Freescale MPC8541EVTALF

Отличный выбор! Freescale MPC8541EVTALF — это высокопроизводительный процессор для встраиваемых систем и сетевого оборудования, который в свое время был флагманом линейки PowerQUICC III. Вот подробное описание и технические характеристики.

Краткое описание

MPC8541 — это системный контроллер (SoC) на архитектуре Power Architecture e500 v1 (32-бит). Он ориентирован на применение в требовательных сетевых и телекоммуникационных устройствах, таких как маршрутизаторы, коммутаторы, медиашлюзы, контроллеры базовых станций, а также в промышленных системах управления.

Ключевая особенность — интегрированный коммутационный процессор CPM (Communications Processor Module) на отдельном ядре RISC, который разгружает основное ядро e500, обрабатывая задачи, связанные с коммуникационными интерфейсами (Ethernet, TDM, HDLC и т.д.).

Суффикс EVTALF в партномере означает:

• E – Extended температурный диапазон (-40°C до +105°C, корпусная температура).
• V – Версия ядра (маска ревизии).
• T – Корпус TBGA (Thermal Enhanced Ball Grid Array).
• AL – Частота ядра 667 МГц.
• F – Частота интерфейса DDR 333 МГц (DDR667).

Технические характеристики

1. Основное процессорное ядро (Core Complex):

• Архитектура: Power Architecture e500 v1 (32-бит).
• Тактовая частота: 667 МГц.
• Конвейер: Суперскалярный, 7-ступенчатый.
• Кэш-память:
  • L1-кэш инструкций: 32 КБ.
  • L1-кэш данных: 32 КБ.
• Встроенный контроллер памяти: Поддержка кэшируемой внешней памяти второго уровня (L2) до 512 КБ (конфигурируется как SRAM или кэш).

2. Коммуникационный процессор (CPM):

• Тип: Отдельное 32-битное RISC-ядро (CPM).
• Частота: Работает на частоте системной шины.
• Назначение: Обработка периферийных коммуникационных интерфейсов, освобождая основное ядро.
• Поддерживаемые протоколы и интерфейсы:
  • 3 контроллера Gigabit Ethernet (с поддержкой SGMII и TBI).
  • 2 контроллера 10/100 Мбит Fast Ethernet (MII).
  • Два контроллера Serial RapidIO (версия 1.1, до 2.5 Гбод).
  • Два контроллера PCI/PCI-X (32/64-бит, до 133 МГц).
  • Контроллер интерфейса локальной шины (Local Bus) для подключения ПЗУ, флеш-памяти, FPGA.
  • Два контроллера UART.
  • Контроллер I²C.
  • Два контроллера DMA.

3. Подсистема памяти:

• Контроллер DDR SDRAM: 32-битная шина (DDR1/2).
• Частота памяти: 333 МГц (DDR667).
• Поддерживаемые типы: DDR1 (до 400 МГц) и DDR2 (до 533 МГц) в зависимости от ревизии.
• ECC: Поддержка кода коррекции ошибок (ECC).

4. Системная шина и производительность:

• Системная шина: 64-битная, с пропускной способностью до 667 МТ/с.
• Пропускная способность: Высокая производительность в сетевых задачах, ориентированная на обработку пакетов.

5. Техпроцесс и корпус:

• Техпроцесс: 90 нм.
• Корпус: 783-контактный TBGA.
• Потребление: Типичное ~4.5 Вт (зависит от нагрузки).

6. Температурный диапазон:

• Промышленный (Industrial): -40°C до +105°C (температура на корпусе). Это делает чип пригодным для работы в суровых условиях.

Парт-номера (Part Numbers) и совместимые модели

Парт-номер формируется по схеме: MPC8541 [Ревизия] [Частота] [Корпус] [Температура].

Основные варианты MPC8541:

• MPC8541CVTALF – Частота ядра 667 МГц, DDR 333 МГц, корпус TBGA, коммерческий температурный диапазон (0°C до +105°C, junction).
• MPC8541CVTANG – Частота ядра 667 МГц, DDR 266 МГц, корпус TBGA, коммерческий диапазон.
• MPC8541EVTANF – Частота ядра 533 МГц, DDR 266 МГц, корпус TBGA, промышленный диапазон (-40°C до +105°C).
• MPC8541EVTALF – Рассматриваемая модель: 667 МГц, DDR 333 МГц, TBGA, промышленный диапазон.
• MPC8541EVTAQF – Частота ядра 400 МГц, DDR 266 МГц, корпус TBGA, промышленный диапазон.

Совместимые и аналогичные модели (семейство PowerQUICC III):

При замене или выборе альтернативы важно смотреть на совместимость по выводам (pin-to-pin) и функциональность.

• Прямые аналоги с разными частотами (Pin-to-Pin совместимы):

  • MPC8540 – Модель с двумя портами Gigabit Ethernet вместо трех.
  • MPC8543 – Урезанная версия: 1x GbE, 1x PCIe вместо PCI-X, нет RapidIO.
  • MPC8544 – Аналогичен 8543, но добавлена поддержка SATA.
  • MPC8545 / MPC8547 – Более продвинутые версии с интерфейсами PCI Express вместо PCI-X.
  • MPC8548 – Флагман линейки с 4x GbE и PCIe.

• Модели для рассмотрения как альтернатива (но требуют проверки распиновки и ПО):

  • MPC8533 / MPC8536 – Более поздние и энергоэффективные процессоры серии QorIQ P1 (e500v2). Имеют лучшую производительность на ватт, но могут отличаться по периферии.
  • MPC8548E / MPC8560 – Модели с поддержкой шины RapidIO и большего количества интерфейсов.

Важно: Несмотря на совместимость в пределах одного семейства, переход на другую модель (особенно с другой ревизией ядра или набором интерфейсов) всегда требует:

1. Проверки datasheet на совпадение распиновки (Pinout).
2. Анализа схемы питания.
3. Адаптации firmware/ПО, так как могут отличаться регистры периферии.

Области применения (Типичные)

• Маршрутизаторы и коммутаторы среднего класса.
• Контроллеры базовых станций (BSC, RNC).
• Медиашлюзы и оборудование VoIP.
• Промышленные компьютеры и контроллеры для авионики, железнодорожного транспорта.
• Оборудование для обработки и передачи данных в энергетике.

Этот процессор представляет собой "рабочую лошадку" своего времени, сочетающую высокую вычислительную мощность с богатым набором сетевых интерфейсов, что и обусловило его популярность в профессиональном оборудовании.