Freescale 1295FCPBGA

Отличный выбор! Freescale (ныне NXP Semiconductors) MPC1295FCPBGA — это высокопроизводительный 32-битный микроконтроллер из семейства PowerQUICC II, ориентированный на сложные сетевые и телекоммуникационные приложения.

Общее описание

MPC1295 — это не просто микроконтроллер, а интегрированный коммуникационный процессор. Его сердцем является ядро PowerPC 603e с тактовой частотой до 200 МГц, что обеспечивает высокую вычислительную мощность. Главная особенность — наличие специализированных коммуникационных процессоров и контроллеров, которые разгружают центральное ядро для обработки сетевых протоколов.

Ключевая задача: Концентрация и маршрутизация данных в устройствах корпоративного и операторского класса, таких как маршрутизаторы, коммутаторы, мультиплексоры, шлюзы, контроллеры базовых станций.

Корпус: FCPBGA (Flip Chip Plastic Ball Grid Array) — корпус с шариковыми выводами под поверхностный монтаж. Количество выводов — 357. Такой корпус обеспечивает лучшее тепловыведение и электрические характеристики для высокоскоростных сигналов.

Технические характеристики

1. Ядро и производительность:

• Архитектура: PowerPC 603e (32-бит)
• Тактовая частота: До 200 МГц
• Производительность: До 300 MIPS (Dhrystone 2.1)
• Встроенный модуль FPU (сопроцессор с плавающей точкой)

2. Память:

• Кэш: 16 КБ инструкций + 16 КБ данных (L1)
• Контроллер памяти (SDRAMC): Поддержка до 4 банков SDRAM (до 256 МБ), 32- или 64-битная шина данных (до 100 МГт/с).
• Контроллер ПЗУ/Flash/SRAM (UPM): Программируемый контроллер для работы с различными типами памяти (Boot ROM, Flash, SRAM).

3. Коммуникационные интерфейсы (главное преимущество):

• Коммуникационный процессор (CPM): Второе независимое RISC-ядро (частота до 160 МГт/с), отвечающее за обработку протоколов связи.
• Три контроллера Ethernet: 3x 10/100 Мбит/с Fast Ethernet MAC (Media Access Controller). Для получения физического интерфейса (PHY) требуются внешние трансиверы.
• Четыре высокоскоростных последовательных DMA-контроллера (SDMA): Для интерфейсов SCC и SMC.
• Четыре последовательных коммуникационных контроллера (SCC): Гибко программируются под различные протоколы:
  • Ethernet (еще 2 дополнительных порта, но в 1295 обычно используются для других протоколов)
  • HDLC/SDLC
  • PPP
  • ATM (только UTOPIA)
  • Прозрачный режим
• Два последовательных управляющих контроллера (SMC): Для UART, прозрачного режима.
• Один контроллер SPI (Serial Peripheral Interface).
• Один контроллер I²C (Inter-Integrated Circuit).

4. Системная интеграция:

• Контроллер прерываний (PIC): Программируемый, с поддержкой приоритетов.
• Четыре 16-битных таймера общего назначения.
• Системный таймер/Сторожевой таймер.
• Контроллер DMA (IDMA) для внутренних операций.
• Контроллер PLL для генерации тактовых частот.

5. Питание и корпус:

• Напряжение питания: Ядро: 2.5В ± 0.1В, I/O: 3.3В ± 0.3В.
• Тип корпуса: 357-контактный FCPBGA (Flip Chip PBGA).
• Теплопакет: Требует эффективного теплоотвода из-за высокой производительности.

Парт-номера (Part Numbers)

Полное обозначение микросхемы формируется по шаблону: MPC1295[Частота ядра][Частота CPM][Корпус][Температурный диапазон]

Примеры популярных парт-номеров:

• MPC1295CVV200B – Классическая и распространенная модель.

  • C – Commercial temperature range (0°C to +95°C Tj)
  • VV – 2.0V ядро / 3.3V I/O
  • 200 – Частота ядра 200 МГц (частота CPM обычно 160 МГц)
  • B – Ревизия ядра.

• MPC1295CZV200B – Аналогична выше, но с маркировкой ZV (также 2.5В/3.3В).

• MPC1295CVV166B – Частота ядра 166 МГц.

• MPC1295CZV166B – Частота ядра 166 МГц.

• Для расширенного температурного диапазона (от -40°C до +105°C) используется литера D вместо C:

  • MPC1295DZV200B

Важно: Последняя литера (например, B) указывает на ревизию кристалла. При замене необходимо учитывать совместимость ревизий, так как в новых могут быть исправлены errata.

Совместимые и альтернативные модели

Семейство PowerQUICC II очень обширно. Выбор зависит от нужного набора интерфейсов (количество портов Ethernet, наличие USB, PCI и т.д.).

Прямые аналоги и варианты для апгрейда/даунгрейда в том же семействе:

1. MPC1295FCPBGA – Базовая модель с 3 FE MAC.
2. MPC1293FCPBGA – Более простая версия: частота ядра до 100 МГц, только 2 порта Fast Ethernet MAC, меньше периферии. Подходит для менее требовательных задач.
3. MPC1297FCPBGA / MPC1298FCPBGA – Более продвинутые модели. Имеют встроенный контроллер PCI (33 МГц, 32-бит), что критически важно для устройств с платами расширения. Часто используются как прямые аналоги с дополнительной функциональностью.
4. MPC1291 / MPC1290 – Модели в корпусе TBGA (Thin BGA). Электрически совместимы, но с другим типом корпуса.

Более новые семейства (от NXP):

• PowerQUICC III (серия MPC85xx): Наследники PowerQUICC II. Значительно более высокая производительность (ядро e500), интегрированный Gigabit Ethernet, DDR SDRAM, PCI Express. Например, MPC8548E.
• QorIQ P1 / P2 (серия MPC83xx / MPC57xx): Более современные и энергоэффективные процессоры для сетевых применений среднего класса.

Совместимость при замене:

• Прямая аппаратная совместимость (drop-in replacement): Возможна только в пределах точно такого же парт-номера (с учетом ревизии). Например, MPC1295CVV200B можно заменить на такую же микросхему.
• Совместимость при переразводке платы: Переход между MPC1295, MPC1297, MPC1293 часто требует изменения печатной платы из-за разных функций выводов (особенно у 1297 с PCI).
• Программная совместимость: Код, написанный для MPC1295, с высокой долей вероятности будет работать на MPC1293/1297 (при условии адаптации конфигурации периферии и тактовых частот), так как основан на одном ядре и CPM. Миграция на PowerQUICC III требует серьезной переработки ПО.

Рекомендация: При выборе аналога или замене всегда изучайте официальные Data Sheet и Errata документы от Freescale/NXP для конкретных парт-номеров.