Freescale MPC8313CZQAFF

Конечно, вот подробное описание микропроцессора Freescale MPC8313CZQAFF, включая его технические характеристики, парт-номера и совместимые модели.

Общее описание

MPC8313E — это интегрированный микропроцессор (SoC — System-on-Chip) от Freescale (ныне часть NXP Semiconductors), ориентированный на рынок встраиваемых систем, сетевых и коммуникационных устройств начального и среднего уровня. Он построен на энергоэффективном ядре PowerPC e300c3 (основанном на архитектуре Power Architecture) и включает в себя широкий набор периферийных интерфейсов, что делает его идеальным для шлюзов, маршрутизаторов, коммутаторов, контроллеров промышленной автоматизации и принтеров.

Ключевой особенностью MPC8313 является интегрированный коммутатор Ethernet (eTSEC) и контроллер USB, что позволяет создавать компактные и экономичные сетевые решения.

Технические характеристики

1. Ядро и производительность:

• Архитектура: Power Architecture
• Ядро: e300c3 (версия ядра PowerPC 603e с улучшениями)
• Тактовая частота: До 333 МГц (для модели MPC8313CZQAFF)
• Производительность (Dhrystone): До ~600 MIPS

2. Память:

• Кэш L1: 16 КБ инструкций + 16 КБ данных
• Контроллер памяти (DDR SDRAM):
  • Поддержка DDR1 (DDR SDRAM)
  • Частота до 266 МГц (533 MT/s)
  • 32-битная шина данных (с поддержкой ECC)

3. Сетевые интерфейсы (eTSEC — Enhanced Three-Speed Ethernet Controller):

• Количество портов: 2 x 10/100/1000 Мбит/с Gigabit Ethernet
• Поддержка: IEEE 1588 (точная синхронизация времени), VLAN, QoS.
• Физический уровень (PHY) — внешний.

4. Периферийные интерфейсы:

• Контроллер PCI: Один порт PCI 2.3, 32-бит, до 66 МГц.
• Контроллер USB 2.0: Один хост-контроллер (до 480 Мбит/с в режиме High-Speed) с поддержкой EHCI и OHCI.
• Контроллер Serial ATA (SATA): Один порт SATA 1.0 (1.5 Гбит/с).
• Контроллер Secure Digital (SD/MMC): Поддержка карт памяти SD и MMC.
• Последовательные интерфейсы: 2 x UART, I²C, SPI.
• Контроллер прерываний: Программируемый (Global Utilities Block).

5. Системная интеграция и безопасность:

• Контроллер DMA: 4-канальный.
• Таймеры: Программируемый интервальный таймер (PIT), watchdog-таймер.
• Блок безопасности (SEC): Отсутствует в базовой модели MPC8313E. Для криптографических функций требуется модель MPC8313E с суффиксом, указывающим на наличие SEC (например, MPC8313C).
• Блок обработки с плавающей точкой (Floating-Point Unit - FPU): Встроенный.

6. Корпус и питание:

• Корпус: ZQ (в парт-номере CZQAFF) — это обозначение корпуса TEPBGA (Thermally Enhanced Plastic Ball Grid Array).
• Количество выводов: 516.
• Напряжение питания: Ядро: 1.2В, Ввод/вывод: 3.3В и 2.5В/1.8В.

7. Техпроцесс: 90 нм.

Расшифровка парт-номера MPC8313CZQAFF

• MPC8313: Базовая модель семейства.
• C: Указывает на наличие блока безопасности (Security Engine - SEC). Буква "C" — это ревизия ядра/комплектации.
• ZQ: Обозначение корпуса — 516-контактный TEPBGA.
• A: Уровень температурного диапазона. "A" означает расширенный промышленный диапазон (-40°C до +105°C). Буква "C" означала бы коммерческий диапазон (0°C до +95°C).
• FF: Максимальная частота ядра процессора. FF = 333 МГц. Другие варианты: "D" — 266 МГц.

Другие парт-номера в семействе MPC8313E:

• MPC8313CVRAFD: Ревизия C, корпус VR (BGA), промышленный диапазон (A), частота 266 МГц (D).
• MPC8313EVRAFD: Модель E (базовая, без блока безопасности SEC), корпус VR, промышленный диапазон, частота 266 МГц.
• MPC8313CZQAFC: Модель C, корпус ZQ, промышленный диапазон, частота 266 МГц.
• MPC8313EVRAFDC: Модель E, корпус VR, коммерческий диапазон (C), частота 266 МГц.

Совместимые и альтернативные модели

1. Внутри семейства (пин-в-пин и функционально совместимые, с учетом отличий):

• MPC8313E (модели без "C"): Полностью совместимы по выводам, но не имеют блока безопасности (SEC). Это основная альтернатива, если криптография не требуется.
• MPC8314E/MPC8315E: Более продвинутые модели того же семейства. Имеют дополнительные периферийные интерфейсы (например, второй контроллер PCI, больше портов SATA). Требуют проверки распиновки, так как могут иметь дополнительные функции на тех же выводах.
• MPC8308/MPC8309: Более простые и дешевые процессоры с одним портом Gigabit Ethernet и без SATA. Архитектурно близки, но с урезанной периферией. Не являются пиновыми аналогами.

2. Последующие поколения и современные аналоги от NXP (требуют переработки платы):

• Серия QorIQ P1 (P1011, P1013, P1021): Прямые наследники архитектуры, основанные на ядрах e500 (более производительных, чем e300). Имеют лучшую производительность на ватт, более современные интерфейсы (PCI Express). P1021 — двухъядерный.
• Серия Layerscape LS1 (LS1020A): 32-битные процессоры ARM от NXP для сетевых применений, пришедшие на смену Power Architecture в этом сегменте.
• Серия i.MX 6/8 (например, i.MX 6UL): Популярные процессоры ARM Cortex-A для широкого спектра встраиваемых приложений, включая сетевые шлюзы с богатой периферией.

3. Предшественники и похожие по классу:

• MPC8349E: Более старое и производительное семейство ("Силовой мост"), имеющее сходную периферию, но другое ядро и распиновку.

Краткое резюме

MPC8313CZQAFF — это мощный и хорошо интегрированный 32-битный SoC для встраиваемых сетевых устройств, сочетающий процессорное ядро PowerPC, два Gigabit Ethernet порта, PCI, USB, SATA и SD/MMC контроллеры в одном чипе. Его ключевые преимущества — наличие блока безопасности (SEC) и поддержка расширенного температурного диапазона. При поиске замены или аналога в первую очередь следует рассматривать модели MPC8313E (без SEC) внутри семейства, а для новых разработок — более современные процессоры серий NXP QorIQ P1 или ARM-based i.MX/Layerscape.