Freescale MPC8540PXAQFC

Отличный выбор! Freescale MPC8540PXAQFC — это мощный и сложный процессор для встраиваемых систем, который сейчас относится к линейке NXP QorIQ (после приобретения Freescale компанией NXP Semiconductors).

Вот подробное описание, технические характеристики и информация о совместимости.

Описание и назначение

MPC8540 — это высокопроизводительный 32-битный системный контроллер (System-on-Chip, SoC) из семейства PowerQUICC™ III (QUICC — Quad Integrated Communications Controller). Он построен на ядре e500 (архитектура Power Architecture®).

Основное назначение: Коммутационное и сетевое оборудование, телекоммуникационные платформы, промышленные контроллеры высокой производительности. Идеально подходит для маршрутизаторов, коммутаторов, межсетевых экранов, медиашлюзов и систем управления в энергетике.

Ключевая особенность PowerQUICC III: Интеграция мощного процессорного ядра (e500) с набором высокоскоростных коммуникационных интерфейсов и контроллеров периферии на одном кристалле, что позволяет создавать компактные и производительные сетевые решения.

Технические характеристики (для MPC8540PXAQFC)

• Архитектура: Power Architecture® 32-bit.
• Процессорное ядро: e500 v1 (с поддержкой виртуальной памяти MMU).
• Тактовая частота (Core Complex): Данная модификация PXAQFC относится к серии с частотой 667 МГц.
• Кэш-память:
  • L1-кэш инструкций: 32 КБ
  • L1-кэш данных: 32 КБ
  • Интегрированный L2-кэш: 256 КБ (с ECC)
• Контроллер памяти (DDR SDRAM):
  • Поддержка DDR1/DDR2 SDRAM.
  • Ширина шины: 64 бита.
  • Поддержка ECC (код коррекции ошибок).
• Коммуникационные процессоры (Communications Processors - CP):
  • SEC (Security Engine): Аппаратный ускоритель для шифрования (DES, 3DES, AES, SHA-1, MD5) — важная отличительная черта.
  • QUICC Engine (в PowerQUICC II/II+): Отсутствует. В MPC8540 его функции выполняет программируемый RISC-процессор (CPM) на базе архитектуры Power Architecture, но менее производительный, чем в более новых чипах.
• Коммуникационные интерфейсы и периферия:
  • Два интерфейса Gigabit Ethernet (TSEC) с поддержкой SGMII и RGMII.
  • Контроллер PCI 2.2: 32/64-бит, до 66 МГц.
  • Контроллер PCI Express (1 lane, Gen1.0a) — в некоторых ревизиях.
  • Контроллер локальной шины (Local Bus) для подключения Flash, FPGA и др.
  • Четыре контроллера DMA.
  • Два контроллера I²C.
  • Два контроллера UART.
  • Контроллер GPIO.
  • Интерфейс DUART.
  • Таймеры (Programmable Interrupt Timer, Watchdog).
• Пакет (Package): 783-контактный FC-PBGA (Flip-Chip Plastic Ball Grid Array). Это и обозначает суффикс QFC в названии.
• Техпроцесс: Изготовлен по техпроцессу 90 нм.
• Напряжение питания: Ядро: 1.1В - 1.2В, I/O: 2.5В, 3.3В.

Парт-номера (Part Numbers) и варианты

Модель MPC8540PXAQFC — это часть полного парт-номера. Структура номенклатуры Freescale/NXP:

• MPC8540 — базовая модель.
• P — обозначение пакета (FC-PBGA).
• X — температурный диапазон (X = расширенный промышленный, обычно от -40°C до +105°C; C = коммерческий, 0°C до +105°C).
• A — ревизия ядра/кремния.
• Q — квалификация (обычно "Qualified").
• FC — тип корпуса (Flip-Chip).
• Часто в конце указывается 667 — частота в МГц.

Основные варианты MPC8540 по частоте:

• MPC8540CV — 400 МГц
• MPC8540D — 500 МГц
• MPC8540E — 667 МГц
• MPC8540EA — 800 МГц
• MPC8540ER — 1000 МГц (1 ГГц)

Примеры полных парт-номеров, аналогичных вашему:

• MPC8540EXAQFC или MPC8540EXAQF — аналог на 667 МГц.
• MPC8540CXAQFC — на 400 МГц.
• MPC8540DXAQFC — на 500 МГц.

Важно: При поиске аналога или замены необходимо сверять не только частоту, но и ревизию (A) и температурный диапазон (X/C), так как они влияют на функциональность и рабочую среду.

Совместимые и аналогичные модели

Совместимость может быть на нескольких уровнях:

1. Пин-в-пин и функциональная совместимость (прямая замена в одной линейке):

   • MPC8541: Отличается отсутствием второго порта Gigabit Ethernet (только один TSEC).
   • MPC8543: Имеет только один порт Gigabit Ethernet и НЕ имеет контроллера PCI Express.
   • MPC8544: Не имеет контроллера PCI, но имеет два PCI Express (x1).
   • MPC8545: Более продвинутая версия с поддержкой SATA и второго контроллера PCI Express.
   • MPC8547: Не имеет PCI, но имеет два PCI Express (x1) и SATA.
   • MPC8548: Флагман линейки, имеет два Gigabit Ethernet, PCI, два PCI Express (x1) и SATA.

2. Совместимость на уровне платы (при перепрошивке ПО): Часто платы, разработанные под MPC8540, поддерживают чипы из списка выше (8541, 8543, 8545 и т.д.), так как они имеют одинаковый корпус (783 FC-PBGA) и схожую карту выводов (pinout), но требуют проверки схемы и адаптации ПО из-за различий в периферии.

3. Последующие поколения (миграционный путь):

   • Семейство MPC853x (PowerQUICC III): Более новые, с улучшенным энергопотреблением и дополнительными интерфейсами (например, MPC8533E, MPC8536E). Требуют переразводки платы.
   • Семейство P-series (QorIQ P1/P2): Прямые наследники архитектуры e500 (P1010, P1020, P2010, P2020). Имеют более высокую производительность на ватт, интегрированную коммутационную систему и более современные интерфейсы (PCIe Gen2, USB 2.0). Являются рекомендуемым направлением для новых разработок, но не являются drop-in заменой.

Важное примечание:

Данный чип, как и многие компоненты PowerQUICC III, находится в состоянии "Not Recommended for New Designs" (NRND) или "End of Life" (EOL) у NXP. Для новых проектов настоятельно рекомендуется рассматривать современные платформы NXP QorIQ (серии LS, T-series, P-series). Однако MPC8540 остается востребованным для поддержки и ремонта существующего парка оборудования.