Микрон и НИИМА Прогресс выпустят первый российский 32-битный микроконтроллер RISC-V с встроенной криптозащитой

Микрон и НИИМА Прогресс разработают и выпустят первый отечественный 32-х разрядный микроконтроллер с ядром RISC-V и встроенной криптозащитой, отвечающей требованиям ГОСТ. Такой микроконтроллер может найти применение в устройствах интернета вещей, включая охранные системы, сигнализации, системы мониторинга, телеметрии, умного дома и управления климатом, беспроводную периферию, интеллектуальные сети, уличное освещение и промышленную автоматизации. 

«Это первый микроконтроллер, разрабатывающийся и производящийся в России и не использующий закрытых зарубежных компонентов. Его пользователи могут быть уверены в стабильности поставок вне зависимости от внешних факторов, - сообщила Гульнара Хасьянова, генеральный директор ПАО «Микрон». - Часть затрат будет компенсирована целевой субсидией Минпромторга согласно ПП РФ 109».

«Микроконтроллер, основанный на открытой архитектуре, станет базой для многих встраиваемых решений, в том числе применяемых на объектах критической инфраструктуры, где первостепенная задача - надежность и отсутствие «закладок», - отметил Захар Кондрашов, генеральный директор АО «НИИМА «Прогресс». - Мы считаем, что будущее технологической индустрии именно за открытыми платформами».

Оценка потребностей российского рынка в микроконтроллере - более 900 тысяч микросхем в год. 

Основные характеристики

Ядро 

• RISC-V 32-бита, 32 регистра, с умножителем, отладчиком JTAG и контроллером прерываний 

Интерфейсы 

• SPI, I2C, UART, мониторы напряжения, датчик температуры 
• АЦП 12 бит, 8 каналов, частота дискретизации до 1МГц. 
• ЦАП 12 бит, 4 канала, частота дискретизации до 1МГц. 
• 64 I/O 
• Таймеры 16- и 32-бит с поддержкой ШИМ, захвата/сравнения сигналов 
• Часы реального времени с поддержкой полного календаря 
• Поддерживаемые частоты опорного тактового сигнала 1-32МГц 

Память 

• ОЗУ: 16 КБ 
• ППЗУ: 8 КБ 
• Однократно-программируемая память 256 бит 

Монитор синхросигнала, brown-out детектор, watchdog 

Криптозащита 

• Блок вычисления контрольной суммы (CRC) 
• Ускоритель симметричной криптографии: ГОСТ Р 34.12-2015 и AES 128 

Питание 3.3V 

Рабочий диапазон –40°C…+85°C

Базовая отладочная плата 

Базовая отладочная плата для модулей с микроконтроллером на базе RISC-V содержит источники опорного напряжения и блок для подключения внешних источников питания с широким диапазоном напряжений. Имеются разъемы для подключения сменного модуля МК и 4 модулей периферийных плат, расширяющих функционал базовой отладочной платы.

Особенности платы

• Набор тактовых кнопок для подключения к выводам МК (с индикацией); 
• Переключаемые выходы МК с опторазвязкой; 
• Переключаемые выходы МК с подключенными реле. Разведены все порты ввода-вывода для удобного подключения различной периферии для МК с числом ног от 20 до 100; 
• Предусмотрены Интерфейсы: Ethernet, RS-232, RS-485, I2C,UART/USART в составе платы или подключаемых модулей расширения; 
• Слот для MMC/SD карты; 
• Место под установку LED-дисплея DIP-переключатели и перемычки для возможности настройки конфигурации системы

На базе отладочной платы на основе контроллера с ядром RISC-V были подготовлены макеты модулей расширения для демонстрации возможностей платы для умного дома и решений автоматизации:

• NB-IoT (Cat NB1 LTE, rel. 13) 
• eMTC/NB-IoT)/EDGE 
• GSM/GPRS + Bluetooth 
• Модуль eMTC/NB-IoT/EDGE 
• ZigBee 
• RFID 
• Ethernet 
• Wi-Fi 
• CAN

Подробнее о модулях

Модуль NB-IoT (Cat NB1 LTE, rel.13 3GPP)

Высокопроизводительный модуль NB-IoT с очень низким энергопотреблением. Предназначен для связи с инфраструктурами операторов сотовой связи через протоколы NB-IoT 

Применение:

• Охранные системы, сигнализации 
• Системы мониторинга, телеметрии 
• Системы умного дома и управления климатом 
• Платежные терминалы 
• Автомобильные охранные системы 
• Беспроводная компьютерная периферия 

Модуль eMTC/NB-IoT/EDGE

NB-IoT Модуль, обеспечивающий передачу данных IoT в расширенном диапазоне рабочих температур с чрезвычайно низким энергопотреблением. Модуль подходит для приложений IoT с питанием от батареи, для которых характерны случайные передача небольших объемов данных. Модуль являются оптимальным выбором для устройств IoT, предназначенных для работы в местах с очень ограниченным покрытием и требующих низкого энергопотребления для обеспечения очень длительного срока службы основных батарей.

