

ОАО «Multiclet» разрабатывает и производит на сторонних мощностях микропроцессоры по запатентованной ею мультиклеточной технологии.

  • 2012 год, MCp0411100101 — универсальный микропроцессор, ориентированный на задачи управления и цифровой обработки сигналов. Поддерживает аппаратные операции с плавающей запятой. Технология изготовления — КМОП 180 нм, частота 100 МГц. Пиковая производительность 2,4 GFLOPs (32 бита). Приёмка — ОТК 1,3 и 5.

ОАО «Ангстрем» производит (не разрабатывает) следующие серии микропроцессоров:

  • 1839 — 32-разрядный VAX-11/750-совместимый микропроцессорный комплект из 6 микросхем. Технология изготовления — КМОП, тактовая частота 10 МГц.
  • 1836ВМ3 — 16-разрядный LSI-11/23-совместимый микропроцессор. Программно совместим с PDP-11 фирмы DEC. Технология изготовления — КМОП, тактовая частота — 16 МГц.
  • 1806ВМ2 — 16-разрядный LSI/2-совместимый микропроцессор. Программно совместим с LCI-11 фирмы DEC. Технология изготовления — КМОП, тактовая частота — 5 МГц.
  • Л1876ВМ1 32-разрядный RISC-микропроцессор. Технология изготовления — КМОП, тактовая частота — 25 МГц.

Из собственных разработок Ангстрема можно отметить однокристальную 8-разрядную RISC микроЭВМ Тесей.

Компанией МЦСТ разработано и внедрено в производство семейство универсальных SPARC-совместимых RISC-микропроцессоров с проектными нормами 90, 130 и 350 нм и частотами от 150 до 1000 МГц (подробнее см. статью о серии — МЦСТ-R и о вычислительных комплексах на их основе «Эльбрус-90микро»). Также разработан VLIW-процессор «Эльбрус» с оригинальной архитектурой ELBRUS, используется в комплексах «Эльбрус-3М1»). Прошёл государственные испытания и рекомендован к производству новый процессор «Эльбрус-2С+», отличающийся от процессора «Эльбрус» тем, что содержит два ядра на архитектуре VLIW и четыре ядра DSP (Elcore-09). Основные потребители российских микропроцессоров — предприятия ВПК.

История развития процессоров МЦСТ:

  • 1998 год, SPARC-совместимый микропроцессор с технологическими нормами 500 нм и частотой 80 МГц.
  • 2001 год, МЦСТ-R150 — SPARC-совместимый микропроцессор с технологическими нормами 350 нм и тактовой частотой 150 МГц.
  • 2003 год, МЦСТ-R500 — SPARC-совместимый микропроцессор с технологическими нормами 130 нм и тактовой частотой 500 МГц.
  • 2004 год, «Эльбрус 2000» (E2K) — микропроцессор с технологическими нормами 130 нм и тактовой частотой 300 МГц. E2K имеет разработанную российскими учёными вариант архитектуры явного параллелизма, аналог VLIW/EPIC.
  • Январь 2005 года
  • Успешно завершены государственные испытания МЦСТ-R500. Этот микропроцессор явился базовым для пяти новых модификаций вычислительного комплекса «Эльбрус-90микро», успешно прошедших типовые испытания в конце 2004 года.
  • На базе МЦСТ-R500 в рамках проекта «Эльбрус-90микро» создан микропроцессорный модуль МВ/C, фактически являющийся одноплатной ЭВМ.
  • На базе ядра МЦСТ-R500 начата разработка двухпроцессорной системы на кристалле (СНК) МЦСТ-R500S. На кристалле будут также размещены все контроллеры, обеспечивающие её функционирование как самостоятельной ЭВМ. На базе СНК планируется создание семейств новых малогабаритных носимых вычислительных устройств — ноутбуков, наладонников, GPS-привязчиков и т. п.
  • Май 2005 года — получены первые образцы микропроцессора Эльбрус 2000.

