Freescale M68300

Артикул: 402940

Требуется установка или ремонт?

тел. +7(499)347-04-82

Описание

Описание Freescale M68300

Отличный выбор! Семейство Freescale M68300 (позже Motorola/Freescale/NXP 683xx) — это знаковая серия 16/32-битных микроконтроллеров (MCU), построенных на базе популярного процессорного ядра Motorola 68000 (CPU32). Они широко использовались в промышленной автоматике, автомобильной электронике, телекоммуникациях и бытовой технике в 1990-х и начале 2000-х годов.

Общее описание и философия архитектуры

Семейство M68300 — это не просто микроконтроллер, а микроконтроллерная система на кристалле (System-on-Chip, SoC). Его ключевая идея — комбинация высокопроизводительного ядра CPU32 (упрощенный и оптимизированный для встраиваемых систем 68000) со специализированными модулями-компаньонами (Modules) на одной микросхеме.

Ядро CPU32: Полностью 32-битное внутреннее ядро с 16-битной шиной данных. Сохраняет объектную совместимость с 68000, что позволяло использовать огромную существующую базу кода и инструментов разработки. Имеет линейное адресное пространство до 16 МБ.
Модульная архитектура: Помимо ядра, кристалл включает набор независимых модулей, общающихся через внутреннюю системную шину (Intermodule Bus, IMB). Это такие модули, как таймеры, контроллеры последовательных интерфейсов, сторожевые таймеры, модули ввода-вывода и т.д. Каждый модуль программировался через свои регистры.
Цель: Предложить гибкое и мощное решение, заменяющее платы на основе дискретного 68000 с периферийными микросхемами, уменьшая размер, стоимость и повышая надежность системы.

Технические характеристики (обобщенные для семейства)

Архитектура: Гарвардская (раздельные шины для инструкций и данных внутри ядра), фон Неймановская (общая память для программ и данных внешне).
Ядро: CPU32 (также известное как 68EC000).
- Тактовая частота: От 12.5 МГц до 25 МГц (в зависимости от модели).
- Производительность: ~2-4 MIPS.
- Регистры: Восемь 32-битных регистров данных, семь 32-битных адресных регистров.
- АЛУ: 32-битное.
Память:
- Внутренняя ОЗУ (SRAM): От 1 КБ до 4 КБ (в зависимости от модели).
- Внутренняя ПЗУ/Flash/EEPROM: От 0 (версии без ПЗУ) до 64 КБ и более в более поздних модификациях (например, 68HC332).
- Адресное пространство: 16 МБ линейного адресного пространства.
Периферия (модули-компаньоны, варьируются от модели к модели):
- Системный модуль (System Integration Module, SIM): Управление сбросом, режимами работы, защитой, часами.
- Модуль генерации тактовых импульсов (Clock Generation Module, CGM).
- Модуль обработки прерываний (Interrupt Controller).
- Модуль периодического прерывающего таймера (Periodic Interrupt Timer, PIT).
- Модуль сторожевого таймера (Software Watchdog Timer, SWT).
- Универсальный таймер (Time Processor Unit, TPU): Один из самых мощных модулей — автономный процессор для управления временными задачами (ШИМ, захват/сравнение, счет). Был в M6833x.
- Модуль последовательной связи (Queued Serial Module, QSM): Объединял UART (SCI) и синхронный SPI.
- Модуль контроллера дисплея (Pixel Display Controller, PDC) — в специализированных моделях.
- Порты ввода-вывода (GPIO): Множество программируемых линий.
Напряжение питания: 5V ±10% (классическая TTL-логика).
Техпроцесс: КМОП (CMOS).
Корпуса: Обычно PLCC (84-контактный), PQFP (80, 100, 120 контактов).

Основные парт-номера (модели) и их совместимость

Семейство делится на подсемейства в зависимости от набора модулей.

1. Базовые модели (без TPU)

MC68331 / MC68F333: Одна из самых популярных и сбалансированных моделей. Содержит: CPU32, SIM, 2 КБ ОЗУ, PIT, Watchdog, QSM (SCI+SPI). У 68F333 есть флэш-память.
MC68332: Легендарная модель, отличающаяся от 331 наличием мощного Time Processor Unit (TPU2/TPU3). Идеален для сложных задач управления двигателями, тайминга. Есть 2 КБ ОЗУ.
MC68334: Упрощенная версия 332 с урезанным TPU (TPU1) и меньшим объемом ОЗУ (1 КБ).
MC68336: Еще более упрощенная версия, без TPU, с минимальной периферией.

2. Модели со встроенной памятью (ROM/Flash/EEPROM)

MC68HC332: Аналог 68331, но со встроенной 16 КБ флэш-памяти EEPROM.
MC68HC333: Аналог 68331, но со встроенной 16 КБ масочного ПЗУ (ROM).
MC68340: Содержит 4 КБ ОЗУ, 16 КБ ПЗУ, два модуля DMA, таймеры, UART. Больше похож на микроконтроллер с DMA.

3. Специализированные модели

MC68330: Ранняя модель с модулем SCIM (упрощенный аналог QSM).
MC68341 / MC68342: Модели, оптимизированные для управления шаговыми двигателями.
MC68376 / MC68377: Комплексные SoC для автомобильной электроники (управление двигателем, трансмиссией). Содержат TPU, CAN-контроллер, Flash-память, АЦП.

4. Совместимые и производные модели

Motorola DragonBall (MC68EZ328, MC68VZ328): Прямой потомок архитектуры 683xx. Упрощенное ядро (CPU32+ или ColdFire V1), оптимизированное для КПК (Palm Pilot).
Freescale (NXP) ColdFire: Эволюционное развитие архитектуры. Ядро ColdFire — это сильно оптимизированный и упрощенный потомок ядра 68000, сохраняющий ассемблерную совместимость на уровне подмножества. Не является аппаратно- и бинарно-совместимым с M68300, но позволяет переносить код и знания. Пример: серия MCF51xx (аналог 8/16-битных), MCF52xx (аналог 32-битных).
На уровне ядра: Все микроконтроллеры на ядре CPU32 (68000) имеют совместимость на уровне машинного кода ядра. Однако периферия и адресное пространство модулей у разных семейств (68300, ColdFire, DragonBall) различаются, что требует адаптации драйверов.

Краткая таблица совместимости/преемственности

Области применения (исторические и текущие)

Промышленная автоматика: Программируемые логические контроллеры (ПЛК), системы управления.
Автомобильная электроника: Блоки управления двигателем (ECU), АКПП, антиблокировочные системы (ABS) (модели 6837x).
Канцелярское оборудование: Принтеры, копиры.
Сетевые устройства: Маршрутизаторы, модемы (благодаря гибкости 68000).
Бытовая электроника: Сложные системы управления.

Важно: Большинство оригинальных моделей M68300 сняты с производства. Для новых разработок рекомендуется рассматривать архитектуру ARM Cortex-M или современные серии NXP ColdFire / MPC 5xx, которые унаследовали многие концепции, но предлагают на порядок более высокую производительность, энергоэффективность и доступные инструменты. Однако знание M68300 полезно для поддержки и модернизации старого парка оборудования.