Freescale MC68302FC16C

Отличный выбор! Freescale MC68302FC16C — это легендарный и очень популярный в свое время высокоинтергрированный микроконтроллер/микропроцессор на базе ядра MC68000.

Вот подробное описание, технические характеристики и информация о совместимости.

Краткое описание

MC68302FC16C — это "Integrated Multiprotocol Processor" (IMP), разработанный компанией Freescale (ныне NXP Semiconductors). Его ключевая идея — объединить мощное 32-битное/16-битное процессорное ядро MC68EC000 (аналог 68000, но с 16-битной внешней шиной данных) с набором специализированных периферийных контроллеров, ориентированных на телекоммуникационные и сетевые приложения.

Основная "фишка" чипа — тройка независимых программируемых контроллеров последовательной связи (Serial Communication Controllers - SCC), каждый из которых мог быть сконфигурирован для поддержки широкого спектра протоколов. Это делало его идеальным решением для маршрутизаторов, мостов, коммутаторов, концентраторов, контроллеров ISDN, мультиплексоров и другого сетевого оборудования.

Ключевые технические характеристики

1. Процессорное ядро:

   • Ядро MC68EC000 (полная совместимость с MC68000).
   • Тактовая частота: 16 МГц (суффикс C16 в маркировке указывает на 16 МГц).
   • Архитектура: 32-битная внутренняя, 16-битная внешняя шина данных, 24-битная шина адреса (до 16 МБ адресного пространства).
   • Бесперебойное выполнение: нет конвейера, что упрощает расчет времени выполнения команд.

2. Память:

   • Встроенная ОЗУ (RAM): 2 КБ статической памяти общего назначения.
   • Встроенная ПЗУ (ROM): Отсутствует (используется внешняя память программ и данных).
   • Контроллер прерываний: Встроенный программируемый контроллер прерываний на 25 источников.
   • Контроллер DMA: Встроенный контроллер IDMA (Independent DMA) для высокоскоростного обмена данными без нагрузки на CPU.

3. Последовательные интерфейсы (главная особенность):

   • Три (3) независимых SCC: Каждый может быть настроен под один из протоколов:
     • HDLC/SDLC (High-Level Data Link Control) — основной протокол для кадров.
     • Bisync (IBM BISYNC).
     • UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) для асинхронной связи (RS-232).
     • Transparent Mode (прозрачная передача).
     • V.110 (Rate Adaptation).
   • Два (2) SMC (Serial Management Channels): Упрощенные UART-каналы для служебной связи.
   • Один (1) SPI (Serial Peripheral Interface).

4. Параллельные интерфейсы и таймеры:

   • Параллельный порт: 8-битный программируемый порт общего назначения.
   • Таймеры: 4 программируемых 16-битных таймера (три общего назначения, один — "watchdog" таймер).
   • Контроллер шины: Генерация сигналов готовности, строба и т.д. для работы с медленной периферией.

5. Системный интерфейс:

   • Шина: Мультиплексированная 16-битная шина данных/24-битная шина адреса.
   • Управление памятью: Встроенный контроллер Chip Select (до 12 линий выбора внешних устройств).
   • Арбитр шины: Поддержка режима внешнего мастера шины.

6. Технология и корпус:

   • Техпроцесс: CMOS.
   • Корпус: PQFP-132 (Plastic Quad Flat Pack, 132 вывода).
   • Напряжение питания: 5 В.
   • Температурный диапазон: Коммерческий (0°C to +70°C) (обозначение "C" в конце маркировки).

Парт-номера (Part Numbers) и варианты

Маркировка Freescale обычно следует шаблону: MC68302[Вариант][Частота][Температура][Корпус]

• MC68302FC16C — Базовая модель, 16 МГц, коммерческий диапазон, корпус PQFP-132.
• MC68302FC20C — Аналогичная, но с частотой 20 МГц.
• MC68302FC25C — Аналогичная, но с частотой 25 МГц.
• MC68302FE16C — Версия с корпусом TQFP-128 (Thin Quad Flat Pack).
• MC68302FH16C — Версия с корпусом PGA-144 (Pin Grid Array).
• MC68302RC16C — Ревизия "R" (обновленная версия кристалла, часто с исправлениями ошибок).
• MC68302xxxB — Суффикс "B" обозначает индустриальный температурный диапазон (-40°C to +85°C).

Важно: Буква "F" в позиции после "302" (например, FC16) часто указывает на корпус PQFP. Буква "C" в конце — на коммерческий температурный диапазон.

Совместимые и аналогичные модели

1. Прямые аналоги и более поздние версии от Freescale/NXP:

   • MC68360 (QUICC) — Прямой и более совершенный преемник. Имеет то же ядро 68EC000, но добавлено больше SCC (до 7), больше ОЗУ (4 КБ), более продвинутый RISC-контроллер для обработки протоколов связи. Является логичной заменой при модернизации.
   • MC68EN360 — Версия 68360 со встроенным контроллером Ethernet (10 Mbps).
   • MC68340 — Другой популярный микроконтроллер семейства 68000, но с акцентом на управление (богатая периферия, таймеры, но нет множества SCC). Не является прямой заменой для сетевых задач.

2. Совместимые процессоры от других производителей:

   • Motorola — Исходный производитель, прежде чем подразделение стало Freescale. Чипы Motorola MC68302 абсолютно идентичны.
   • NXP Semiconductors — После выделения Freescale из Motorola, а затем поглощения NXP, чипы продолжали выпускаться под брендом NXP. NXP MC68302 — это тот же самый чип.

3. Совместимость на уровне ядра:

   • Любой процессор/микроконтроллер с ядром MC68000, MC68EC000, MC68HC000, MC68HC001 является программно-совместимым на уровне исходного кода (ассемблер, C). Однако для замены в существующей плате необходимо учитывать полную совместимость по выводам (pin-to-pin) и наличие необходимой периферии. Прямой заменой по выводам для 68302 может быть только его более новая ревизия (например, R-версия) или, в некоторых случаях, 68360 в том же корпусе, но это требует тщательной проверки даташитов.

Области применения (в прошлом и настоящем)

• Контроллеры коммутации каналов и пакетов (Frame Relay, X.25).
• Маршрутизаторы и мосты начального уровня.
• Концентраторы (Hub) и сетевые карты.
• Оборудование ISDN (NT, TA).
• Контроллеры удаленного доступа (RAC).
• Промышленные сетевые шлюзы.

Заключение: MC68302FC16C — это исторически важный и очень успешный чип, который заложил основы для целого семейства встраиваемых сетевых процессоров. Сегодня он считается устаревшим для новых разработок, но продолжает использоваться для поддержки и ремонта старого промышленного и телекоммуникационного оборудования. Его прямое наследие прослеживается в более современных микроконтроллерах на архитектуре ColdFire и Power Architecture от NXP.