Производство светодиодов

На протяжении некоторого времени крупнейшим сборщиком светодиодов в России и Восточной Европе являлась компания «Оптоган», созданная при поддержке ГК «Роснано». Производственные мощности компании расположены в Санкт-Петербурге. «Оптоган» занимается как производством светодиодов из иностранных компонентов, так и чипов и матриц, а также участвует во внедрении светодиодов для общего освещения; но производственные мощности были заморожены в конце 2012 года.

Крупным предприятием по производству светодиодов и устройств на их основе также можно назвать завод Samsung Electronics в Калужской области.

В мае 2011 года госхолдинг «Российская электроника» объявил о планах создать, в особой экономической зоне в Томской области, завод полного цикла (кластер) по производству светодиодных светильников, на базе научно-исследовательского института полупроводниковых приборов (НИИПП). Стоимость проекта оценивается в 6,5 млрд рублей. В 2014 г. идет проектирование корпуса светодиодного кластера, в этом же году закупят оборудование, в 2015 – корпус начнут строить (ранее ввод завода в строй ожидался в 2013 году).

Информация в этой статье или некоторых её разделах устарела. Вы можете помочь проекту, обновив её и убрав после этого данный шаблон.

> См. также

  • Российская электроника (холдинг «Росэлектроника»)

Примечания

  1. Россия на фоне санкций успешно замещает электронику и комплектующие двойного назначения из США продукцией из Юго-Восточной Азии // Взгляд, 27 августа 2018
  2. Мантуров рассказал о работе по импортозамещению — РИА Новости, 27.08.2018
  3. У российской электронной промышленности появился свой холдинг // Русский телеграф, номер от 25.12.1997, выпуск №69
  4. http://www.cnews.ru/news/top/index.shtml?2013/07/19/535974 Архивная копия от 24 декабря 2014 на Wayback Machine CNews — «Российская электроника» будет реформироваться под новым руководством, 19.07.2013
  5. Список дочерних предприятий холдинга «Росэлектроника» на официальном сайтИЭТ»]е компании]
  6. Постановление Правительства РФ от 26 ноября 2007 г. N 809 «О федеральной целевой программе «Развитие электронной компонентной базы и радиоэлектроники» на 2008-2015 годы
  7. «Росэлектроника» поддержит новые микроэлектронные производства и технологические центры в Зеленограде
  8. PCWeek — Запущен новый зеленоградский “Центр изготовления фотошаблонов” // pcweek.ru, 08.10.2013
  9. Производство промышленной продукции в натуральном выражении (год)
  10. 1 2 Реализация стратегии правительства РФ в области микроэлектроники к 2010 году сократила до 5 лет отставание отечественных производителей от западных // АРМС-ТАСС, 26 февраля 2010
  11. АМD поделилась нанометрами // Итоги, 1 декабря 2007
  12. РБК daily: Россия получит доступ к технологиям, на которые приходится 80 % мирового рынка микроэлектроники, 20.12.2010
  13. «Банк Москвы» открывает для «СИТРОНИКС-Нано» аккредитив на 27 млн евро для финансирования передачи лицензий и технологии / Финам, 05.03.2011
  14. Как помочь микрочипу// accord-audit.ru, 28 августа 2010 Архивная копия от 20 мая 2013 на Wayback Machine
  15. Путину показали российский аналог iPhone 4 / Lenta.ru, 2010-12-28
  16. Расположение «Кремниевой долины» в РФ определят через 10 дней / РБК, 2010-03-10
  17. Российским аналогом Кремниевой долины займется Чубайс. Lenta.ru (10 марта 2010). Дата обращения 14 августа 2010. Архивировано 18 февраля 2012 года.
  18. Для города будущего ищут место / Дни.ру, 2010-03-10
  19. 1967ВЦ1Т − Миландр
  20. Информация о микропроцессорах производства НТЦ Модуль
  21. НТЦ «Модуль»
  22. Информация о микропроцессорах производства ГУП НТЦ Элвис
  23. «Российский производитель светодиодов „Оптоган“ приобрел завод „Элкотек“ в Петербурге у люксембургской Elcoteq SE»
  24. Красивая история нанотехнологий разбилась о рынок // Коммерсантъ, 16.12.2015
  25. Томский НИИПП начал серийное производство светодиодов // RusСable.ru, 26 августа 2011
  26. Светодиодный кластер будет создан в Томске // RusСable.ru, 17 февраля 2014

Какой выбрать микроконтроллер?

