Freescale MC68340AG25E

Отличный выбор! MC68340 — это один из самых популярных и удачных микроконтроллеров семейства M68k, широко использовавшийся в промышленной автоматике, сетевом оборудовании, принтерах и телекоммуникациях в 1990-х и начале 2000-х годов.

Вот подробное описание и технические характеристики для модели MC68340AG25E, а также информация о совместимости.

Общее описание MC68340

MC68340 — это высокоинтегрированный 32-битный микроконтроллер (или микропроцессор с интегрированными периферийными модулями) на базе ядра CPU32. CPU32 — это усовершенствованная версия процессора Motorola 68020, оптимизированная для встроенных приложений. Ключевой особенностью MC68340 является наличие на кристалле двух независимых DMA-контроллеров (IDMA), что делает его идеальным для задач с интенсивным обменом данными.

Основное назначение: Встраиваемые системы, требующие высокой вычислительной мощности, сложной периферии и прямого доступа к памяти без нагрузки на ЦПУ.

Технические характеристики MC68340AG25E

Расшифровка маркировки:

• MC — Motorola (производитель, позже Freescale, сейчас NXP).
• 68340 — базовое обозначение семейства.
• A — ревизия ядра и набора функций (версия A).
• G — тип корпуса: 132-контактный PQFP (Plastic Quad Flat Pack).
• 25 — тактовая частота: 25 МГц.
• E — температурный диапазон: Промышленный (-40°C до +85°C). Вариант "C" — коммерческий (0°C до +70°C).

Ядро и производительность:

• Архитектура: 32-битная, семейство M68000.
• Ядро: CPU32 (на базе 68020 с упрощенным набором команд, как у 68030).
• Тактовая частота: 25 МГц.
• Производительность: ~ 4-5 MIPS (миллионов инструкций в секунду).

Память:

• Кэш: 256-байтный инструкционный кэш.
• Внутренняя память: Отсутствует (в отличие от более поздних микроконтроллеров). Требует внешней памяти.
• Контроллер памяти: Встроенный модуль System Integration Module (SIM), который включает:
  • Чип-селекты (Chip Selects): 8 программируемых сигналов выбора внешних устройств.
  • Контроллер DRAM (опционально, требует внешних мультиплексоров адреса).
  • Контроллер прерываний.
  • Сторожевой таймер (Watchdog Timer).
  • Схема сброса и тактирования.

Периферийные модули:

• Два независимых DMA-контроллера (IDMA): Главная особенность микросхемы. Каждый канал может работать параллельно с ЦПУ, осуществляя высокоскоростной обмен данными между памятью и периферией.
• Модуль последовательных коммуникаций (SCM): Содержит:
  • Два канала UART (асинхронный, типа 68681 DUART) с поддержкой режимов: UART, HDLC, прозрачный (Bisync).
  • Буферы FIFO (до 16 байт).
• Таймеры:
  • 16-битный системный таймер с 4-канальным модулем Timer Processor Unit (TPU) — программируемый таймер для сложных операций (генерация ШИМ, захват/сравнение, счет).
  • Таймер-периодного прерывания (PIT).
• Порты ввода/вывода: До 31 линии общего назначения (GPIO), многие из которых мультиплексированы с другими функциями.

Электрические характеристики:

• Напряжение питания: 5.0 В ±10% (однополярное).
• Потребление: ~ 300-400 мА (типичное, на 25 МГц).

Парт-номера (Part Numbers) и совместимые модели

Модели различаются по частоте, корпусу, температурному диапазону и ревизии.

Прямые аналоги MC68340AG25E (тот же набор функций, 25 МГц):

• MC68340AG25C — Коммерческий температурный диапазон (0°C to +70°C).
• MC68340AI25L — Корпус 132-контактный TQFP (Thin QFP), промышленный диапазон. Более тонкий вариант.
• MC68340AI25C — TQFP, коммерческий диапазон.

Другие частоты в том же семействе 68340 (Revision A):

• MC68340AG16E/C — 16 МГц, PQFP.
• MC68340AG20E/C — 20 МГц, PQFP.
• MC68340AG33E/C — 33 МГц, PQFP (максимальная частота для версии A).

Совместимые модели (функционально аналогичные, но с отличиями):

1. MC68330 — "Младший брат" 68340. Имеет такое же ядро CPU32, но вместо двух IDMA содержит модуль обработки прерываний (IP) и только один канал UART. Прямой пин-в-пин и программно совместим по ядру, но не подходит для замены в системах, использующих DMA.
2. MC68331 — Развитие 68330, добавлен модуль генерации ШИМ (PWM). Также совместим по ядру.
3. MC68332 — Значительно более продвинутая модель. Имеет ядро CPU32+ (быстрее), встроенную флеш-память, модуль обработки времени (Time Processor Unit - TPU) с 16 каналами. Не является прямой заменой 68340, но представляет следующее поколение для более сложных задач.
4. MC68360 (QUICC) — "Старший брат" и эволюционное развитие. Содержит мощный коммуникационный процессор RISC (CPM) для управления множеством последовательных протоколов (Ethernet, HDLC, UART и т.д.). Использовался в маршрутизаторах и сетевом оборудовании. Значительно сложнее и функциональнее.

Важное замечание по совместимости: MC68340AG25E совместим сверху-вниз по частоте (можно заменить на 16 или 20 МГц версию, если не требуется полная производительность) при условии совпадения корпуса и температурного диапазона. Замена на модели других семейств (68330, 68332) требует серьезной переработки схемы и ПО из-за различий в периферии и расположении выводов.

Области применения (исторические и актуальные):

• Промышленные контроллеры (ЧПУ, ПЛК).
• Сетевое оборудование (маршрутизаторы, мосты, модемы).
• Принтеры и копиры высокого класса.
• Медицинское оборудование.
• Авионика и военная техника (в стойких к температуре версиях).
• Телекоммуникационные системы (мультиплексоры, контроллеры базовых станций).

Сегодня MC68340 считается устаревшим (End-of-Life), но продолжает использоваться в долгоживущих промышленных системах, где важна ремонтопригодность и сохранение парка оборудования.