Возможные применения:

• Интеллектуальные сети 
• Интеллектуальный учет 
• Телематика 
• Уличное освещение 
• Мониторинг и контроль окружающей среды 
• Безопасность 

Модуль GSM/GPRS + Bluetooth

Модуль с малыми размерами и низким энергопотреблением, что позволяют использовать модуль

в мобильных устройствах с питанием от батарей. 

Возможные применения:

• Охранные системы, сигнализации 
• Системы мониторинга, телеметрии 
• Системы умного дома и управления климатом 
• Платежные терминалы 
• Автомобильные охранные системы

Модуль Bluetooth LE 4.0

Беспроводной Bluetooth LE 4.0 модуль с низким энергопотреблением. Используется для передачи данных со скоростью до 2 Мбит/с на расстояния до 80 метров. Модуль поддерживает современные протоколы связи Bluetooth, имеет 19 портов ввода-вывода, из которых 4 могут использовать ШИМ и 2 управлять нагрузкой до 20 мА.

Возможные применения:

• Сбор данных с датчиков и управление системами умного дома 
• Беспроводная компьютерная периферия 
• Носимые устройства 
• Indoor навигация 
• Беспроводное управление техникой

Модуль ZigBee

Компактный беспроводной модуль, работающий на частоте 2,4 ГГц по протоколу ZigBee. Используется для передачи данных на расстоянии до 200 м. Модуль позволяет использовать АЦП, ШИМ и порты ввода-вывода для связи с подключенной электроникой, поддерживает связь с несколькими беспроводными устройствами, подходит для построения mesh-сети.

Возможные применения:

• Системы умного дома и промышленные датчики
• Системы безопасности и определения местоположения
• Беспроводное управление техникой
• Носимые устройства
• Беспроводная компьютерная периферия

Модуль RFID

Модуль для бесконтактной записи и чтения данных. Обеспечивает надежную и энергетически эффективную демодуляцию и расшифровку сигналов, полученных с карт и транспондеров. Цифровая часть устройства реализовывает разбиение сигнала и проверку на ошибки (используется четность и CRC) по стандарту ISO/IEC 14443 A.

Поддерживает бесконтактную связь с использованием технологии MIFARE для обеспечения высокой скорости передачи до 848 кБод в обе стороны (чтение и запись).

Возможные применения

• Учет и контроль имущества на складах 
• Автоматизации сборочного производства для идентификации и применения сборочной операции 
• Кассы автоматического обслуживания Инвентаризация книг в библиотеках 
• Медицина (считыватели RFID-браслетов для доступа к медицинской карте пациента) 
• Считывание электронных документов (визитные карточки, резюме, паспорта, страховки) с RFID-носителей 
• Система бесключевого запуска двигателя транспортного средства 
• Системы контроля доступа со считыванием RFID-метки 
• Учет и контроль за домашним скотом

Модуль Ethernet

Модуль для связи микроконтроллера с проводными сетями посредством преобразования, чтения и записи сигналов с использованием кабеля Ethernet. Поддерживает стандарт передачи данных IEEE 802.3. Имеет встроенный MAC (Medium Access Controller) обеспечивающий расшифровку стандартных высокоуровневых пакетов (Unicast, Multicast, Broadcast) и физическую реализацию связи по стандарту 10BASE-T. 

Возможные применения

• Охранные системы, сигнализации, системы контроля доступа 
• Системы мониторинга, телеметрии 
• Системы умного дома и управления климатом 
• Платежные терминалы

Модуль Wi-Fi

Модуль выполнен в форм факторе платы расширения – модуля для набора разработчика. Модуль построен на базе 32-битного микроконтроллера с ультранизким энергопотреблением. Поддержка тактовых частот 80 и 160 МГц, поддержка RTOS, встроенные Wi-Fi MAC/BB/RF/PA/LNA, микрополосковая антенна на плате модуля.

Возможные применения

• Организации беспроводной связи в проектах умного дома 
• Обучения работе с Wi-Fi устройствами

Модуль CAN

Модуль позволяет связать приборы радиоканалом передачи данных. С помощью до семи приборов объединяются в общую радиосеть топологии звезда на частоте 2,4 ГГц. Один прибор в радиосети ведущий, остальные ведомые. Установка выходной мощности модуля, каналов радиообмена и настройка протокола производятся через интерфейс SPI.

Возможные применения

• Управление движущимися системами малой робототехники: колесные, гусеничные платформы, квадрокоптеры. 
• Сбор данных с датчиков, централизованный сбор информации

Предложения по сотрудничеству

На основе текущего задела Микрон может быстро сделать прикладное решение на основе технического задания заказчика с любыми добавками по криптозащите, а также разработать любое прикладное программное обеспечение. В перспективе 1 года это будет первая российская отладочная платформа на основе первого полностью российского RISC-V микроконтроллера с встроенной криптозащитой по ГОСТу. 

Контакт: Чухнов И.А., специалист по стратегическим проектам ПАО "Микрон". 

--