Freescale MC68302RC16C

Отличный выбор! Freescale (ныне NXP) MC68302RC16C — это классический и очень популярный в свое время высокоинтегрированный микроконтроллер (точнее, микропроцессор с периферией на кристалле) из семейства M68000.

Вот подробное описание, характеристики и совместимые модели.

Краткое описание

MC68302 — это "Multiprotocol Processor" (MPU), созданный для телекоммуникационных и сетевых применений. Его "фишкой" было наличие на одном кристалле:

• Ядро процессора 68000 (16/32-битное) — обеспечивало высокую производительность и удобное программирование.
• Три независимых последовательных канала DMA-контроллера (IDMA) — которые можно было гибко настраивать под различные протоколы (HDLC, SDLC, UART, прозрачный режим и др.). Это делало его идеальным для маршрутизаторов, мостов, коммутаторов, контроллеров ISDN и другого сетевого оборудования.
• Встроенный контроллер прерываний, таймеры и контроллер шины — что минимизировало количество внешних компонентов.

MC68302RC16C — это конкретная модификация в керамическом корпусе (обозначение "RC"), тактовая частота 16 МГц (суффикс "16"), работающая в коммерческом диапазоне температур (0°C до +70°C, суффикс "C").

Технические характеристики

1. Ядро и производительность:

• Архитектура: 16/32-битная, совместимая с M68000.
• Тактовая частота: 16 МГц.
• Регистры: Восемь 32-битных регистров общего назначения данных, семь 32-битных регистров адреса.
• Системная шина: 16-битная мультиплексированная шина адреса/данных.
• Режимы адресации: 14, включая прямую, косвенную, с индексацией и др.
• Производительность: ~1.4 MIPS (при 16 МГц).

2. Память:

• Адресное пространство: 16 МБ (24-битная адресная шина).
• Встроенная память: Нет (кроме небольших буферов для последовательных каналов). Требует внешней ROM/RAM.

3. Последовательные коммуникации (главная особенность):

• Три независимых канала (SCC1, SCC2, SMC):
  • Два полноценных канала связи (SCC): Каждый можно сконфигурировать под поддержку: HDLC/SDLC, UART (асинхронный, до 38.4 Кбит/с), Bisync, DDCMP, прозрачный режим.
  • Один специальный канал управления (SMC): Может работать как UART или в прозрачном режиме, часто использовался для управления или служебного канала.
• Встроенные буферы FIFO: По 32 байта на прием и передачу для каждого SCC.
• Встроенные контроллеры DMA (IDMA): Для каждого канала, что разгружало ЦПУ при обработке высокоскоростных потоков данных.

4. Периферия и таймеры:

• Таймеры: Четыре 16-битных таймера общего назначения, один 16-битный таймер-период.
• Контроллер прерываний: Встроенный, программируемый, с поддержкой 25 источников прерываний.
• Контроллер шины: Программируемые выборки чипов, готовность, ширина шины (8/16 бит).
• Системная интеграция: Генератор часов, контроллер сброса, контроллер режима ожидания.

5. Электрические и физические параметры:

• Напряжение питания: +5 В ±5%.
• Температурный диапазон: 0°C до +70°C (коммерческий, обозначение "C").
• Потребление: ~200 мА (типовое, на 16 МГц).
• Корпус: PGA-132 (Pin Grid Array, 132 вывода) или PQFP-132 (Plastic Quad Flat Pack). Для RC16C — керамический PGA (чаще всего).
• Техпроцесс: CMOS.

Парт-номера (Part Numbers) и совместимые модели

Семейство MC68302 имело множество вариантов, отличающихся частотой, температурным диапазоном и корпусом.

1. Прямые аналоги по функциям (разные частоты/корпуса):

• MC68302RC16 — 16 МГц, коммерческий диапазон, керамический корпус (PGA).
• MC68302RC20C — 20 МГц, коммерческий, керамика.
• MC68302RC25C — 25 МГц, коммерческий, керамика.
• MC68302FE16C — 16 МГц, коммерческий, пластиковый QFP (PQFP).
• MC68302FE20 — 20 МГц, коммерческий, PQFP.
• MC68302RC16B / FE16B — 16 МГц, расширенный промышленный температурный диапазон (-40°C до +85°C).
• MC68302RC16V / FE16V — 16 МГц, автомобильный/военный диапазон (-40°C до +105°C).

2. Функционально совместимые и более новые модели (от Freescale/NXP):

• MC68306 — "Интегрированный процессор 68000". Упрощенная версия 68302 без мультипротокольных контроллеров, но с контроллером DRAM, таймерами и UART. Более дешевый для embedded-приложений без сложных коммуникаций.
• MC68EN360 (DragonBall II) и MC68EZ328 (DragonBall EZ) — Знаменитые процессоры для КПК (Palm Pilot). Содержат ядро 68EC020/68EC000, богатую периферию (LCD-контроллер, touch screen, UART, SPI, PWM). Не имеют мультипротокольных SCC, но являются логическим развитием идеи интеграции.
• MCF520x (ColdFire V2) и более поздние MCF52xx, MCF53xx (ColdFire V3, V4) — 32-битные процессоры с ядром ColdFire (наследник 68000), высокой производительностью и низким энергопотреблением. Прямая замена по архитектуре, но не по выводам (требуется перепроектирование платы).

3. Совместимые микросхемы от других производителей: Прямых клонов MC68302 не было, но функционально похожие решения для коммуникаций существовали у других вендоров (например, некоторые микросхемы от Zilog, но с другим ядром).

Области применения (исторические и актуальные)

• Сетевое оборудование: Маршрутизаторы, мосты, коммутаторы начального уровня, концентраторы.
• Телекоммуникации: Контроллеры ISDN, мультиплексоры, оборудование Frame Relay, интерфейсные карты.
• Промышленная автоматика: Шлюзы протоколов, программируемые логические контроллеры (ПЛК) с сетевыми функциями.
• Встраиваемые системы: Там, где требовалась поддержка нескольких последовательных протоколов и производительность 68000.

Важно: MC68302 является устаревшей (obsolete) микросхемой. Она не рекомендуется для новых проектов, но до сих пор может встречаться в ремонте и обслуживании старого оборудования. Для новых разработок следует рассматривать современные микроконтроллеры на ядрах ARM или ColdFire от NXP, которые предлагают на порядки более высокую производительность, энергоэффективность и интегрированную периферию.