Freescale MPC5121YVY400B

Отличный выбор! Freescale MPC5121YVY400B — это мощный и гибкий системный контроллер (SoC) для встраиваемых приложений, сочетающий процессорное ядро e300 Power Architecture с богатым набором периферии. Вот его подробное описание и характеристики.

Краткое описание

MPC5121e — это высокоинтегрированный микроконтроллер, созданный для применений, требующих высокой вычислительной мощности, развитого графического интерфейса и подключения к разнообразным сетям и шинам. Его ключевая особенность — уникальный Programmable Intelligent Controller (PIC) на базе 32-битного RISC-ядра, который разгружает основное CPU, обрабатывая данные с периферийных устройств (видеовход, аудио, USB и т.д.).

Основные целевые рынки: автомобильные информационно-развлекательные системы (IVI), навигационные устройства, промышленные панели управления, тонкие клиенты, медицинские дисплеи.

Технические характеристики

1. Процессорное ядро:

• Ядро: e300c3 (основанное на Power Architecture) с поддержкой инструкций VLE (Variable Length Encoding) для уменьшения размера кода.
• Тактовая частота: До 400 МГц (как указано в маркировке YVY400B).
• Производительность: ~760 MIPS (Dhrystone 2.1).
• Кэш: 32 КБ инструкций (L1), 32 КБ данных (L1).

2. Программируемый интеллектуальный контроллер (PIC):

• Отдельное 32-битное RISC-ядро (без кэша), работающее на частоте до 200 МГц.
• Разгружает CPU, обрабатывая потоки данных с:
  • 2x USB 2.0 OTG
  • 3x CAN
  • 6x UART
  • Аудио-интерфейсы (I2S/AC97)
  • Видеовход (CMOS Sensor Interface)

3. Память:

• Контроллер памяти (FlexMemory Controller - FMC):
  • Поддержка SDRAM DDR1/DDR2, LP-DDR.
  • Поддержка Flash памяти: NOR (CFI), NAND, SRAM, ROM.
  • Встроенный 16-канальный DMA.

4. Графика и дисплей:

• Контроллер дисплея (DIU):
  • Поддержка разрешений до WXGA (1280x768) и 1024x1024.
  • 2 независимых графических слоя (overlay) с альфа-смешиванием.
  • Аппаратная поддержка курсора.
  • Выходы: цифровой RGB (до 24 бит), аналоговый RGB (через встроенный ЦАП).

5. Видеовход:

• Интерфейс датчика изображения (CMOS Sensor Interface):
  • Поддержка параллельных датчиков до 12 Мп.
  • Предварительный просмотр в реальном времени, масштабирование, обрезка.
  • Автоматическая коррекция цвета (white balance, gamma).

6. Коммуникационные интерфейсы:

• USB: 2 порта USB 2.0 OTG с встроенным PHY.
• Ethernet: 1 порт 10/100 Мбит/с (FEC) с MII/RMII.
• CAN: 3 контроллера FlexCAN (2.0B active).
• UART: 6 модулей (2 с поддержкой IrDA).
• I2C: 3 модуля.
• SPI: 2 модуля.
• PATA: Интерфейс для подключения IDE-устройств (жестких дисков, CF-карт).
• SD/MMC: 2 контроллера SDHC.
• I2S/AC97: Аудио-интерфейсы (3x I2S, 1x AC97).

7. Прочее:

• Таймеры: Системный таймер, периодический таймер, RTC.
• АЦП: 12-битный, 8-канальный.
• Корпус: PBGA-516 (Plastic Ball Grid Array, 516 выводов).
• Напряжение питания: Ядро: 1.1 В (при 400 МГц), I/O: 3.3 В.
• Техпроцесс: 90 нм.
• Температурный диапазон: Промышленный/автомобильный (зависит от суффикса).

Парт-номера (Part Numbers) и варианты

Маркировка Freescale/NXP обычно имеет формат: MPC5121 Y VY 400 B

• MPC5121 — семейство.
• Y — вариант корпуса (Y = PBGA-516).
• VY — температурный диапазон и статус поставки (V = Extended Temp. (-40°C to +105°C), Y = без свинца (Pb-free)).
• 400 — максимальная частота ядра (400 МГц).
• B — ревизия ядра/кремния.

Основные парт-номера в семействе:

• MPC5121YVY400B — самый распространенный вариант на 400 МГц, промышленный диапазон, корпус PBGA-516.
• MPC5121YVY266 — версия на 266 МГц.
• MPC5121YVY320 — версия на 320 МГц.
• MPC5121eVY400B / MPC5121eVY266 — варианты с улучшенной графикой (Enhanced DIU) для более высоких разрешений.

Прямые аналоги и совместимые по выводам (Pin-to-Pin):

• MPC5123 — Урезанная версия MPC5121. Ключевые отличия: отсутствует контроллер Ethernet (FEC) и один из портов USB. Полностью совместим по выводам с MPC5121, что позволяет использовать одну PCB-разводку для разных продуктовых линеек.
• MPC5125 — Еще более упрощенная версия. Отсутствует PATA, видеовход (CSI), уменьшено количество UART и CAN. Также pin-to-pin совместим с MPC5121/5123 в корпусе PBGA-516.

Иерархия семейства (по убыванию функциональности): MPC5121 (полная) → MPC5123 (без Ethernet, -1xUSB) → MPC5125 (базовая, без PATA, CSI).

Совместимые модели и преемники

Прямого "дроп-ин" преемника с той же распиновкой от NXP не существует, так как компания перешла на архитектуру ARM. Однако для миграции на более современные платформы NXP предлагает следующие семейства:

1. i.MX 6 Series (ARM Cortex-A9):

   • i.MX 6Dual/6Quad — для высокопроизводительных IVI-систем.
   • i.MX 6Solo/6DualLite — более бюджетные варианты.
   • Имеют мощную графику (GPU Vivante), поддержку 3D, видео Full HD, но другую периферию и распиновку.

2. Layerscape Series (ARM Cortex-A7/A53/A72):

   • Для сетевых и коммуникационных применений, где важен Ethernet и производительность.

3. Для более простых задач:

   • MPC5748G (на базе Power Architecture e200z4) — для автомобильных применений с фокусом на безопасность и CAN.
   • Серия S32K (ARM Cortex-M) — для общих автомобильных и промышленных задач.

Важно: Переход с MPC5121 на любую современную платформу требует полной переразводки платы и портирования программного обеспечения. Для новых разработок рекомендуется рассматривать семейства i.MX 6/7/8 или i.MX RT в зависимости от требований к графике и производительности.