Freescale MPC8270VRMIBA

Отличный выбор! MPC8270 — это легендарный и очень мощный процессор для встраиваемых систем своего времени. Вот подробное описание и технические характеристики.

Общее описание Freescale MPC8270VRMIBA

MPC8270 — это высокопроизводительный 32-битный микропроцессор для телекоммуникационного и сетевого оборудования, построенный на ядре PowerPC e300c3 (архитектура PowerPC G2_LE). Это система-на-кристалле (SoC), которая объединяет на одном чипе процессорное ядро, богатый набор периферийных контроллеров и коммуникационных процессоров, что делало его идеальным для маршрутизаторов, коммутаторов, межсетевых экранов, контроллеров базовых станций и промышленных систем управления.

Ключевая особенность — наличие двух мощных коммуникационных процессоров (CPM) на базе RISC, которые разгружают основное ядро, обрабатывая протоколы связи. Это позволяет эффективно работать с множеством интерфейсов одновременно.

Суффикс в партномере VRMIBA:

• V: Диапазон напряжения питания ядра (обычно 1.8В для ядра, 3.3В для ввода-вывода).
• R: Корпус — PBGA (Plastic Ball Grid Array).
• M: Температурный диапазон — Промышленный (-40°C до +105°C). Это критически важный параметр, отличающий его от коммерческих версий.
• IBA: Обозначение корпуса и варианта поставки (точное количество выводов и тип корпуса). В данном случае — 456-контактный PBGA.

Технические характеристики

1. Процессорное ядро:

• Архитектура: PowerPC e300c3 (совместим с PowerPC 603e).
• Тактовая частота: До 266 МГц (для модели MPC8270VRMIBA конкретная частота указывается в полном коде заказа, но серия поддерживает диапазон до 266 МГц).
• Производительность: До 410 MIPS (при 266 МГц).
• Суперскалярное исполнение: Может выполнять до трех инструкций за такт.
• Кэш-память:
  • Кэш инструкций L1: 16 КБ
  • Кэш данных L1: 16 КБ
  • Встроенная кэш-память L2 (SRAM): до 64 КБ (может быть сконфигурирована как память или кэш).

2. Коммуникационный процессор (CPM - Communications Processor Module):

• Включает два независимых 32-битных RISC-процессора.
• Выполняет обработку протоколов, освобождая основное ядро.
• Поддерживает широкий спектр интерфейсов и контроллеров:
  • 3x Fast Serial Communications Controllers (FCC): Поддерживают высокоскоростные протоколы: 10/100 Мбит/с Ethernet (MII), ATM (до 155 Мбит/с), HDLC, Transparent.
  • 2x Serial Communications Controllers (SCC): Поддерживают UART, HDLC, SDLC, LocalTalk, IrDA, Ethernet 10 Мбит/с.
  • 2x Serial Management Controllers (SMC): UART, прозрачный режим.
  • 1x Serial Peripheral Interface (SPI).
  • 1x I²C (Inter-Integrated Circuit) Controller.
  • 4x General-Purpose Timers.
  • Порт параллельного ввода-вывода (Parallel I/O).

3. Системный интерфейс:

• Контроллер памяти (UMA - Unified Memory Controller):
  • Поддержка различных типов памяти: SDRAM, SRAM, Flash (EPROM, EEPROM), ROM.
  • До 8 банков памяти, каждый индивидуально настраивается.
• Шина: 32-битная мультиплексированная адрес/данные.
• Контроллер прерываний: Программируемый контроллер прерываний (EPIC).

4. Периферия и дополнительные функции:

• Контроллер DMA (IDMA - Independent DMA): 4 канала.
• Контроллер прерываний: Программируемый (EPIC).
• Системный таймер/Сторожевой таймер.
• Режимы пониженного энергопотребления (Doze, Nap, Sleep).

5. Электрические и физические параметры:

• Напряжение ядра: 1.8В ±5%.
• Напряжение ввода-вывода: 3.3В ±5%.
• Корпус: 456-контактный PBGA.
• Температурный диапазон: Промышленный (-40°C до +105°C).

Парт-номера (Part Numbers) и совместимые модели

MPC8270 является частью большого семейства. Парт-номер формируется как MPC8270xxxxx, где суффикс указывает на частоту, корпус и температурный диапазон.

Примеры парт-номеров для MPC8270:

• MPC8270VRMIBA — Промышленной температурный диапазон, корпус PBGA-456.
• MPC8270CVRMIBA — Аналогично, но, возможно, с пересмотренным степпингом ядра.
• MPC8270CVVUPE — Коммерческий температурный диапазон (0°C до +105°C), корпус PBGA-480.
• MPC8270VVMIBA — Коммерческий диапазон, PBGA-456.

Ближайшие совместимые и альтернативные модели в семействе:

1. MPC8260 / MPC8265 / MPC8266 — Предшественники. Имеют одно ядро CPM, более низкую производительность. Прямая совместимость по выводам (pin-to-pin) зависит от конкретного корпуса, но архитектурно очень близки. MPC8270 часто рассматривается как апгрейд для MPC8260.
2. MPC8271 / MPC8272 — Модели с интегрированным контроллером PCI (отсутствует в базовом MPC8270). MPC8272 также имеет加密-ускоритель (Security Engine). Являются логическим развитием линейки.
3. MPC8280 — Более продвинутая модель с ядром e300c4 (до 450 МГц), улучшенным CPM и интегрированным USB. Не является прямой заменой по выводам, но программно совместим на уровне ядра.
4. MPC834x (Family "E300") — Семейство с фокусом на коммутацию и маршрутизацию, также на ядре e300. Имеет другую периферию (например, контроллер Gigabit Ethernet).
5. Модели от NXP (после поглощения Freescale): Современные аналоги — процессоры семейства QorIQ P1/P2 (например, P1010, P1020), которые основаны на ядре e500v2 и архитектурно являются развитием идей MPC82xx, но уже не являются прямой заменой по выводам или программному коду без существенной адаптации.

Важное замечание по совместимости: При замене необходимо учитывать не только логическую, но и аппаратную совместимость (корпус, распиновка, тактовая частота, поддержка памяти) и температурный диапазон. MPC8270VRMIBA с промышленным диапазоном нельзя напрямую заменить на коммерческую версию в жестких условиях эксплуатации.

Этот процессор был флагманом своего времени и до сих пор используется в множестве ответственных промышленных и телекоммуникационных систем благодаря своей надежности и мощным коммуникационным возможностям.