Freescale MC68302CEH16C

Отличный выбор! Freescale MC68302CEH16C — это мощный и универсальный микроконтроллер, который был очень популярен в телекоммуникационном и сетевом оборудовании в 1990-х — начале 2000-х годов.

Общее описание

MC68302 — это не просто микроконтроллер, а многопротокольный процессор связи (MPC — Multiprotocol Communications Processor). Его ключевая особенность — интегрированный коммуникационный процессор (CP) на базе ядра RISC, который разгружает центральное ядро CPU32 (производное от легендарного MC68000) для обработки данных по множеству последовательных протоколов.

Он был предназначен для устройств, требующих гибкой поддержки различных интерфейсов: маршрутизаторы, концентраторы ISDN, мультиплексоры, контроллеры сетевых интерфейсов (NIC), системы мониторинга и т.д.

Специфика маркировки MC68302CEH16C:

• MC — Motorola (позже Freescale, сейчас NXP).
• 68302 — базовая модель.
• C — корпус. В данном случае CQFP (Ceramic Quad Flat Pack), обычно с 132 выводами.
• E — температурный диапазон. E означает коммерческий (0°C до +70°C). Вариант V — расширенный коммерческий (-40°C до +85°C).
• H — обозначает бессвинцовую (Pb-free) упаковку.
• 16 — тактовая частота ядра в МГц.
• C — ревизия кристалла.

Технические характеристики

1. Ядро процессора:

• Тип: 32-битное ядро CPU32 (аналог MC68020, с упрощенным набором инструкций).
• Тактовая частота: 16 МГц.
• Производительность: ~2-3 MIPS.

2. Коммуникационный процессор (CP — RISC-ядро):

• Независимый RISC-процессор, управляющий последовательной связью.
• Разгружает главное ядро, выполняя обработку дескрипторов данных, тайминг, проверку CRC, нуль-вставку/удаление (для HDLC/SDLC).

3. Память:

• Внутренняя ОЗУ (SRAM): 2 Кбайт (двухпортовая, доступная как для CPU32, так и для CP).
• Внутренняя ПЗУ: Отсутствует (требует внешней памяти).
• Контроллер внешней памяти: Гибкий контроллер, поддерживающий до 4 банков памяти (SRAM, EPROM, Flash, DRAM с внешним контроллером). Адресуемое пространство — 16 Мбайт.

4. Последовательные интерфейсы (главная особенность):

• Три многофункциональных последовательных канала (SCC — Serial Communication Controller):
  • Каждый может быть независимо сконфигурирован для поддержки протоколов: HDLC/SDLC, PPP, AppleTalk (ADSP), UART (асинхронный), Bisync, Transparent Mode.
  • Могут использоваться для Ethernet (через внешний контроллер серии 68562 LANCE), T1/E1 (CSU), и т.д.
• Два управляющих канала (SMC — Serial Management Channel): Могут работать как UART или как каналы прозрачной передачи данных.
• Один канал последовательного интерфейса SPI (Serial Peripheral Interface).

5. Таймеры:

• Два 16-битных таймера общего назначения.
• Сторожевой таймер (Watchdog Timer).
• Таймер для работы в режиме реального времени (RTC).

6. Системная интеграция:

• Контроллер прерываний: Векторный, с программируемым приоритетом.
• Контроллер DMA: Встроенный контроллер прямого доступа к памяти (IDMA — Integrated DMA) для высокоскоростного обмена с памятью.
• Контроллер шины: Поддержка синхронной и асинхронной шины.
• Порты ввода/вывода: 8 дискретных линий I/O и 8 линий с альтернативными функциями.

7. Электрические параметры:

• Напряжение питания: +5В (одно напряжение).
• Потребление: ~150-200 мА (типовое, на 16 МГц).
• Техпроцесс: КМОП (CMOS).

8. Корпус: 132-контактный CQFP (керамический четырехсторонний плоский корпус).

Парт-номера и совместимые модели (кросс-референс)

1. Прямые аналоги и варианты в семействе MC68302:

• MC68302ABC / MC68302BHC — более ранние ревизии (Rev. A, B). Могут иметь отличия в errata, но часто функционально совместимы с оговорками.
• MC68302CEH16 — то же самое, но без финального C (может указывать на иную ревизию упаковки).
• MC68302EH16C — аналог без префикса "C" в корпусе, но в том же CQFP.
• MC68302CFC16 / MC68302CFC20 / MC68302CFC25 — аналоги в пластиковом корпусе PQFP (реже) и с разной частотой (16, 20, 25 МГц). MC68302CEH25C — версия на 25 МГц в керамическом корпусе.
• MC68302RC16 — версия в корпусе PGA (Pin Grid Array).

2. Последующие, более совершенные модели (функционально близкие, но с улучшениями):

• MC68360 (QUICC) — "наследник" 68302. Содержит 4 SCC, больше ОЗУ, более мощное ядро CPU32+ (EC000), встроенную DRAM-контроллер, поддержку Ethernet на кристалле. Прямая модернизация для многих проектов.
• MC68303 — "облегченная" версия 68302 с одним SCC, но с интегрированным контроллером ЖК-дисплея. Подходит для терминалов.
• MC68EN302 / MC68F302 — варианты с встроенной Flash-памятью.
• MCF5208 / MCF5235 (из семейства ColdFire V2) — более современные 32-битные ядра ColdFire, сохраняющие совместимость по коду с CPU32 на уровне C, но с улучшенной производительностью и периферией.

3. Совместимые микросхемы от других производителей: Прямых клонов от других вендоров не было, так как это специализированный процессор Motorola/Freescale. Однако функционально аналогичную нишу (процессор + коммуникационные контроллеры) позже занимали:

• Intel 386EX (с мультипротокольным контроллером).
• Renesas (Hitachi) H8S/2000 серии с коммуникационными модулями.
• Микроконтроллеры ARM с множеством USART/SPI/I2C и внешней шиной (например, серии от NXP, STMicroelectronics), но они требуют значительного переписывания кода.

Важное примечание: При замене необходимо сверяться с даташитом и errata-листом конкретной ревизии. Особенно критичны различия между ранними (A, B) и финальными (C, D) ревизиями кристалла, где были исправлены ошибки в работе таймеров, DMA и SCC. Версия CEH16C является одной из поздних и стабильных.

Этот процессор — классический пример "системы на кристалле" (SoC) своего времени, который до сих пор может встречаться в обслуживаемом промышленном и телекоммуникационном оборудовании.