В мае 2024-го года стартовала программа предоставления раннего доступа к архитектуре RISC-V DEVBOARS. Её цель — продвижение отечественных микроконтроллерных решений в различные индустриальные сегменты рынка, образовательную среду и в комьюнити энтузиастов. В первом этапе программы участники использовали микроконтроллер MIK32 АМУР (К1948ВК018) от компании АО “Микрон” на базе отладочной платы MIK32, которая вызвала большой интерес в сообществе. В этой статье мы рассмотрим лучшие проекты участников, которые были отмечены высокими оценками жюри и подробнее остановимся на работе победителя. Поехали!
Что это за программа?
Если вы впервые слышите о программе, коротко расскажем в чем суть. Индустриальный комитет Альянса RISC-V начал активное продвижение в массы отечественных микроконтроллеров на открытой архитектуре RISC-V. Одним из первых шагов было открытие Программы предоставления раннего доступа к архитектуре RISC-V DEVBOARDS, которую анонсировали в мае 2024 года на выставке ЦИПР в Нижнем Новгороде.
Программа дает возможность участникам бесплатно получить платы с установленными на них отечественными микроконтроллерами, периферией и ПО, готовыми для проведения тестирования функциональных возможностей и разработки реальных устройств.
На первом этапе программы, который стартовал осенью на форуме “Микроэлектроника 2024” — участникам было предложено использовать микроконтроллер MIK32 АМУР (К1948ВК018) на базе отладочной платы MIK32 и в ходе этого этапа необходимо было реализовать собственный проект, который мог бы быть применен в той или иной отрасли.
Из более чем 100 заявок отобрали 44 проекта, из которых 18 вышли во второй этап. Давайте рассмотрим в каких проектах был применен микроконтроллер MIK32 АМУР и перейдем к проекту победителя первого этапа программы.
Призеры первого этапа
Среди участников были определены призеры, которые представили разнообразные проекты для совершенно разных областей применения:
-
«Система против опрокидывания самосвала. Датчик углов крена, тангажа, ускорения» Ивана Бородачева;
-
«Модуль управления секцией накопительного транспортёра конвейера сборки заказов в корзины (ящики)» и «Генератор для катушек Мишина с модуляцией частотами Райфа» Андрея Снеговского;
-
«Разработка управления шаговым двигателем для подачи доски на ленточную пилу для роспуска на ламели» Евгения Рогачева;
-
«Удаленный стенд для работы с отладочной платой MIK32, который позволит в режиме онлайн взаимодействовать с отладочной платой MIK32 (производить прошивку платы и наблюдать за результатами ее работы)» Александра Американова;
-
«Стабилизатор сетевого напряжения, бесперебойный источник питания» Дениса Кошельника;
-
«Контроллер технологического процесса. Поддержание стабильной температуры и давления на наружной установке. Промышленное взрывозащищенное исполнение» Марата Гирфанова;
Отдельным призом жюри Индустриального комитета Альянса RISC-V удостоен Алексей Евсеев с проектом «Каталог демонстрационных примеров встраивания пользовательского кода для платформы MIK32 различного уровня сложности на базе среды Engee в области систем управления и автоматизации, IoT, цифровой обработки сигналов, систем связи» за активное продвижение технологии и формирование сообщества энтузиастов использования RISC-V.
Призы за лучшие проекты в образовательной среде присуждены Ирине Романовой (ВШЭ) и Андрею Гусеву (УрФУ).
Проект-победитель: многоканальный осциллограф
Но вернемся к технической стороне данной темы и коротко рассмотрим проект победителя первого этапа. Им стал радиолюбитель Виктор Чекасин, который создал на базе MIK32 АМУР проект «Многоканальный осциллограф, поддерживающий EST-метод, синхронный и последовательный», использующего встроенный 12-битный АЦП для измерения периодического сигнала.
«О Программе раннего тестирования RISC-V DEVBOARDS я узнал в результате сотрудничества с электронным журналом «РадиоЛоцман» и решил реализовать проект «Измерительная лаборатория радиолюбителя». Мне импонировало, что за основу взят российский микроконтроллер MIK32 Амур на перспективной архитектуре RISC-V, плюс российский Альянс RISC-V бесплатно предоставил отладочную плату. Несмотря на некоторые сложности, с которыми пришлось столкнуться, то, что удалось сделать в любительских условиях, говорит о перспективности этой линии МК и архитектуры RISC-V», – прокомментировал Виктор Чекасин свое участие в Программе.
Рассмотрим, какими функциональными возможностями воспользовался Виктор для реализации своего проекта. Прежде всего была реализована возможность измерения сигналов с использованием АЦП с высокой частотой выборки и отображения их графиков через графический интерфейс на компьютере.
Автор устройства провел ряд исследований, которые позволили расширить функциональность полученного устройства, изучить особенности работы с различной периферией микроконтроллера:
-
АЦП и ЦАП;
-
Схема коррекции точности ЦАП и АЦП;
-
Схема прямого цифрового синтеза (Direct Digital Synthesis, или DDS) и генерации произвольных сигналов;
-
ШИМ.
ЦАП
Была реализована возможность генерировать периодические синусоидальные и пилообразные сигналы при помощи ЦАП:
Детальные технические характеристики, предоставляемые периферией вы можете найти в соответствующих главах документации.
