32-разрядные микроконтроллеры фирмы "MOTOROLA"

3.1 Семейства 32-разрядных МК с RISC-архитектурой

 

В настоящее время Motorola выпускает два семейства МК, имеющих процессорное ядро с RISC-архитектурой. Эти МК обеспечивают наивысшие показатели производительности, и при этом оптимизированы для встроенных приложений с точки зрения простоты построения системы, потребления и цены.

- новое семейство интегрированных 32-разрядных RISC-процессоров ColdFire. Основанный на концепции переменной длины команд, ColdFire сочетает архитектурную простоту стандартного 32-разрядного RISC-процессора с экономией памяти. Использование архитектуры с инструкциями переменной длины дает значительные преимущества по сравнению со стандартной RISC-архитектурой с инструкциями фиксированной длины. Уплотненный двоичный код процессора ColdFire занимает меньшие объемы памяти, чем код RISC-процессора с инструкциями фиксированной длины. Это позволяет более эффективно использовать память системы для прикладной программы, а также выбирать более медленную и менее дорогостоящую память для достижения заданного уровня производительности. При этом система команд и программная модель, очень похожие на 68К, позволяют пользователям 68К легко осуществить переход к повышенной производительности RISC-семейства. Интегрированные периферийные функции обеспечивают высокую эффективность и гибкость. Стандартная конфигурация предполагает наличие последовательного интерфейса, двух многофункциональных таймеров, программируемого сторожевого таймера и системной интеграции: управления внешними шинами, системной защиты, прерываниями, встроенного отладчика.

  - семейства МК МРС500 и МРС800 основаны на 32-разрядном ядре PowerPC с RISC-архитектурой. Это ядро, получающее все более широкое распространение как в компьютерных, так и во встраиваемых системах, уже хорошо зарекомендовало себя как надежный и экономичный вычислитель, поддерживаемый большинством фирм-производителей отладочных средств. Это ядро стало основой RISC-ядра мощных высокопроизводительных микроконтроллеров и интегрированных процессоров групп МРС 500 и МРС 800. МК группы МРС500 ориентированы на сложные задачи управления и применяются в мощных промышленных контроллерах, а группа МРС800 предназначена для использования в высокоскоростном коммуникационном оборудовании.

Основными особенностями МК с ядрами PowerPC являются:

- суперскалярная RISC-архитектура. Обработка нескольких команд одновременно для обеспечения сверхвысокой производительности.

- широкий спектр применений : карманные, встроенные, портативные, серверные, мультипроцессорные системы;

- операционные системы реального времени для встроенных приложений; VMEexec, VxWorks, Psos+, LynxOS, VRTX, OS9, OSE Delta (ENEA), CHORUS и другие.

 

 

 

 

 

 

 

3.2 Семейство МРС500

 

 

Первым МК Motorola, созданным на базе ядра PowerPC, является МРС505. Этот МК использует 32-битовую часть архитектуры PowerPC, которая обеспечивает 32-битовые эффективные адреса, 8-, 16-, 32-разрядные данные целого типа, а также 32- и 64-разрядные данные с плавающей точкой.

Центральный процессор (RCPU) объединяет в себе четыре операционных блока: целочисленный блок (IU), блок загрузки/хранения (LSU), блок выполнения переходов (BPU), блок плавающей точки (FPU). RCPU способен выполнять за секунду одну последовательную команду (без переходов). К тому же, команды переходов вычисляются предварительно, когда это возможно, в нулевом временном цикле выполнения (это справедливо для многих команд переходов). Команды могут выполняться в том порядке, который позволяет повысить производительность.

МРС505 включает 4 КБайта встроенной кэш-памяти, 4КБайта статического ОЗУ, блок системной интеграции с программируемыми выборками, а также встроенный отладчик. MPC505 имеет 32-битовые шины данных и адреса. MCU поддерживает 16-битовую и 32-битовую память, а также одиночную и пакетную передачу при доступе к памяти данных

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3 Семейство МРС800

 

 

В это семейство входят МК, содержащие RISC-ядро PowerPC с производительностью 53MIPS и коммуникационный сопроцессор, аналогичный используемому в КМК семейства 68300. В состав семейства входят КМК МРС860, МРС821 и МРС823.

Структура МРС860 представлена ниже на рисунке. 32-разрядный процессор PowerPC содержит по 4К байт кэш-памяти данных и команд, а также модули управления памятью данных и команд.

Новый модуль системной интеграции поддерживает все основные типы памяти, включая EDO DRAM и синхронную динамическую память и обладает крайней универсальностью за счет того, что позволяет пользователю формировать практически любую временную диаграмму обращения к памяти с помощью программируемого автомата состояний.

Модуль системной интеграции содержит, кроме того, контроллер PCMCIA (master), синтезатор тактовой частоты, а также стандартные для SIM функции: системную защиту, обслуживание прерываний и часы реального времени. Коммуникационный процессор обладает, дополнительно к функциям CPM МС68360, возможностью программно обслуживать модемные протоколы до V.34 с помощью встроенного блока МАС (Multiply and Accumulate, умножение с накоплением). Добавлены также интерфейс I2C и два обслуживающих его канала ПДП.

Версии МРС860 включают МРС860EN, поддерживающий до 4 каналов Ethernet одновременно, MPC860DC с сокращенным до 2 количеством SCC, MPC860DE c двумя каналами Ethernet, а также MPC860MH, обеспечивающий обработку 32 каналов HDLC плюс Ethernet.

Коммуникационный контроллер МРС821 имеет структуру, схожую с МРС860, и отличается наличием контроллера ЖКИ дисплея с разрешением VGA 640х480 и 16 цветами (градациями серого), а также уменьшенным до 2 количеством каналов SCC. МРС823 также содержит контроллер ЖКИ с поддержкой видеовыхода на ЭЛТ, имеет один канал SCC и последовательный интерфейс USB (Universal Serial Bus).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература

 

 

1. М. Куприянов, О. Мартынов, Д. Панфилов. Коммуникационные контроллеры фирмы Motorola.-БХВ-Петербург, 2001.-560с.
2. Ремизевич Т.В. Микроконтроллеры для встраиваемых приложений: от общих подходов - к семействам HC05 и HC08 фирмы Motorola, под редакцией Кирюхина И.С.-М.: Додэка, 2000, 272 стр..
3. Шагурин И.И. Микропроцессоры и микроконтроллеры фирмы МOTOROLA. Справочное пособие. Москва. Радио и связь, 1998, 556 стр.