Freescale MCF5251VM

Freescale MCF5251VM — это 32-битный микроконтроллер семейства ColdFire V2, разработанный компанией Freescale Semiconductor (ныне NXP Semiconductors). Он ориентирован на применение в устройствах, требующих высокой производительности при низком энергопотреблении и умеренной стоимости. Архитектура ColdFire оптимизирована для встраиваемых приложений с поддержкой C-кода.

Основное описание и ключевые особенности:

1. Ядро: Процессорное ядро ColdFire V2 с тактовой частотой до 140 МГц. Оно обеспечивает хороший баланс между производительностью, энергопотреблением и площадью кристалла. Ядро использует архитектуру с сокращенным набором команд (RISC).
2. Память:
   • Встроенная Flash-память: 256 КБ.
   • Встроенная SRAM: 32 КБ.
   • Контроллер внешней шины (FlexBus): Позволяет подключать внешнюю память (SRAM, Flash, ROM) и периферийные устройства.
3. Периферия (критически важная для встраиваемых систем):
   • Модуль контроллера прерываний (INTC): Управление прерываниями с программируемым приоритетом.
   • Таймеры: Модуль периодического прерывающего таймера (PIT), модуль часов реального времени (RTC), модуль PWM (ШИМ).
   • Последовательные интерфейсы:
     • UART/SCI: До 3 модулей (асинхронный последовательный интерфейс).
     • QSPI: Очередной SPI (до 16 выборок) для связи с периферийными микросхемами.
     • I²C: Модуль для связи по двухпроводной шине.
   • Аналогово-цифровой преобразователь (ADC): 12-битный АЦП с 8 каналами.
   • Контроллер прямого доступа к памяти (DMA): 4 канала для разгрузки процессора при передаче данных.
   • Сторожевой таймер (COP): Для защиты от зависания программы.
   • Модуль управления питанием (PMC): Поддержка режимов пониженного энергопотребления (Wait, Stop).

Технические характеристики (кратко):

| Параметр | Значение / Описание | | :--- | :--- | | Архитектура | 32-битная ColdFire V2 (версия ядра MCF52xx) | | Макс. тактовая частота | 140 МГц | | Производительность (Dhrystone 2.1) | ~ 140 MIPS (при 140 МГц) | | Флэш-память (внутренняя) | 256 КБ | | ОЗУ (SRAM, внутренняя) | 32 КБ | | Внешняя шина | FlexBus (16-битная шина данных, 24-битная шина адреса) | | Таймеры | PIT (4 канала), RTC, PWM (4 канала) | | Последовательные интерфейсы | 3x UART/SCI, QSPI, I²C | | АЦП | 12-битный, 8 каналов | | Каналы DMA | 4 | | Напряжение питания | 3.3 В (ядро и I/O) | | Температурный диапазон | Промышленный: -40°C до +85°C | | Корпус | LQFP-100, MAPBGA-144 |

Парт-номера (Part Numbers) и варианты поставки:

Парт-номера формируются по маске MCF5251VMxxx, где xxx — это суффикс, обозначающий тактовую частоту, температурный диапазон и тип корпуса.

Основные примеры:

• MCF5251VM140 – Частота 140 МГц, промышленный температурный диапазон (-40°C до +85°C), корпус LQFP-100.
• MCF5251VM140B – Частота 140 МГц, промышленный температурный диапазон, корпус MAPBGA-144.
• MCF5251VM100 – Частота 100 МГц, промышленный температурный диапазон, корпус LQFP-100.
• MCF5251VM80 – Частота 80 МГц, промышленный температурный диапазон, корпус LQFP-100.

Также могут встречаться суффиксы, указывающие на вариант для расширенного температурного диапазона или RoHS-совместимость (например, с буквой C).

Совместимые и альтернативные модели (семейство MCF525x):

MCF5251VM является частью линейки MCF525x. Эти микроконтроллеры имеют одинаковое ядро и набор периферии, но различаются объемами встроенной памяти. Они полностью совместимы по выводам (pin-to-pin) и по программному коду, что позволяет легко масштабировать проект.

• MCF5250VM – Аналог MCF5251, но без встроенной Flash-памяти. Предназначен для работы с внешней памятью программы. Более дешевый вариант.
• MCF5253VM – Содержит 512 КБ Flash-памяти и 64 КБ SRAM. Прямой апгрейд для MCF5251VM при необходимости большего объема памяти.
• MCF5251 (без "VM") – Более ранняя версия, обычно с меньшей тактовой частотой или другим набором периферии. Требует проверки даташита.

Более широкий контекст (альтернативы от NXP/Freescale):

• Семейство ColdFire V4 (MCF544xx): Более производительные ядра (с поддержкой ОС Linux), имеют контроллер Ethernet (MAC), USB. Пример: MCF5441x.
• Семейство Kinetis (ARM Cortex-M): Прямой наследник архитектуры ColdFire от NXP. Для новых разработок рекомендуется рассматривать микроконтроллеры на ядре ARM (например, серии Kinetis K, L, E), которые предлагают лучшую производительность на МГц, более современную периферию, активное развитие инструментария и большую доступность на рынке. Для миграции с ColdFire существуют специальные руководства и аналоги по выводам.

Типичные области применения:

• Промышленная автоматика (ПЛК, датчики, приводы).
• Медицинское оборудование (портативные приборы).
• Сети и коммуникации (протокольные конвертеры, управляющие модули).
• Устройства с человеко-машинным интерфейсом (HMI) на базе LCD.
• Автомобильная электроника (вспомогательные системы, не связанные с безопасностью).

Примечание: Микроконтроллеры семейства ColdFire, включая MCF5251VM, в настоящее время находятся в стадии "Not Recommended for New Designs" (NRND) или "End of Life" (EOL) у NXP. Для новых проектов настоятельно рекомендуется выбирать современные платформы, такие как NXP Kinetis (ARM Cortex-M) или i.MX RT (crossover процессоры на Cortex-M7).