Baikal-U BE-U1000: трехъядерный RISC-V-микроконтроллер от «Байкал Электроникс»

29 мая

Олег Пушкарев (КОМПЭЛ)

Микроконтроллер BE-U1000 производства АО «Байкал Электроникс» представляет собой высокоинтегрированную систему на кристалле (SoC), построенную на базе открытой архитектуры RISC-V. Изделие ориентировано на широкий спектр приложений: от интернета вещей (IoT) и промышленной автоматизации (АСУ ТП) до робототехники и систем управления электродвигателями.

BE-U1000 (рисунок 1) имеет три процессорных ядра, выпускаемых российской компанией CloudBEAR:

• Два ядра BR-350 – основные вычислительные ресурсы с тактовой частотой до 200 МГц. Они поддерживают расширенные наборы команд, включая операции с плавающей запятой (FPU) и атомарные инструкции. Производительность достигает 3,42 CoreMark/МГц. Ядра имеют кеш инструкций L1 (32 кбайт) и совместно используют 160 кбайт TCM (Tightly Coupled Memory) для минимизации задержек при обращении к критическим данным.
• Одно вспомогательное ядро BM-310 с частотой до 100 МГц оптимизировано для задач управления периферией и программной реализации интерфейсов через специализированный порт PIO. Оно обладает собственной памятью TCM объемом 10 кбайт.

Рис. 1. Форм-фактор BE-U1000

Визуализация внутренних узлов МК приведена на рисунке 2.

Рис. 2. Внутренняя структура BE-U1000

Память и система прямого доступа

Устройство оснащено 256 кбайт встроенной энергонезависимой памяти eFlash. Общий объем SRAM составляет 192 кбайт, включая 160 кбайт TCM. Предусмотрена возможность расширения памяти за счет подключения внешней Flash-памяти объемом до 32 Мбайт (2 х 16 Мбайт) в режиме XIP (Execute-in-Place) через интерфейсы QSPI. Для разгрузки ядер микроконтроллера при интенсивном обмене данными интегрированы два DMA-контроллера, каждый из которых поддерживает до 8 каналов.

Периферийные модули и интерфейсы

BE-U1000 обладает развитым набором коммуникационных и аналоговых блоков:

• Аналоговая подсистема: три 12-разрядных АЦП (1 MSps) на 8 каналов каждый, которые поддерживают дифференциальные входы и имеют встроенные температурные датчики.
• Таймеры и ШИМ: развитая подсистема таймеров, включающая 4 блока PWMA, каждый из которых имеет по 4 канала ШИМ, поддержку функций «мертвого времени» (dead-time) и аварийного останова (break) для управления инверторами, два таймера общего назначения PWMG и два системных таймера TIM.
• Связь: контроллер USB 2.0 OTG со встроенным PHY (High-Speed), два контроллера CAN FD, восемь модулей UART (два из которых поддерживают RS-485), по четыре контроллера SPI и I²C, а также два I²S для работы с аудиоданными.

Особенности питания и эксплуатации

Микроконтроллер работает от основного напряжения 3,3 В. Встроенные LDO-регуляторы (рисунок 3) формируют внутренние линии питания (1,2 В для ядра и 1,7 В для eFlash), упрощая схемотехнику конечного устройства. Микроконтроллер поддерживает исполнение кода на MicroPython (благодаря предустановленной ROM), что ускоряет прототипирование.

Рис. 3. Схема питания BE-U1000

Микроконтроллер выполнен в компактном корпусе QFN-88 10х10 мм и рассчитан на работу в индустриальном диапазоне температур -40…105°C.

Дополнительные материалы

1. Одноканальный USB-преобразователь CH340T от WCH для отладки и периферии
2. RS-485-трансивер ADM3485EARZ производства YOUTAI (UMW) для систем сбора данных и управления
3. HM-BT2401DA от HOPERF – модуль нового поколения Bluetooth 6.0
4. Формирование системы питания с малым шумом для аналогового тракта