Метод ETS
Помимо этого, было проведено исследование применимости ETS метода в данном МК. ETS (Equivalent-time Sampling) — метод измерения, при котором за каждый запуск АЦП берется только один образец входного сигнала, который позволяет цифровому осциллографу регистрировать высокочастотные сигналы с частотой дискретизации выше частоты дискретизации АЦП. При этом отсчеты накапливаются за несколько циклов, поэтому данный метод используется только для измерения повторяющихся во времени сигналов.
Выборки, сделанные таким методом, являются стробоскопическими. Точки в таких выборках получаются из различных циклов повторяющегося сигнала, после чего производится восстановление формы.
Получается так, что имея аппаратный АЦП с относительно небольшой частотой выборки, можно организовать измерение сигналов с более высокими частотами. На практике, для регистрации сигналов методом ETS необходимо знать частоту выборки, вычисляемую на основе частоты исследуемого сигнала и минимального желаемого количества эквивалентных выборок за период.
Коррекция ЦАП и АЦП
Проведение множественных измерений при помощи АЦП позволило выработать механизм коррекции показаний и сделать их более точными. На основе экспериментальных данных было выполнено сравнение с реальными значениями аналоговой величины, что позволило вычислить поправки для определенных участков измерений. Тем самым автор работы добился отличных результатов в точности показаний для исследуемой величины.
Коррекция ЦАП проводилась таким же способом, с учетом реальных значений на выходе.
DDS – цифровой вычислительный синтезатор
DDS позволяет, исходя из опорной частоты, генерировать сигналы произвольной частоты и формы. При этом, сами отсчеты синтезируемого сигнала вычисляются цифровыми методами и преобразуются в аналоговую форму с помощью ЦАП. В своей реализации автор проекта использовал 32-разрядный таймер, по переполнению которого данные для преобразования подаются на вход ЦАП. В передаваемом массиве хранятся по 100 значений для периодического сигнала («синусоиды» или «пилы»).
При таком способе гладкость сигнала ощутимо зависит от частоты. К примеру, при частоте в 1 кГц генерируемая синусоида выглядит так:
При 3 кГц появляется ступенчатый шум:
При 10 кГц этот шум достаточно сильно искажает форму сигнала:
Аналогичная ситуация возникает и с «пилообразным» сигналом, где при 1 кГц линии выглядят крайне гладко:
А при 10 кГц сильно зашумлены:
Исследования, проведенные автором разработки, выявили новые варианты использования отечественного контроллера MIK32 Амур. Показанные им практики могут найти применение в различных областях измерений и обработки сигналов, а продемонстрированные примеры – вдохновить энтузиастов на создание новых устройств, раскрывающих потенциал технологий.
Итоги и перспективы
Первая в истории российского рынка Программа DEVBOARDS RISC-V оказалась крайне интересной и востребованной среди специалистов самых разных сфер и отраслей.
Гульнара Хасьянова, генеральный директор АО «Микрон»:
«Программа раннего доступа к архитектуре RISC-V DEVBOARDS показала, что наш «Амур» вдохновил инженеров на интересные, качественно новые проекты, и на архитектуре RISC-V могут успешно развиваться отечественные промышленные решения в самых разных сферах. Сейчас растет поколение RISC-V, и каждая из разработок, представленных в финале Программы, имеет шанс стать в своем сегменте лидирующим отечественным решением».
Глава Индустриального комитета Альянса RISC-V Артём Огурцов в свою очередь отметил:
«Программа DEVBOARDS RISC-V стала настоящим катализатором для продвижения технологии RISC-V в России. На сегодняшний день в Программе приняли участие более 50 компаний и стартапов, что свидетельствует о высоком интересе к данной технологии. Мы планируем расширить перечень продуктов на архитектуре RISC-V в Программе и уже в следующем году удвоить количество ее участников. Особый интерес для нас представляют рынки оборудования для КИИ и автоматизации систем управления технологическими процессами (АСУ ТП), где мы видим огромный потенциал для повышения эффективности и безопасности производственных процессов. Мы также нацелены на освоение новых сегментов, таких как сельское хозяйство, где технологии на базе RISC-V могут революционизировать управление сельскохозяйственной техникой и умными фермами, рынок беспилотных авиационных систем и другие рынки.
В перспективе Программа DEVBOARDS RISC-V будет развиваться в следующих направлениях:
-
Расширение ассортимента доступных плат и микросхем с целью удовлетворения потребности различных отраслей.
-
Увеличение объема технической поддержки и обучающих материалов для участников Программы.
-
Организация регулярных хакатонов и конкурсных проектов для стимулирования инноваций.
-
Установление партнерств с ведущими университетами и исследовательскими институтами для проведения совместных разработок.
-
Выход на международные рынки и продвижение российских решений на базе RISC-V за пределами страны.
Все эти меры направлены на то, чтобы технология RISC-V стала стандартом для разработки современных и надежных решений, способствующих технологическому суверенитету и инновационному развитию Российской Федерации».
На участие в программе было подано огромное количество проектов на базе отладочной платы с микроконтроллером MIK32 «Амур». Отзывы, описание проблем и пожелания, которые оставили участники проекта, являются ценным материалом для разработчиков, так как учитывая мнение опытных инженеров, в дальнейшем это позволит создавать новые продукты, удовлетворяющие самым современным технологическим требованиям.
Следите за новостями 
До встречи!
Дополнительные материалы
ссылка на оригинал статьи https://habr.com/ru/articles/895024/
Добавить комментарий