Freescale MC68302PV16C

Отличный выбор! Freescale MC68302PV16C — это классический и очень популярный в свое время высокоинтегрированный микроконтроллер на базе ядра Motorola 68000. Вот его подробное описание и характеристики.

Краткое описание

MC68302 — это многопротокольный процессор связи (MPC — Multiprotocol Communications Controller), созданный для задач, требующих одновременной обработки данных и управления множественными каналами связи. Он идеально подходил для сетевого оборудования (маршрутизаторы, концентраторы, мосты), телекоммуникационных систем (T1/E1, ISDN), промышленных контроллеров и систем управления.

Его ключевая особенность — три независимых программируемых канала DMA-контроллера связи (CP — Communications Processor) на базе специализированного RISC-процессора, которые разгружали основное ядро от рутинных операций передачи данных по последовательным протоколам.

Технические характеристики

1. Ядро и производительность:

• Архитектура: Ядро Motorola 68000 (32-битный внутренний, 16-битная внешняя шина данных).
• Тактовая частота: До 16 МГц (указывается в парт-номере: PV16C).
• Производительность: Около 2.5 MIPS (на 16 МГц).

2. Блоки памяти:

• Внутренняя ОЗУ (SRAM): 4 КБ двухпортовой статической памяти, используемой в основном буферами коммуникационных каналов.
• Внутренняя ПЗУ: Отсутствует.
• Адресное пространство: 16 МБ (24-битная адресная шина).
• Контроллер внешней памяти: Встроенный, с возможностью настройки циклов ожидания и размера банков (8/16 бит).

3. Коммуникационные возможности (главное преимущество):

• Коммуникационный процессор (CP): Выделенный 16-битный RISC-процессор, управляющий тремя каналами DMA с буферизацией (IDMA, BDMA, SDMA).
• Последовательные интерфейсы:
  • SCC (Serial Communications Controller) x3: Каждый может быть независимо сконфигурирован для поддержки протоколов: UART, HDLC/SDLC, LAP-B (X.25), LAP-D (ISDN), AppleTalk (DDP), прозрачный режим (Bisync).
  • SMC (Serial Management Channel) x2: Упрощенные контроллеры, обычно работают как UART (для служебного канала, управления модемом и т.д.).
  • SPI (Serial Peripheral Interface): 1 канал.
• Контроллер прерываний: Встроенный программируемый контроллер (IPL) с поддержкой до 128 источников прерываний (включая все коммуникационные и таймеры).

4. Таймеры и системная логика:

• Программируемый таймер (Timer): 16-битный, с 4-мя режимами работы (захват/сравнение, PWM, счетчик событий).
• Системный таймер (System Integration Module - SIM): Включает часы реального времени, watchdog-таймер, логику сброса и генерации тактовых частот.
• Контроллер шины: Генерация циклов чтения/записи, арбитраж для многопроцессорных систем.

5. Общие характеристики:

• Напряжение питания: +5 В (TTL-уровни).
• Техпроцесс: CMOS.
• Тип корпуса: Обычно PQFP-132 (Plastic Quad Flat Pack) или PGA-132.
• Температурный диапазон: Коммерческий (0°C до +70°C). Существовали и индустриальные версии.

Парт-номера (Part Numbers) и модификации

Базовый парт-номер содержит информацию о модели, температуре, частоте и корпусе.

• MC68302RC16C: Стандартная версия, 16 МГц, коммерческий диапазон, корпус PGA.
• MC68302RC20C: То же, но на 20 МГц.
• MC68302PV16C: Ваша модель. "P" — корпус PQFP-132, "V" — коммерческий температурный диапазон, "16" — частота 16 МГц, "C" — специфический суффикс ревизии/производства.
• MC68302PV20C: Аналог на 20 МГц в PQFP.
• MC68302VI20C: Индустриальный диапазон (-40°C до +85°C), 20 МГц, PQFP.
• MC68302FC16C: Версия с корпусом PGA-132.

Ревизии: Микросхема имела несколько масочных ревизий (например, 1D, 2D, 3E). Ревизии могли исправлять ошибки (errata) и вносить небольшие улучшения. Это важно при замене.

Совместимые и аналогичные модели

1. Прямые аналоги и последующие версии от Freescale/NXP:

• MC68302AI (Integrated): Улучшенная версия с увеличенной до 8 КБ внутренней SRAM.
• MC68EN302: "Энергоэффективная" версия с пониженным энергопотреблением (3.3 В), улучшенным ядром 68EC000 и дополнительными периферийными модулями (например, контроллер Ethernet MII). Является функционально совместимым с программным обеспечением для 68302, но требует внимания к различиям в адресации и напряжению.
• MC68306: Упрощенная версия (без коммуникационного процессора CP), больше подходит для встроенных приложений общего назначения.
• Серия ColdFire: Архитектурное развитие M68k. Не является прямой заменой, но предлагает значительно более высокую производительность и современную периферию. Для миграции требуется портирование кода.

2. Совместимые модели от других производителей: Прямых клонов от других вендоров не было, но существовали микроконтроллеры с аналогичной нишей:

• Intel 80186 + 8274/8251: Связка процессора и отдельного UART/контроллера связи, но без такой же степени интеграции.
• Zilog Z80 + Z85C30: Аналогично, для менее требовательных задач.
• Более современные аналоги: Сегодня аналогичную функциональность (множество последовательных портов + Ethernet) предлагают микроконтроллеры на ядрах ARM (например, STM32F4/F7/H7 серии, NXP i.MX RT, Microchip SAM E/S/V серии) или RISC-V.

3. Совместимость в рамках семейства:

• Внутри семейства 68302: Микросхемы с разной частотой (16/20 МГц) и корпусом (PGA, PQFP) обычно функционально совместимы на уровне пинов (pin-to-pin), если позволяет разводка платы и тепловой режим. Замена на более быструю (16 -> 20 МГц) часто возможна, обратная — тоже, но с потерей производительности.
• Переход с 68302 на 68EN302: Требует пересмотра схемы питания (3.3В), тактовой схемы и, возможно, небольших правок в коде инициализации.

Вывод

MC68302PV16C был революционным для своего времени решением, объединив мощное ядро 68000 с гибкой коммуникационной подсистемой. Сегодня он считается устаревшим, но продолжает использоваться в legacy-оборудовании, где важна долгосрочная поддержка и замена "в лоб". Для новых разработок следует рассматривать современные 32-битные микроконтроллеры.