Freescale MCF5474ZP266

Отличный выбор! Freescale MCF5474ZP266 — это мощный и комплексный микроконтроллер (или, точнее, микропроцессор с интегрированной периферией) из семейства ColdFire, предназначенный для встраиваемых систем с высокими требованиями к производительности и функциональности.

Описание

Микропроцессор MCF5474 относится к серии ColdFire V4e и построен на 32-битном ядре с производительностью до 266 Dhrystone MIPS (как указано в суффиксе ZP266). Он был разработан для применений, требующих высокой вычислительной мощности, развитой сетевой связности и работы с различными типами памяти.

Ключевая особенность этой серии — интеграция двух независимых процессорных ядер:

1. Ядро ColdFire V4e: Выполняет основную прикладную логику и управление системой.
2. Дополнительное ядро для обработки протоколов (Ethernet, USB): Это специализированное ядро разгружает основное, занимаясь обработкой стеков коммуникационных протоколов (например, TCP/IP), что критически важно для сетевых устройств.

Чип позиционировался для рынка сетевого оборудования (маршрутизаторы, точки доступа, VoIP-шлюзы), промышленной автоматизации, систем видеонаблюдения и принтеров высокого класса.

Технические характеристики

1. Ядро и производительность:

• Архитектура: 32-битное ядро ColdFire V4e с конвейером 7-9 стадий.
• Тактовая частота: До 266 МГц.
• Производительность: ~266 Dhrystone 2.1 MIPS.
• Встроенная память:
  • Кэш инструкций: 32 КБ.
  • Кэш данных: 32 КБ.
  • SRAM: 128 КБ (доступная для быстрых критичных по времени задач).
• Память: Встроенный контроллер динамической памяти (SDRAM/DDR SDRAM) с поддержкой ECC.

2. Коммуникационные интерфейсы (главная сила процессора):

• Ethernet: Три 10/100 Мбит/с MAC (Media Access Controller) с MII/RMII интерфейсами. Один из них может быть сконфигурирован для Gigabit Ethernet (по интерфейсу RGMII) с использованием внешнего PHY.
• USB: Два контроллера:
  • 1 х USB 2.0 Full-Speed/Low-Speed Host (OHCI).
  • 1 х USB 2.0 High-Speed OTG (On-The-Go) с интегрированным PHY.
• Последовательные интерфейсы:
  • 4 x UART (асинхронные).
  • 2 x QSPI (Queued Serial Peripheral Interface).
  • 3 x I²C.
  • 1 x CAN 2.0B.
• Параллельные интерфейсы:
  • Интерфейс для внешнего PCI шины (до 66 МГц).
  • Контроллер PCMCIA/CompactFlash (2 слота).
  • Интерфейс для внешней локальной шины (для подключения FPGA, ASIC или медленной памяти).

3. Периферия и системы:

• Таймеры: Программируемый интервальный таймер (PIT), Watchdog таймер, периодический прерывающий таймер.
• АЦП: 8-канальный 12-битный аналого-цифровой преобразователь.
• Широтно-импульсная модуляция (ШИМ): 4 канала.
• Контроллер прерываний: Программируемый контроллер (INTC) с поддержкой приоритетов.
• Тактовый генератор: Встроенный PLL для гибкой генерации тактовых частот.

4. Корпус и питание:

• Корпус: TEPBGA2+ 360 (Thermally Enhanced Plastic Ball Grid Array, 360 выводов).
• Напряжение питания: Ядро: 1.5В (для 266 МГц), I/O: 3.3В.

Парт-номера (Part Numbers) и варианты

Основная маркировка следует схеме: MCF5474 x ZP y

• x — обозначение корпуса (например, для TEPBGA360).
• y — максимальная тактовая частота.

Основные варианты в серии:

• MCF5474CZP266 — Коммерческий температурный диапазон (0°C to +70°C).
• MCF5474DZP266 — Промышленный температурный диапазон (-40°C to +85°C). Наиболее распространен для промышленных применений.
• MCF5474EZP266 — Расширенный температурный диапазон (-40°C to +105°C). Часто используется в автомобильной и специальной промышленной электронике.

Также существовали модификации с другими частотами, например, MCF5474xZP200 (200 МГц).

Совместимые и аналогичные модели

При поиске замены или аналога важно учитывать не только ядро, но и уникальный набор периферии (3x Ethernet, 2x USB, PCI, Local Bus).

1. Внутри семейства ColdFire V4e:

• MCF5475 / MCF5485: Ближайшие родственные модели. Имеют практически идентичную периферию и ядро. MCF548x серия иногда имеет небольшие улучшения или отличия в организации памяти. Часто являются прямой функциональной заменой.
• MCF5445x: Более поздние и продвинутые процессоры серии ColdFire V4. Имеют улучшенное ядро (больше кэш, частота до 400 МГц), но могут иметь отличный набор периферии (например, меньшее количество Ethernet-контроллеров). Требуют проверки datasheet.

2. Преемники от NXP (после покупки Freescale): Семейство ColdFire более не развивается. NXP сделала ставку на архитектуру ARM Cortex.

• Серия i.MX 6UL/6ULL: Для применений с меньшей производительностью, но с акцентом на энергоэффективность. Имеют 1x Ethernet, USB.
• Серия i.MX 6SoloX / i.MX 7: Более комплексные процессоры с ядрами Cortex-A и Cortex-M. Могут предложить сравнимую или большую производительность и богатую периферию (Ethernet, USB, CAN и т.д.).
• Серия Layerscape (например, LS102xA): Для высокопроизводительных сетевых применений (замена для маршрутизаторов/шлюзов). Это уже многоядерные процессоры на ARM Cortex-A с несколькими гигабитными Ethernet контроллерами и сетевыми ускорителями.

3. Аналоги от других производителей:

• Microchip (быв. Atmel) SAM9x: 32-битные MPU на ARM9. Например, SAM9G46 имеет 1x Ethernet, USB, LCD-контроллер. Менее производительные, но проще в разработке.
• Texas Instruments Sitara (AM335x): Очень популярные процессоры на ARM Cortex-A8 (например, BeagleBone Black). Богатая периферия, хорошая поддержка.
• STM32MP1 (STMicroelectronics): Недавние микропроцессоры с ядрами Cortex-A7 + Cortex-M4. Отличный вариант для модернизации старых систем на ColdFire.

Важное замечание: Прямой "выводной" (drop-in) замены для MCF5474ZP266 от другого производителя не существует. Переход на современный аналог (особенно на ARM) потребует полной переразработки аппаратной платформы и портирования программного обеспечения.