Freescale MC68306FC16B

Отличный выбор! MC68306 — это очень известный и популярный микроконтроллер (вернее, интегрированный процессор) эпохи конца 80-х — 90-х годов от Freescale (ныне NXP), который широко использовался в сетевом оборудовании, принтерах, промышленных контроллерах и коммуникационных устройствах.

Вот подробное описание и технические характеристики для MC68306FC16B.

Общее описание MC68306 (Integrated Processor Unit - IPU)

MC68306 — это не просто микроконтроллер, а система-на-кристалле (SoC), построенная на базе ядра CPU32 (усовершенствованная 32-битная версия знаменитого процессора Motorola 68000). Его ключевая особенность — высокая степень интеграции: на одном кристалле собраны процессор, память, таймеры и специализированные контроллеры периферии, что минимизировало количество внешних компонентов в устройствах.

Основная философия: предоставить готовое решение для встраиваемых систем, требующих работы с последовательными протоколами (HDLC, UART) и управления внешней памятью.

Расшифровка маркировки MC68306FC16B:

• MC — Motorola Semiconductor (позже Freescale, сейчас NXP).
• 68306 — базовое обозначение семейства.
• F — Корпус типа QFP (Quad Flat Package).
• C — Коммерческий температурный диапазон (0°C до +70°C). Вариант "V" означал расширенный промышленный диапазон (-40°C до +85°C).
• 16 — Тактовая частота ядра: 16 МГц.
• B — Ревизия или уровень спецификации (обычно указывает на улучшения или исправления).

Ключевые технические характеристики MC68306FC16B

1. Ядро процессора:

• Тип: CPU32 (аналогично MC68020, но с набором команд MC68010).
• Архитектура: 32-битная внутренняя, 16-битная внешняя шина данных.
• Тактовая частота: 16 МГц.
• Производительность: ~ 2.8 MIPS (при 16 МГц).

2. Встроенная память:

• ОЗУ (SRAM): 2 Кбайт (быстрая статическая память).
• ПЗУ/Flash: Нет (требует внешней памяти для кода и данных).

3. Встроенные модули и периферия: Это главное преимущество 68306. На кристалле интегрированы:

• Модуль системной интеграции (SIM): Генератор часов, контроллер прерываний, watchdog-таймер, чип-селекты (до 8) для работы с внешней памятью (SRAM, ROM, Flash) и периферией.
• Модуль DMA (IDMA): Два независимых канала прямого доступа к памяти для высокоскоростного обмена данными без нагрузки на CPU.
• Модуль последовательных коммуникаций (SCM):
  • Два канала SCC (Serial Communication Controller): Каждый может быть сконфигурирован для поддержки протоколов HDLC/SDLC, PPP, AppleTalk (LocalTalk), UART (async/sync). Критически важно для сетевых интерфейсов (например, ISDN, маршрутизаторы).
  • Один канал SMC (Serial Management Channel): Упрощенный UART для управления или обмена данными.
  • Один канал SPI (Serial Peripheral Interface): Для связи с датчиками, EEPROM, LCD и т.д.
• Модуль таймеров (TPM): Четыре 16-битных программируемых таймера/счетчика.

4. Управление внешней памятью:

• Шина: Мультиплексированная адресная (24 бита -> 16 Мбайт адресного пространства) и шина данных (16 бит).
• Встроенный контроллер DRAM: Позволяет напрямую подключать динамическую память (до 4 банков) без внешнего контроллера, что значительно удешевляло систему.

5. Электрические характеристики:

• Напряжение питания: 5.0 В ±10% (типично для логики того времени).
• Потребляемая мощность: ~ 400 мА (типовое, на 16 МГц).
• Корпус: PQFP-132 (Plastic Quad Flat Pack, 132 вывода).

Парт-номера (Part Numbers) и совместимые модели

Семейство MC68306 имело несколько вариантов, отличающихся частотой, температурным диапазоном, корпусом и наличием/отсутствием DRAM-контроллера.

Прямые аналоги и варианты MC68306:

• MC68306FC16 — базовая версия на 16 МГц (коммерческий диапазон, QFP).
• MC68306FE16B — корпус PGA (Pin Grid Array), 16 МГц.
• MC68306FC20 — версия на 20 МГц.
• MC68306FV16 / MC68306FV20 — версии с промышленным (расширенным) температурным диапазоном (-40°C to +85°C).
• MC68EN306 — "Экономичная" (Economy) версия. Ключевое отличие: НЕТ встроенного контроллера DRAM. Использовался в системах только со статической памятью (SRAM/ROM). Более дешевый и распространенный вариант.
  • MC68EN306CA16B, MC68EN306CA20 — аналогичные варианты по частоте и корпусам.

Совместимые/Конкурирующие модели от Motorola/Freescale:

• MC68302 — Предшественник 68306. Более ранняя, менее интегрированная версия с другим набором периферии (больше акцента на коммуникации). Широко использовался в модемах и мультиплексорах.
• MC68330/68331/68332/68333/68334 (семейство CPU32) — Близкие по ядру CPU32, но с другой периферией (часто — модуль Time Processor Unit - TPU для управления двигателями, более развитые таймеры). 68330/331 не имеют коммуникационных контроллеров (SCC) как 306.
• MC68360 (QUICC) — Прямой и более мощный наследник 68306. Содержит уже 4 канала SCC, больше памяти, улучшенный RISC-сопроцессор для обработки коммуникационных протоколов, работает на более высоких частотах (25-50 МГц). Был невероятно популярен в сетевом оборудовании (маршрутизаторы, коммутаторы).

Общее замечание по совместимости: Программная совместимость на уровне ядра CPU32 практически полная с MC68000/010 и высокая с MC68020. Однако для работы периферии (SCC, SIM, DRAM-контроллер) требуется написание специфических драйверов, так как регистры и их организация уникальны для каждого микроконтроллера семейства M683xx. Замена одного чипа на другой (даже в пределах 68306) возможна только с учетом идентичности корпуса, частоты и суффикса (например, FC16 на FC16B обычно возможна, а на FV16 — только если гарантирован температурный режим).