Freescale MPC8548

Отличный выбор! MPC8548 — это культовая и очень популярная система на кристалле (SoC) от Freescale (ныне часть NXP Semiconductors) для встраиваемых сетевых и телекоммуникационных применений.

Общее описание Freescale MPC8548 (PowerQUICC™ III)

MPC8548 — это высокопроизводительный процессор, принадлежащий к семейству PowerQUICC™ III (QUICC = Quad Integrated Communications Controller). Его ядро основано на архитектуре PowerPC e500 (версия v1 или v1.2, в зависимости от ревизии). Это 32-битный процессор, хотя e500 поддерживает адресацию в 36-битном физическом адресном пространстве.

Ключевая идея: MPC8548 сочетает мощное вычислительное ядро с богатым набором высокоскоростных интерфейсов и специализированных коммуникационных блоков, что делает его идеальным решением для "умных" сетевых устройств, где требуется не просто маршрутизация, но и глубокая обработка пакетов (DPI, QoS, безопасность).

Основные сферы применения:

• Маршрутизаторы уровня доступа и агрегации
• Коммутаторы уровня 3 (L3)
• Медиашлюзы и оборудование VoIP
• Контроллеры беспроводных точек доступа
• Промышленные системы управления (благодаря широкому температурному диапазону у некоторых версий)
• Оборудование военного и аэрокосмического назначения

Технические характеристики

| Категория | Характеристики | | :--- | :--- | | Ядро | PowerPC e500 (на основе архитектуры Book E), 32-битное. | | Тактовая частота | От 800 МГц до 1.5 ГГц (в зависимости от модификации). Наиболее распространены версии 1.0 ГГц и 1.33 ГГц. | | Производительность | До ~2500 Dhrystone MIPS (на 1.5 ГГц). | | Кэш-память | L1: 32 КБ инструкций + 32 КБ данных.
L2: 512 КБ интегрированная, с ECC, конфигурируемая (часть может работать как SRAM). | | Контроллер памяти (DDR SDRAM) | Встроенный контроллер DDR1/DDR2 SDRAM с ECC.
Скорость: до DDR2-667.
Ширина: 64-бит.
Поддерживаемый объем: До нескольких гигабайт (ограничено адресным пространством). | | Коммуникационные процессоры (CP) | Интегрированы три программируемых RISC-ядра (CPM) для обработки коммуникационных протоколов, разгрузки основного ядра. | | Интерфейсы ввода-вывода | Ethernet: 4x гигабитных контроллера (eTSEC) с поддержкой SGMII, RGMII, RTBI, TBI, GMII, MII.
PCI/PCI-X: 2 контроллера (64-бит, 66/100/133 МГц).
Serial RapidIO: 1 порт (x1 или x4) 1.25 ГГц / 2.5 ГГц.
USB 2.0: 2 контроллера (Host/Device).
SATA: 2 порта SATA 1.0 (1.5 Гбит/с).
UART, I2C, SPI, GPIO: Множество низкоскоростных интерфейсов. | | Безопасность | Опциональный блок Security Engine (SEC) 2.2/3.0 для аппаратного ускорения шифрования (AES, DES/3DES, SHA, RSA, RNG). | | Техпроцесс | 90 нм (технология Freescale HiP7). | | Напряжение питания | Ядро: 1.0В - 1.1В, I/O: 1.8В, 2.5В, 3.3В. | | Корпус (Package) | 783-контактный FC-PBGA (Flip-Chip Plastic Ball Grid Array), размер 29x29 мм. | | Температурный диапазон | Коммерческий (C): 0°C to +105°C (Tj).
Расширенный (E): -40°C to +105°C (Tj).
Военный (M): -55°C to +125°C (Tj) — для специализированных версий. |

Парт-номера (Part Numbers) и модификации

Номенклатура Freescale очень подробная. Полный парт-номер включает информацию о частоте, температурном диапазоне, наличии Security Engine и варианте корпуса.

Базовая модель: MPC8548E

Ключевые суффиксы и их значение:

• V – Напряжение ядра (например, 1.0В).
• xxx – Частота ядра в МГц (например, 1000 для 1.0 ГГц, 1333 для 1.33 ГГц).
• xxx – Частота интерфейсов/платформы (в МГц).
• C, E, M – Температурный диапазон: Commercial, Extended, Military.
• N – Без свинца (RoHS-совместимый).
• P – Традиционный корпус со свинцом.
• B – Наличие Security Engine.
• A – Ревизия ядра (например, Rev 2.1).

Примеры популярных парт-номеров:

• MPC8548EVJANG – 1.0 ГГц, коммерческий диапазон, с SEC, RoHS.
• MPC8548ECVJANG – 1.0 ГГц, расширенный диапазон (-40°C..+105°C), с SEC, RoHS.
• MPC8548EVJAUGB – 1.33 ГГц, коммерческий диапазон, с SEC, RoHS.
• MPC8548EVRANG – 800 МГц, коммерческий диапазон, с SEC, RoHS.
• MPC8548CVTAQG – Без Security Engine, коммерческий диапазон.

Совместимые и аналогичные модели (семейство PowerQUICC III)

MPC8548 является частью большого семейства. Выбор аналога зависит от необходимой производительности и набора интерфейсов.

Прямые аналоги и варианты в том же семействе:

• MPC8547 – Урезанная версия: только 2 гигабитных порта Ethernet вместо 4. В остальном очень похож.
• MPC8545 – Еще более урезанная версия: 1 гигабитный порт Ethernet, нет Serial RapidIO, нет второго контроллера PCI-X (только PCI). Более дешевый вариант для менее требовательных задач.
• MPC8543 – Аналогичен MPC8545, но также не имеет SATA контроллеров.
• MPC8541 – Базовая модель линейки с одним Ethernet (10/100/1000), без SEC, RapidIO и SATA.
• MPC8568, MPC8567 – Модели, ориентированные на телекоммуникации (ATM, TDM). Имеют больше каналов коммуникационных процессоров для обработки TDM-трафика, но могут быть слабее в чистой IP-обработке.
• MPC8555, MPC8540 – Более ранние/менее производительные модели серии.

Эволюционные преемники (более новые поколения):

• Семейство P-series (QorIQ P1/P2): Прямые наследники архитектуры.
  • P1010, P1020 – Двухъядерные (e500v2), более низкое энергопотребление, 45 нм. Часто рассматриваются как современная замена для новых разработок.
  • P2010, P2020 – Аналогичны P1010/P1020, но с повышенной частотой и дополнительными интерфейсами.
• Семейство T-series (QorIQ T1/T2): Многоядерные процессоры с аппаратной ускоренной пересылкой пакетов (Data Path Acceleration Architecture - DPAA). Для задач нового поколения.

Важное замечание по совместимости: Прямой пин-ту-пин совместимости между MPC8548 и его преемниками (P1010 и др.) нет. Они используют разные корпуса и требования по питанию. Однако программная совместимость на уровне ядра (e500) очень высокая, что позволяет с определенными усилиями переносить код. Для замены в существующей плате требуется серьезная переработка схемы и PCB.

Заключение

MPC8548 — это классический, проверенный временем процессор, который до сих пор используется в огромном количестве работающего сетевого оборудования. Его сила — в идеальном балансе производительности, набора интерфейсов и наличия специализированных блоков разгрузки (CPM, SEC). При начале новых разработок сегодня логичнее смотреть в сторону более современных и энергоэффективных семейств QorIQ P или QorIQ T от NXP, но для поддержки, ремонта или модернизации старого оборудования знание MPC8548 остается критически важным.