Freescale MCF5475ZP266

Отличный выбор! Freescale MCF5475ZP266 — это высокопроизводительный микроконтроллер семейства ColdFire V4e, который был флагманом линейки для встраиваемых сетевых и сложных прикладных задач в 2000-х годах. Ниже представлено подробное описание.

Описание и назначение

Микроконтроллер MCF5475 построен на ядре ColdFire V4e с конвейерной архитектурой и модулем EMAC (Enhanced Multiply-Accumulate Unit), что обеспечивает высокую производительность в вычислениях, особенно в задачах цифровой обработки сигналов (ЦОС) и сетевой маршрутизации.

Ключевая особенность и основное назначение: Это системный контроллер (System-on-Chip, SoC), интегрирующий множество высокоскоростных интерфейсов, что делает его идеальным решением для:

• Сетевых устройств: Маршрутизаторы, коммутаторы, шлюзы, VoIP-шлюзы.
• Промышленной автоматизации: Контроллеры верхнего уровня, системы управления.
• Телекоммуникационного оборудования.
• Сложных встраиваемых систем, требующих одновременной работы нескольких интерфейсов.

Технические характеристики

1. Ядро и производительность:

• Архитектура: ColdFire V4e (с модулем EMAC).
• Тактовая частота: 266 МГц (указана в парт-номере ZP266).
• Производительность: До 410 MIPS (Dhrystone 2.1).
• Разрядность: 32-битное ядро с 32-битной шиной данных.
• Кэш-память: 32 КБ инструкций + 32 КБ данных.

2. Память:

• Встроенная SRAM: 128 КБ.
• Контроллер оперативной памяти (SDRAMC): Поддержка SDRAM (до 133 МГц), а также SRAM, ROM, Flash памяти.
• Контроллер Flash-памяти (FlexBus): Интерфейс для подключения внешней NOR Flash, SRAM и других устройств.

3. Периферия и интерфейсы (самая сильная сторона):

• Сетевые интерфейсы (MAC):
  • Три 10/100 Fast Ethernet MAC (FEC) с MII/RMII интерфейсами.
  • Один 10/100/1000 Gigabit Ethernet MAC (GEC) с GMII/RGMII интерфейсом.
• Высокоскоростные последовательные интерфейсы:
  • Два контроллера USB 2.0 Full-Speed Host (12 Мбит/с).
  • Два контроллера Serial ATA (SATA 1.0) для прямого подключения жестких дисков.
• Коммуникационные интерфейсы:
  • Четыре UART (асинхронных последовательных порта).
  • Три I²C интерфейса.
  • Два QSPI (Queued Serial Peripheral Interface).
  • Интерфейс CAN 2.0B.
• Системная интеграция:
  • DMA-контроллер: 4-канальный, для разгрузки ядра.
  • Контроллер прерываний: Программируемый.
  • Таймеры: Сторожевой таймер, периодический таймер, таймеры ввода/вывода.
  • Контроллер внешних прерываний: 8 линий.
  • АЦП: 12-разрядный, 8 каналов.
• Отладка: Поддержка интерфейса JTAG/OnCE для отладки на уровне ядра.

4. Электрические и конструктивные параметры:

• Напряжение питания: Ядро — 1.5 В, Ввод/вывод — 3.3 В.
• Корпус: 357-контактный BGA (Ball Grid Array), что типично для сложных процессоров.
• Техпроцесс: 90 нм (ориентировочно).
• Температурный диапазон: Коммерческий (0°C до +70°C) и промышленный (-40°C до +85°C) в зависимости от модификации.

Парт-номера (Part Numbers)

Основной парт-номер — MCF5475ZP266. Он может дополняться суффиксами, указывающими на температурный диапазон, корпус и т.д. Полные номера могут выглядеть так:

• MCF5475ZP266C — Коммерческий температурный диапазон (0°C to +70°C).
• MCF5475ZP266I — Промышленный (расширенный) температурный диапазон (-40°C to +85°C).
• MCF5475VP266 — Может указывать на другой вариант корпуса или ревизию.

Производитель: Изначально Freescale Semiconductor. В 2015 году компания была поглощена NXP Semiconductors. Поэтому чип сейчас относится к продукции NXP, хотя исторически известен как Freescale.

Совместимые и аналогичные модели (семейство ColdFire V4e)

MCF5475 является частью большого семейства. Совместимость, в первую очередь, определяется архитектурой ядра и набором периферии.

1. Прямые аналоги и варианты в том же семействе MCF547x:

• MCF5474: Полностью идентичен MCF5475, но не имеет контроллеров SATA. Это основная альтернатива, если SATA не требуется.
• MCF5473: Упрощенная версия: нет Gigabit Ethernet (GEC) и SATA.
• MCF5472: Еще более упрощенная: нет Gigabit Ethernet, SATA и одного из USB.
• MCF5471: Базовая версия с одним Fast Ethernet и минимальным набором периферии.
• MCF5470: Версия без встроенной памяти (SRAM).

2. Младшие/старшие модели в других семействах ColdFire V4:

• MCF548x (Семейство MCF548x): Очень близкие по возможностям к MCF547x, также содержат Gigabit Ethernet и SATA. Отличия часто в количестве интерфейсов (например, MCF5485) или тактовой частоте. Программно совместимы на уровне ядра.
• MCF5445x (Семейство MCF5445x): Более новое и развитое семейство ColdFire V4. Имеет улучшенное ядро (V4e с дополнительными инструкциями), больше периферии (например, PCI Express). Является логическим преемником MCF5475/5485. Например, MCF54455 — мощный аналог с более современной периферией.
• MCF547x / MCF548x vs MCF5445x: Для нового проектирования обычно рекомендуется смотреть в сторону MCF5445x, так как это более современная и развитая платформа при сохранении программной совместимости.

3. Совместимость на уровне ядра и ПО: Все процессоры с ядром ColdFire V4e (MCF547x, MCF548x, MCF5445x) имеют высокую степень бинарной совместимости на уровне кода для ядра. Однако код, напрямую работающий с периферией (драйверы Ethernet, SATA, USB), потребует адаптации при переходе между семействами из-за различий в адресах регистров и их организации.

Важное примечание: Многие микроконтроллеры семейства ColdFire, включая MCF5475, в настоящее время имеют статус "Not Recommended for New Designs (NRND)" или "End of Life (EOL)" у NXP. Для новых проектов рекомендуется рассматривать более современные архитектуры от NXP, такие как:

• i.MX RT (кроссоверы на ядре Arm Cortex-M): Высокая производительность, богатая периферия.
• Layerscape (ядра Arm Cortex-A): Для высокопроизводительных сетевых и коммуникационных применений.
• Младшие семейства ColdFire (например, V1), которые еще поддерживаются для простых задач.

Таким образом, MCF5475ZP266 — это мощный и комплексный микроконтроллер своего времени, оставивший заметный след в сетевом и промышленном оборудовании.