Freescale MPC82XX

Конечно, вот подробное описание, технические характеристики, парт номера и совместимые модели для семейства микропроцессоров Freescale MPC82XX.

Описание

Семейство Freescale MPC82xx (также известное как PowerQUICC II) — это серия высокоинтегрированных систем-на-кристалле (SoC), предназначенных для применений в области телекоммуникаций, сетевой инфраструктуры и встраиваемых систем управления. Эти процессоры стали эволюционным развитием успешной линейки PowerQUICC (MPC8xx) и в свое время предлагали значительный прирост производительности и функциональности.

Ключевой архитектурной особенностью MPC82xx является использование двойного процессорного ядра:

1. Встроенный процессор (e300c) на архитектуре PowerPC: Это основное ядро общего назначения, основанное на ядре PowerPC G2. Оно отвечает за выполнение прикладных задач и управление системой.
2. Коммуникационный процессор (CPM или RISC Communications Processor): Это отдельное 32-битное RISC-ядро, которое освобождает основное ядро от обработки задач, связанных с периферийными интерфейсами и коммуникационными протоколами. CPM обрабатывает такие протоколы, как Ethernet, HDLC, SDLC, USB, I²C, SPI и т.д., что значительно повышает общую производительность системы в сетевых приложениях.

Благодаря этой архитектуре, MPC82xx обеспечивает высокую эффективность при обработке коммуникационных протоколов, управлении несколькими интерфейсами одновременно и является отличным решением для маршрутизаторов, коммутаторов, межсетевых экранов, контроллеров в промышленной автоматике и телекоммуникационном оборудовании.

Технические характеристики (обобщенные для семейства)

• Архитектура ядра:
  • Основное ядро: PowerPC e300c (на базе PowerPC G2), 32-битное.
  • Коммуникационный процессор: 32-битный RISC-процессор (CPM).
• Тактовая частота: Диапазон от 133 МГц до 400 МГц для основного ядра и CPM.
• Производительность: До ~400 MIPS (миллионов инструкций в секунду).
• Память:
  • Контроллер памяти: Встроенный контроллер SDRAM/DDR SDRAM (зависит от модели).
  • Кэш-память: L1-кэш инструкций и данных (обычно по 16-32 КБ каждое).
• Коммуникационные интерфейсы и периферия (интегрированы в CPM):
  • Ethernet: До 2-х контроллеров 10/100 Мбит/с (FEC - Fast Ethernet Controller).
  • Последовательные интерфейсы: Множество контроллеров для поддержки протоколов HDLC, SDLC, UART, USB 1.1.
  • Интерфейсы расширения: PCI-шина (до 64-бит, 66 МГц).
  • Другие интерфейсы: I²C, SPI, контроллер прерываний, таймеры.
• Техпроцесс: 0.13 - 0.25 мкм.
• Напряжение питания: Обычно 1.8V - 2.5V для ядра, 3.3V для I/O.

Парт номера (номенклатура чипов)

Номенклатура MPC82xx следует шаблону MPC82xxYVVUUDD, где:

• 82xx — обозначение семейства.
• Y — ревизия ядра.
• VV — обозначение корпуса.
• UU — частота ядра.
• DD — частота CPM (часто совпадает с частотой ядра).

Наиболее популярные и распространенные модели:

| Парт номер | Частота ядра / CPM | Интерфейсы (ключевые) | Корпус | Примечания | | :--- | :--- | :--- | :--- | :--- | | MPC823e | 50 - 80 МГц | 1x ETH (FEC), USB, LCD | 256 TQFP, 256 PBGA | Один из первых в серии, частота CPM до 80 МГц. | | MPC8245 | 200 - 300 МГц | 1x ETH (FEC), PCI | 256 PBGA | Имеет встроенный мост PCI-to-Memory. | | MPC8247 | 250 - 400 МГц | 1x ETH (FEC), PCI, DDR | 256 PBGA | Более высокая частота, поддержка DDR SDRAM. | | MPC8248 | 250 - 400 МГц | 2x ETH (FEC), PCI, DDR | 256 PBGA | Аналог MPC8247, но с двумя Ethernet-контроллерами. | | MPC8250 | 200 - 300 МГц | 2x ETH (FEC), PCI, 4x SERIAL | 480 TBGA | Высокий уровень интеграции, много последовательных каналов. | | MPC8255 | 200 - 300 МГц | 2x ETH (FEC), PCI, USB | 256 PBGA | Популярная модель для сетевых устройств. | | MPC8260 | 100 - 300 МГц | 2x ETH (FEC), 4x SERIAL, ATM | 480 TBGA | Флагманская модель с поддержкой ATM. | | MPC8264 | 266 - 400 МГц | 2x ETH (FEC), PCI, DDR | 516 PBGA | Высокая производительность, поддержка DDR. | | MPC8265 | 266 МГц | 2x ETH (FEC), PCI | 516 PBGA | | | MPC8266 | 300 - 400 МГц | 2x ETH (FEC), PCI, DDR | 516 PBGA | | | MPC8272 | 266 - 400 МГц | 2x ETH (FEC), PCI, DDR | 516 PBGA | Улучшенная версия MPC826x. |

Совместимые и аналогичные модели

Понятие "совместимости" для микропроцессоров обычно означает программную и аппаратную преемственность в рамках семейства или архитектуры.

1. Внутри семейства PowerQUICC II (MPC82xx):

   • Многие модели имеют схожую периферию и архитектуру CPM. Код, написанный для одного процессора (например, MPC8255), часто может быть портирован на другой (например, MPC8260) с минимальными изменениями, особенно на уровне инициализации CPM и работы с коммуникационными протоколами.
   • Прямой пин-ту-пин совместимости, как правило, нет из-за различий в корпусах и количестве выводов.

2. Предшественники (Прямая совместимость снизу вверх ограничена):

   • Freescale MPC8xx (PowerQUICC I): Архитектурно схожи (есть CPM), но ядро другое (MPC8xx используют ядро MPC8xx), поэтому требуется портирование кода.

3. Преемники (Рекомендуемая замена и модернизация):

   • Freescale MPC83xx (PowerQUICC II Pro): Прямое эволюционное развитие. Используют более современное ядро e300 (улучшенный PowerPC G2), поддерживают DDR2, PCI Express, Gigabit Ethernet, SATA и работают на более высоких частотах. Являются основной рекомендацией для новых разработок взамен MPC82xx.
     • Примеры: MPC8349E, MPC8360E.
   • Freescale/NXP QorIQ P1/P2系列: Более современные процессоры для сетевых применений начального уровня, сохраняющие преемственность архитектуры.
     • Примеры: P1010, P1020 (с двумя ядрами e500).

4. Аналоги от других производителей:

   • В свое время прямыми конкурентами были процессоры с архитектурой MIPS (например, от компаний Broadcom, Cavium (ныне Marvell), Ralink) и ARM, которые использовались в схожих сетевых и телекоммуникационных устройствах. На сегодняшний день архитектура ARM доминирует в этом сегменте.

Важное примечание

Компания Freescale была поглощена NXP Semiconductors в 2015 году. Поэтому вся техническая документация, поддержка и продажи теперь осуществляются через NXP. На официальном сайте NXP можно найти даташиты, руководства пользователя и оценочные комплекты для этих процессоров.