Freescale MCF5471ZP200

Отличный выбор! Freescale MCF5471ZP200 — это высокопроизводительный микроконтроллер семейства ColdFire, ориентированный на сложные встраиваемые системы с требованиями к высокой вычислительной мощности, интеграции периферии и сетевым возможностям.

Общее описание

Микроконтроллер MCF5471ZP200 относится к серии MCF547x/548x — флагманскому семейству процессоров ColdFire V4e с ядром, содержащим модуль Эмуляции MAC (Multiply-Accumulate Unit), что обеспечивает производительность на уровне 200 Dhrystone 2.1 MIPS при тактовой частоте 200 МГц. Архитектура V4e включает в себя расширения для операций с цифровой обработкой сигналов (DSP), что делает его подходящим для приложений, требующих не только управления, но и вычислений.

Ключевая особенность — высокая степень интеграции: чип объединяет на одном кристалле процессорное ядро, контроллеры памяти, богатый набор коммуникационных интерфейсов и подсистему ввода-вывода.

Основные технические характеристики

1. Процессорное ядро:

• Архитектура: ColdFire V4e с модулем EMAC.
• Тактовая частота: 200 МГц.
• Производительность: ~200 MIPS (Dhrystone 2.1).
• Конвейер: 7-ступенчатый.
• Кэш-память:
  • Кэш инструкций: 32 КБ.
  • Кэш данных: 32 КБ.
• Встроенный модуль MAC: Поддержка операций умножения-накопления (32-бит x 32-бит -> 64-бит) за 1 такт, оптимизация для DSP-алгоритмов.

2. Память:

• Контроллер SDRAM: 32-битный, поддерживает до 256 МБ (SDRAM, DDR SDRAM).
• Контроллер Flash/SRAM: До 4 банков, поддерживает асинхронную память (NOR Flash, SRAM) и пакетную Flash (Burst Flash).
• Внутренняя SRAM: 64 КБ (может быть настроена как общая или выделенная под стек/очереди дескрипторов).

3. Коммуникационные интерфейсы (Главная сильная сторона):

• Fast Ethernet (FEC): Два 10/100 Мбит/с контроллера Ethernet с поддержкой MII и RMII.
• USB: Два хост-контроллера USB 2.0 Full-Speed (12 Мбит/с) с встроенным PHY.
• Serial: Четыре UART (асинхронных последовательных порта).
• Периферийный контроллер (QSPI): Один модуль Queued Serial Peripheral Interface.
• I²C: Два интерфейса I²C.
• CAN: Два контроллера модульной локальной сети (FlexCAN) версии 2.0B.

4. Системная интеграция и периферия:

• DMA: Четыре канала DMA с поддержкой внешних запросов.
• Таймеры:
  • 4-канальный 32-битный Programmable Interval Timer (PIT).
  • Периодический интервальный таймер.
  • Часы реального времени (RTC) с резервным питанием.
• Контроллер прерываний: Программируемый контроллер (INTC) с поддержкой 126 источников прерываний.
• Шины: 32-битная шина данных/адреса, поддержка как big-endian, так и little-endian.
• Корпус: 256-контактный BGA (чаще всего MAPBGA256).

5. Электрические параметры:

• Напряжение питания: Ядро — 1.5В, Ввод-вывод — 3.3В.
• Техпроцесс: 0.13 мкм.

Типичные области применения

• Сетевые маршрутизаторы и коммутаторы начального уровня.
• Шлюзы (гейтвеи) и межсетевые экраны (Firewall).
• Системы видеонаблюдения (IP-камеры, видеорегистраторы).
• Промышленные контроллеры и системы управления.
• Телекоммуникационное оборудование.
• Принтеры и МФУ высокого класса.

Парт-номера и маркировка

Основной парт-номер, указанный в документации Freescale (ныне NXP):

• MCF5471ZP200 — это полное название семейства и модели.

На корпусе чипа обычно нанесена маркировка, например:

• MCF5471ZP200
• MCF5471VP200 (может указывать на вариант корпуса или ревизию).
• Также присутствует код даты производства и лот.

Совместимые и альтернативные модели

Семейство MCF547x/548x построено по модульному принципу. Совместимость зависит от требуемой периферии и производительности.

Прямые аналоги и варианты в том же семействе:

• MCF5470ZP200: Отличается отсутствием второго контроллера Ethernet (FEC1). Все остальные характеристики идентичны. Основной вариант для экономии, если нужен только один Ethernet-порт.
• MCF5471ZP166, MCF5471ZP133: Модели с пониженной тактовой частотой (166 и 133 МГц соответственно). Полная программная и аппаратная совместимость (downward compatible).
• MCF5473, MCF5474, MCF5475: Модели с интегрированным контроллером безопасности (SEC) для аппаратного шифрования (AES, DES, 3DES, SHA, RNG). Идеальная замена для приложений, требующих VPN или защищенной связи.
• MCF548x (MCF5481, MCF5483, MCF5484, MCF5485): Модели с увеличенным объемом внутренней SRAM (до 128 КБ) и, в некоторых вариантах, с контроллером безопасности. Полностью совместимы по выводам и программно с MCF5471, но имеют дополнительные возможности.

Совместимые модели от NXP (последующие поколения): После интеграции Freescale в NXP линейка ColdFire V4e не получила прямого продолжения, но ее нишу заняли другие архитектуры.

• i.MX серия (ARM Cortex-A/Cortex-M): Для высокопроизводительных и мультимедийных применений. Например, i.MX 6UL/6ULL (ARM Cortex-A7) предлагают сравнимую или более высокую производительность, лучшую энергоэффективность и более современную периферию.
• MPC5xx / MPC8xx (Power Architecture): Для автомобильной и высокой надежности, но с иной архитектурой.

Важное примечание: MCF5471 является устаревшим (End-of-Life) продуктом. NXP официально объявила о прекращении его производства. Для новых проектов настоятельно рекомендуется рассматривать современные альтернативы, такие как микроконтроллеры на ядрах ARM Cortex-M7 (например, серия NXP Kinetis KV5x или STM32H7) или Cortex-A (серия i.MX RT или i.MX 6/8), которые предлагают лучшую производительность на МГц, более низкое энергопотребление, современную периферию и активную техническую поддержку.