Freescale MC68349

Отличный выбор! MC68349 — это уникальный и мощный микроконтроллер/процессор из легендарного семейства Freescale (ныне NXP) 68k, который занимает особую нишу между чисто процессорными и микроконтроллерными решениями.

Описание MC68349 "Интегрированный процессор связи" (ICP — Integrated Communications Processor)

MC68349 — это не просто процессор, а система-на-кристалле (SoC), разработанная специально для сложных встроенных систем, требующих интенсивной обработки коммуникационных протоколов и управления периферией. Его ключевая особенность — архитектура "два ядра в одном":

1. Главное процессорное ядро (CPU32): Это усовершенствованная 32-битная версия ядра MC68020 с набором команд MC68EC020, работающая на частотах до 25 МГц. Оно отвечает за выполнение прикладного кода и общее управление системой.

2. Сопроцессор связи (CP): Второе, независимое ядро на базе MC68302 (сам по себе являющегося коммуникационным контроллером). Это ядро специализируется на обработке протоколов канального уровня (HDLC, SDLC, LAPB, LAPD, SS#7, PPP и др.) и управлении коммуникационными периферийными модулями, полностью разгружая главное ядро.

Основная идея: Главное ядро (CPU32) работает с прикладными задачами (ОС, интерфейс пользователя, логика управления), в то время как коммуникационный процессор (CP) полностью берёт на себя всю тяжёлую работу по приёму/передаче данных по множеству каналов, сбору/разбору пакетов и обработке протоколов. Это делает MC68349 идеальным решением для шлюзов, маршрутизаторов, мультиплексоров, контроллеров базовых станций, промышленных систем управления сетями конца 80-х — 90-х годов.

Технические характеристики

• Архитектура: 32-битная (внутренние регистры и шины данных).
• Ядро процессора: CPU32 (совместимое с MC68020/MC68EC020).
• Тактовая частота: До 25 МГц (версии 16, 20, 25 МГц).
• Память:
  • Встроенная ОЗУ (SRAM): 4 КБ высокоскоростной статической памяти (можно использовать как кэш, буфер или общую память).
  • Встроенное ПЗУ (ROM): нет. Требует внешней памяти для кода.
  • Адресное пространство: 4 ГБ (32-битная шина адреса).
• Коммуникационный процессор (CP):
  • Ядро на базе MC68302 (16-битный CPU + RISC-контроллер последовательной связи SCC).
  • Три универсальных последовательных контроллера (SCC). Каждый может быть сконфигурирован для поддержки множества протоколов: HDLC/SDLC, LAPB, LAPD, SS#7, AppleTalk, UART (асинхронный), Bisync, прозрачный режим.
  • Два универсальных последовательных приемопередатчика (SMC) для простых протоколов (UART, прозрачный режим).
  • Контроллер прерываний (CIP).
• Системные модули:
  • Модуль системной интеграции (SIM): Контроллер сброса, защиты, часов реального времени, периодического прерывания, watchdog-таймер.
  • Модуль контроллера прерываний (CIM): 7-уровневый контроллер прерываний с авто-векторизацией.
  • Модуль чип-селектов (CSM): 12 программируемых сигналов выбора микросхем для подключения внешней памяти и периферии.
• Таймеры: Четыре 16-битных таймера общего назначения.
• Шина: Параллельная 32-битная (не мультиплексированная) шина адреса и 16-битная шина данных.
• Потребление: Типичное для CMOS-технологии своего времени, но относительно высокое по современным меркам.
• Корпус: Как правило, 132-контактный PQFP (Plastic Quad Flat Pack).

Парт-номера (Part Numbers)

Парт-номера формировались по маске MC68349xxxV, где xxx — обозначение частоты и варианта исполнения.

• MC68349FE25V — Версия с частотой 25 МГц.
• MC68349FE20V — Версия с частотой 20 МГц.
• MC68349FE16V — Версия с частотой 16 МГц.
• MC68349FC25V / MC68349FC20V / MC68349FC16V — Коммерческий температурный диапазон (0°C to +70°C).
• MC68349FE25V / MC68349FE20V / MC68349FE16V — Расширенный температурный диапазон (-40°C to +85°C). Буква E часто указывает на Industrial/Extended grade.

Также могли существовать версии с буквой C (например, MC68349FC16V), обозначающие коммерческий температурный диапазон.

Совместимые и альтернативные модели

Прямых аналогов "один-в-один" не существует из-за уникальной двухъядерной архитектуры. Однако его можно рассматривать в контексте семейств:

1. Предшественники / Базовые компоненты:

   • MC68302 — Это, по сути, и есть коммуникационный процессор внутри MC68349, но выполненный как отдельная микросхема с 16-битным ядром 68000/68008. MC68349 = CPU32 + MC68302 + дополнительные модули.
   • MC68EC020 — Процессорное ядро, очень близкое к CPU32 по производительности и системе команд.

2. Последователи и микроконтроллеры общего назначения семейства 68k/ColdFire:

   • Серия MC68360 (QUICC): Прямой эволюционный наследник концепции. Более мощный, с улучшенным коммуникационным процессором (CPM), частотами до 50 МГц, большим объемом встроенной ОЗУ. MC68360 — самый логичный апгрейд с похожей архитектурой.
   • Серия MC68EN360 (QUICC-II): Еще более совершенная версия QUICC, с поддержкой Ethernet (FEC), PCI и повышенной производительностью.
   • Серия ColdFire: Позднейшая 32-битная архитектура, унаследовавшая идеологию 68k, но с более современным RISC-подобным ядром. Например, MCF5272, MCF5282 — имеют интегрированные коммуникационные модули (Ethernet, USB), но уже не имеют отдельного коммуникационного процессора в стиле QUICC.

3. Для замены в legacy-проектах: Если требуется замена вышедшего из строя MC68349 в старом оборудовании, искать нужно именно MC68349 на вторичном рынке (eBay, специализированные поставщики) или его прямого наследника MC68360, если перепроектирование платы допустимо.

Итог: MC68349 — это культовая микросхема для эпохи расцвета специализированных сетевых устройств, блестящий пример аппаратной разгрузки и интеграции. Его наследие продолжается в более современных микроконтроллерах QUICC и ColdFire от NXP.