Freescale P2010

Отличный выбор! Freescale (ныне NXP) QorIQ P2010 — это высокопроизводительный, энергоэффективный процессор для встраиваемых сетевых и телекоммуникационных применений, построенный на архитектуре Power Architecture e500v2.

Описание и назначение

Процессор P2010 относится к линейке QorIQ P1/P2 и позиционируется как решение начального уровня для устройств, требующих баланса между производительностью, энергопотреблением и стоимостью. Он идеально подходит для:

• Сетевые устройства: Управляемые коммутаторы 2-го уровня (Layer 2), маршрутизаторы малого и среднего бизнеса, точки доступа.
• Промышленная автоматизация: Контроллеры, шлюзы, устройства для сбора данных.
• Телекоммуникационное оборудование: Мультиплексоры, устройства доступа, контроллеры базовых станций.
• Печатные платы общего назначения, требующие мощного вычислительного ядра с развитой периферией.

Ключевая идея: Предоставить разработчикам однокристальную систему (SoC) с интегрированными сетевыми интерфейсами, контроллерами памяти и другой необходимой периферией, что сокращает общее количество компонентов на плате, стоимость и энергопотребление конечного устройства.

Технические характеристики

| Категория | Характеристики | | :--- | :--- | | Архитектура ядра | Одно ядро Power Architecture e500v2 с поддержкой виртуальной памяти (MMU). | | Тактовая частота | До 800 МГц (номинал, зависит от конкретной модификации). | | Производительность | ~ 1300 MIPS (на частоте 800 МГц). | | Кэш-память | • L1: 32 КБ инструкций + 32 КБ данных (с защитой от ошибок ECC).
• L2: 256 КБ унифицированный (с ECC). | | Контроллер памяти | DDR2/DDR3 SDRAM с поддержкой ECC:
• До 800 МГц (DDR3-1600).
• 32-битная шина данных. | | Встроенная память | 128 КБ загрузочного ПЗУ (Boot ROM) и 16 КБ статической RAM. | | Сетевая периферия | • Три гигабитных Ethernet-контроллера (eTSEC): Поддержка SGMII, RGMII, MII, RMII.
• Один контроллер 10/100 Мбит Ethernet (eTSEC). | | Коммутатор и DMA | • Центральный коммутатор (C-Switch) для высокоскоростного обмена данными между ядром, памятью и периферией.
• Два контроллера DMA с четырьмя каналами каждый. | | Последовательные интерфейсы | • Два контроллера UART.
• Два контроллера I²C.
• Два контроллера SPI.
• Один контроллер CAN 2.0B. | | Контроллеры шин | • PCI Express 1.1: Один двухканальный порт (x2) или два одноканальных (x1).
• Параллельная локальная шина: Для подключения FPGA, ASIC или NOR Flash. | | Таймеры и отладка | • Программируемый интервальный таймер (PIT).
• Watchdog таймер.
• JTAG/COP интерфейс для отладки. | | Безопасность | Встроенный криптографический ускоритель SEC 3.3 (блок безопасности), поддерживающий:
• Шифрование: DES, 3DES, AES (до 256 бит).
• Хэширование: SHA-1, SHA-256, MD5.
• Аутентификация: HMAC.
• Генерация случайных чисел (RNG). | | Техпроцесс | 45 нм. | | Потребление | Типичное: ~2.5 Вт (при 800 МГц, с активной периферией). |

Парт-номера (Part Numbers) и варианты поставки

Парт-номера формируются по схеме, отражающей ключевые отличия: частота, тип корпуса, температурный диапазон.

Основные варианты:

• P2010NSN2HFC – Один из самых распространенных вариантов.
  • Частота: 800 МГц.
  • Корпус: 689-контактный FC-PBGA.
  • Темп. диапазон: Коммерческий (0°C до +105°C, Tj).
• P2010NSN2HFA – Аналог, но с индустриальным температурным диапазоном (-40°C до +105°C, Tj).
• P2010NXN2HFC – Вариант с частотой 667 МГц.
• P2010NSN2HFC и P2010NSN2HFB могут отличаться версией маски (ревизией кристалла).

Расшифровка типичного номера (P2010NSN2HFC):

• P2010 – Базовая модель.
• N – Вариант исполнения (стандартный).
• S / X – Код частоты (S=800 МГц, X=667 МГц).
• N – Код корпуса.
• 2 – Код количества ядер (2, но для P2010 это всегда "2" как часть маркировки серии P2, хотя ядро одно).
• H – Уровень поддержки (стандартный).
• F – Наличие блока безопасности SEC (F = есть).
• C / A – Температурный диапазон (C = коммерческий, A = индустриальный).

Важно: Для точного выбора всегда сверяйтесь с официальным Data Sheet и Part Number Guide от NXP.

Совместимые и аналогичные модели

Процессоры серии QorIQ P1/P2 имеют высокую степень программной и аппаратной совместимости (особенно в пределах одной подсерии), что упрощает миграцию проектов.

Прямые аналоги и варианты в линейке:

• P2020 – Двухъядерный аналог P2010. Имеет два ядра e500v2, работает на частотах до 1.2 ГГц. Прямой апгрейд для повышения производительности.
• P1010 – "Младший брат" P2010. Имеет одно ядро e500v2, но отсутствует блок безопасности SEC и несколько сокращена периферия (например, только 2 порта Gigabit Ethernet). Более дешевый вариант, когда не нужна криптография.
• P1020 – Двухъядерная версия P1010 (без SEC).
• P1011, P1012 – Еще более упрощенные версии с одним ядром и разным набором периферии (например, с PCIe x1 вместо x2).

Эволюционные преемники (от NXP):

• Серия Layerscape LS1 (например, LS1020A): Переход на архитектуру ARM Cortex-A7 (32-бит). Предлагают лучшую производительность на ватт и более современный набор периферии.
• Серия Layerscape LS2 (например, LS1043A): Многоядерные процессоры на ARM Cortex-A53 (64-бит) для высокопроизводительных сетевых применений. Полная замена по функционалу и значительное превосходство по мощности.

Совместимые микросхемы для разработки:

• Совместимые PHY-приемники: Для интерфейсов eTSEC подходят популярные PHY от Microchip (например, KSZ9031), Broadcom, Realtek.
• DDR3 Память: Совместимые модули/чипы DDR3L SDRAM с поддержкой ECC.
• ПО: Процессор поддерживается основными ОСРВ: VxWorks, QNX, Integrity, а также Linux (поддержка ядра от сообщества и от NXP). Компиляторы: GNU GCC для Power Architecture, Green Hills, Wind River.

Вывод: Freescale/NXP P2010 — это проверенное, надежное и хорошо документированное решение для широкого класса встраиваемых сетевых устройств, где важны интеграция, наличие аппаратного криптоускорителя и баланс цены/производительности. При начале нового проекта также стоит рассмотреть более современные ARM-based аналоги от NXP (Layerscape).