Какой МК выбрать любителям

Если вспомнить олимпийский девиз: «Быстрее, выше, сильнее» (лат. «Citius, Altius, Fortius»), то применительно к МК он прозвучит так: «Выше тактовая частота, больше объём памяти, меньше энергопотребление». Но не надо в спешке выбирать по каталогу самую «крутую» микросхему. Это не поможет. Радиолюбительская практика ограничивается тремя важными факторами: стоимостью, технологией пайки, доступностью программного обеспечения.

Стоимость ультрасовременных «навороченных» МК доходит до нескольких десятков долларов США. В простых любительских конструкциях нет смысла ориентироваться на большие деньги. Одну и ту же не очень сложную задачу дешёвый и дорогой М К решают с одинаковым успехом. Зачем платить больше?

Технология пайки, как ни парадоксально, может стать большой преградой в применении высокопроизводительных МК. Дело в том, что они выпускаются

в корпусах SOIC, QFP, рассчитанных на автоматизированный поверхностный монтаж. Расстояние между выводами составляет 0.5… 1.27 мм. Не каждый монтажник без специальных приспособлений и микроскопа сможет качественно запаять все 44…208 выводов такой микросхемы.

В домашних условиях имеется большой риск повредить и сам чип, и тонкие дорожки печатной платы. Следовательно, двухрядная чёрная китайская панелька с шагом между выводами 2.54 мм останется ещё долгое время объективной реальностью в радиолюбительском деле.

Если всё-таки понадобится использовать более совершенный МК, то стоит задуматься о приобретении так называемого «отладочного комплекта». Он состоит из печатной платы, на которой уже распаяны: МК, кварцевый резонатор, стабилизатор питания, разъёмы для подключения периферийных устройств, а зачастую и ЖК-индикатор с кнопочной тастатурой. Кроме того, в комплект поставки входят средства проектирования — программный компилятор и отладчик. В целом получается хороший стартовый набор при относительно небольшой цене от 15 до 100 долларов США в зависимости от периферии.

Программное обеспечение для МК должно быть, как минимум, доступным и, как максимум, бесплатным. Многие фирмы-изготовители преднамеренно засекречивают схемы программаторов, вводят непомерно высокую плату за компиляторы и библиотеки функций. Это резко сужает сферу применения, ведь, чем меньше людей имеют свободный доступ к информации, тем меньше рекламы, меньше примеров электрических схем, меньше текстов программ и реальных конструкций для повторения.

Житейская мудрость определила ряд здоровых принципов отбора МК. Во-первых, не гнаться за экзотикой, во-вторых,не связываться с единственным семейством, в-третьих, не экономить на средствах отладки и программирования. Теперь понятно, почему на сегодняшний день наиболее популярными среди любителей являются 8-битные МК семейств ATmega, ATtiny, PIC 12, PIC 16, PIC 18. Сравнительно низкие цены, доступность на рынке, хорошие технические характеристики, наличие микросхем в DIP-корпусе, множество учебников и примеров — вот залог успеха.

Какой МК выбрать профессионалам

Инженеры, по долгу службы занимающиеся разработкой аппаратуры для встраиваемых применений, могут позволить себе роскошь «ни в чём не отказывать» (конечно, в разумных пределах). Проблемы стоимости, технологии производства и доступности элементной базы отходят на второй план. Действительно, управляющий МК в сложных комплексах является далеко не самым дорогим элементом, хотя именно от него во многом зависят эксплуатационные характеристики изделия и успешность продаж на рынке. Критериями отбора для профессионального разработчика служат следующие факторы: технические параметры, лицензионная чистота программного обеспечения, удобство в обслуживании.

Технические параметры выбираемого МК должны обеспечивать выполнение требований задания на разработку. Например, если изделие предназначено для

Таблица 1.1. Рекомендации по выбору МК

Главный параметр

Рекомендуемые МК разрядностью 8/16/32 бита

Быстродействие

Atmel ARM, NXP LP210x, Microchip PIC24/dsPIC, Ubicom SX

Помехозащищённость

NXP LP2xxx, Microchip PIC (модели после 2003 г.)

