КР1858ВМ1

КР1858ВМ1 — это советский 8-разрядный однокристальный микроконтроллер, разработанный в конце 1980-х годов и выпускавшийся на предприятиях электронной промышленности СССР. Представляет собой функциональный аналог американского микроконтроллера Intel 8048 (семейство MCS-48) и является одной из наиболее массовых и известных микросхем советской микроэлектронной базы, применявшейся в широком спектре бытовой, промышленной и военной техники.

История создания

Разработка микроконтроллера КР1858ВМ1 велась в рамках программы импортозамещения и создания отечественной элементной базы для микропроцессорных систем управления. В середине 1980-х годов в СССР остро ощущалась потребность в недорогих и компактных управляющих контроллерах, способных заменить зарубежные аналоги, прежде всего Intel 8048. Разработкой занимался Научно-исследовательский институт точной технологии (НИИТТ, г. Москва) совместно с другими предприятиями Министерства электронной промышленности СССР.

Серийное производство было освоено в конце 1980-х годов на нескольких заводах, в том числе на Воронежском заводе полупроводниковых приборов (ВЗПП) и Минском производственном объединении «Интеграл». Микроконтроллер выпускался в стандартном 40-выводном корпусе типа DIP (Dual In-line Package) с пластиковым или керамическим корпусом. В документации и на маркировке изделие также могло обозначаться как 1858ВМ1 или КР1858ВМ1 (буква «К» в начале обозначала «коммерческий» или «широкого применения»).

Архитектура и технические характеристики

КР1858ВМ1 построен на гарвардской архитектуре, где память программ и память данных физически разделены. Он включает в себя на одном кристалле центральный процессор, оперативную память (ОЗУ), постоянную память (ПЗУ) и порты ввода-вывода.

Основные параметры

• Разрядность: 8 бит.
• Тактовая частота: до 6 МГц (внешний кварцевый резонатор или генератор).
• Цикл команды: 2,5 мкс (при частоте 6 МГц).
• Память программ: 1 Кбайт (1024 байта) масочного ПЗУ, встроенного в кристалл. Программирование осуществлялось на этапе изготовления микросхемы.
• Память данных: 64 байта статического ОЗУ (регистров общего назначения и специальных регистров).
• Порты ввода-вывода: 27 линий, организованных в три 8-разрядных порта (P1, P2, P3) и один 3-разрядный порт (BUS). Часть линий порта P3 имела альтернативные функции (прерывания, таймер, последовательный интерфейс).
• Таймер/счётчик: один 8-разрядный программируемый таймер с возможностью работы в режиме счёта внешних событий.
• Стек: встроенный аппаратный стек глубиной 8 уровней (для хранения адресов возврата из подпрограмм).
• Система команд: 96 инструкций, большинство из которых выполняются за один или два машинных цикла.
• Напряжение питания: +5 В (стандартное для ТТЛ-логики).
• Потребляемая мощность: около 500 мВт (в активном режиме).

Особенности архитектуры

• Отсутствие внешней шины адреса/данных в стандартном режиме — вся память и периферия находятся на кристалле.
• Для расширения памяти или подключения внешних устройств мог использоваться режим мультиплексирования портов (BUS), что позволяло подключать внешнее ПЗУ до 4 Кбайт.
• Встроенный генератор тактовых импульсов, требующий только внешнего кварцевого резонатора или RC-цепи.
• Поддержка двух уровней прерываний (внешнее и от таймера).

Применение

Благодаря низкой стоимости, компактности и достаточной для многих задач производительности, КР1858ВМ1 нашёл широкое применение в самых разных областях.

Бытовая техника

• Микроволновые печи, стиральные машины, холодильники, телевизоры, аудиотехника (магнитофоны, радиоприёмники).
• Электронные игрушки, игровые приставки (например, «Электроника ИМ-02» и аналоги).
• Калькуляторы, электронные часы, таймеры.

Промышленная автоматика

• Программируемые логические контроллеры (ПЛК) простых систем автоматизации.
• Контроллеры станков с ЧПУ, робототехнических комплексов.
• Системы управления лифтами, конвейерами, насосами.

Военная и аэрокосмическая техника

• Бортовые системы управления ракет, самолётов, вертолётов.
• Системы управления вооружением, навигационное оборудование.
• Телеметрические системы, блоки управления агрегатами.

Измерительные приборы

• Цифровые мультиметры, частотомеры, осциллографы.
• Датчики, регистраторы данных.

Программирование

Программирование КР1858ВМ1 осуществлялось на ассемблере или машинных кодах. Для разработки использовались кросс-ассемблеры, работавшие на больших ЭВМ (например, ЕС ЭВМ) или персональных компьютерах (например, «Электроника МС 0511»). После отладки программа записывалась в масочное ПЗУ на этапе изготовления микросхемы, что делало её однократно программируемой и требовало высокой точности разработки.

Существовали также версии микроконтроллера с ультрафиолетовым стиранием (кварцевое окно в корпусе), позволявшие перепрограммировать ПЗУ. Такие микросхемы обозначались как КМ1858ВМ1 (с керамическим корпусом) и использовались для отладки и мелкосерийного производства.

Разновидности и совместимость

КР1858ВМ1 является частью более широкого семейства микроконтроллеров, совместимых с архитектурой MCS-48. В СССР выпускались следующие варианты:

• КР1858ВМ1 — базовый вариант с 1 Кбайт масочного ПЗУ.
• КМ1858ВМ1 — вариант с керамическим корпусом и кварцевым окном для УФ-стирания (EPROM).
• КР1858ВМ2 — вариант с увеличенным объёмом ПЗУ (2 Кбайт) и ОЗУ (128 байт).
• КР1858ВМ3 — вариант с 4 Кбайт ПЗУ и 256 байт ОЗУ (аналог Intel 8049).

Микроконтроллер был полностью совместим по системе команд и расположению выводов с Intel 8048, что позволяло использовать его в схемах, разработанных для зарубежного аналога.

Значение и наследие

КР1858ВМ1 стал одним из символов советской микроэлектроники 1980-х годов. Он обеспечил массовое внедрение микропроцессорного управления в бытовую технику и промышленность, что ранее было невозможно из-за дефицита и дороговизны зарубежных компонентов. Миллионы устройств, выпущенных в СССР и странах СЭВ, содержали этот микроконтроллер. Даже после распада СССР он продолжал использоваться в ремонте и производстве устаревшей техники вплоть до середины 2000-х годов. В настоящее время КР1858ВМ1 представляет интерес для ретро-энтузиастов, коллекционеров и специалистов по восстановлению старой электроники.

См. также

• Микроконтроллер
• Intel 8048
• MCS-48
• КР580ВМ80А
• Советская микроэлектроника

Источники

• Каталог микросхем. Микроконтроллеры серии 1858. — М.: Министерство электронной промышленности СССР, 1989.
• А. В. Баранов, А. Н. Гусев. Микропроцессоры и микроконтроллеры. — М.: Радио и связь, 1990.
• Техническое описание микросхемы КР1858ВМ1. — Воронежский завод полупроводниковых приборов, 1988.
• Справочник по микросхемам для цифровой электроники. — М.: Энергоатомиздат, 1991.