Экономичность

Texas Instruments MSP430, Microchip P1CI2/16/18

Миниатюрность

Microchip PIC 10/12, Atmel ATtiny

Универсальность

Atmel ATmega, Microchip PIC 18, Silicon Laboratories C8051F

Кри птоустойч и вость

Texas Instruments TMS320F, Atmel AT91SO, Atmel ATXmcga

Электромагнитная совместимость

STMicroelectronics STR71xF

установки в автомобиль, то придётся искать МК с расширенным диапазоном температур —40…+ 125°С и, желательно, с наличием интерфейса CAN. Если требуется быстрая реакция на внешнее воздействие или прогнозируются сложные математические расчёты, то понадобится высокоскоростной МК с разрядностью 16 или 32 бита. Если проектируется миниатюрное изделие с батарейным питанием, то лучше применить микромощный МК в компактном SMD-корпусе, способный работать при пониженном напряжении и малой тактовой частоте.

В Табл. 1.1 приведены некоторые рекомендации по выбору МК. Понять их суть можно на примере микросхемы STR710FZ1T6 фирмы STMicroelectronics, которая рекомендуется для устройств с низким электромагнитным излучением (ЭМИ). В её даташите имеется специальный раздел «ЕМС characteristics», где приводятся уровни паразитного излучения МК по частотным диапазонам. Это даёт основание полагать, что на заводе-изготовителе серьёзно подходят к проблемам электромагнитной совместимости и периодически проверяют соответствие параметров, т.е. гарантируют их. Не исключено, что продукция других фирм тоже имеет показатели ЭМИ не хуже, но ведь об этом в их даташитах ничего не написано, значит, в Табл. 1.1 таким МК путь «заказан».

Лицензионная чистота программного обеспечения — это «больное место» многих разработок на малых и средних по численности предприятиях. Любая сколько-нибудь серьёзная проверка приводит к штрафам. Закон о нарушении авторских прав предусматривает весьма строгие наказания.

Если изделие простое и программист использует бесплатно поставляемый фирменный Ассемблер, то проблем нет. Здесь и исходный код можно продемонстрировать, и «вживую» откомпилировать проект в присутствии представителя контролирующей организации. Хуже обстоит дело с языками высокого уровня, для которых через Интернет обычно доступны только демо-версии коммерческих компиляторов с весьма урезанными возможностями. Полные версии фирменных компиляторов стоят денег (и немалых), что делает их покупку экономически убыточным при малых партиях изготавливаемой продукции.

На помощь может прийти смена семейства МК и перевод исходных листингов в среду свободно распространяемых программных продуктов. В частности, для AVR-контроллеров используют бесплатный Си-компилятор AVR-GCC, входящий в пакет WinAVR , а для PIC-контроллеров в простых случаях годится демо-версия компилятора MikroC фирмы mikroElektronika , имеющая лимит на длину кода, но без ограничения действия во времени.

Удобство в обслуживании является важной составляющей коммерческого успеха. Не секрет, что программисты, как и все обычные люди, допускают ошибки. Для их исправления, а также для удовлетворения эксклюзивных запросов и пожеланий капризных заказчиков, приходится «на ходу» изменять алгоритм работы устройства. Применительно к МК это означает, что надо перепрограммировать его внутреннее флэш-ПЗУ.

Чтобы не отправлять постоянно «гонцов» в командировки с программатором в кейсе, практикуют удалённую смену прошивок через Интернет. Однако для этого следует ещё на начальном этапе разработки выбрать такой тип МК, который имеет функцию самопрограммирования («BootLoader»). В любительских конструкциях столь щепетильный подход не обязателен, хотя и всячески приветствуется.

Завершает тему выбора МК график распределения индексов популярности, приведенный на Рис. 1.11. Это постоянно обновляемая интернет-статистика, составленная по оценкам электронщиков Рунета за последние несколько лет. Было бы большим заблуждением устанавливать на основании указанных процентов какие-либо ограничительные перечни по применению тех или иных моделей М К. Но общее направление подмечено верно.

Источник: Рюмик С.М. 1000 и одна микроконтроллерная схема. (Выпуск 1)

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *