Freescale MPC8541EPXAQF

Отличный выбор! MPC8541EPXAQF — это мощный и надежный процессор для встраиваемых систем от Freescale (ныне NXP Semiconductors). Вот его подробное описание, характеристики и информация о совместимости.

Краткое описание

MPC8541E — это высокопроизводительный 32-битный процессор на архитектуре PowerPC e500 v1. Он принадлежит к знаменитому семейству PowerQUICC III, которое объединяет мощное процессорное ядро с богатым набором периферии для коммуникаций и сетевых применений.

Ключевое назначение: Сетевые маршрутизаторы (особенно среднего уровня), коммутаторы, медиашлюзы, телекоммуникационное оборудование, промышленные контроллеры высокой производительности.

Суффикс "P" в маркировке означает, что это процессор в корпусе для поверхностного монтажа (Pb-free).

Технические характеристики

1. Процессорное ядро:

• Архитектура: Power ISA (PowerPC e500 v1)
• Тактовая частота: До 833 МГц (для MPC8541EPXAQF конкретная частота зависит от ревизии; AQF часто соответствует максимальной частоте серии).
• Производительность: До ~1700 MIPS (Dhrystone 2.1).
• Кэш-память:
  • L1-кэш инструкций: 32 КБ
  • L1-кэш данных: 32 КБ
  • L2-кэш: 256 КБ (общая для инструкций и данных, работает на частоте ядра)

2. Память:

• Контроллер памяти (DDR SDRAM):
  • Поддержка DDR1 (DDR SDRAM).
  • Частота до 333 МГц (DDR666).
  • 64-битная шина (с поддержкой ECC).
• Контроллер локальной шины (Local Bus):
  • Мультиплексированная шина для подключения ПЗУ (Boot ROM), Flash-памяти, FPGA и других низкоскоростных устройств.
  • Поддерживает чипы памяти NOR Flash, NAND Flash, SRAM.

3. Коммуникационные интерфейсы и периферия (главная сила PowerQUICC III):

• Блок коммуникаций (Communications Processor Module - CPM):
  • Отдельный RISC-процессор для обработки коммуникационных протоколов, разгружающий основное ядро.
  • Включает 32-битный контроллер Serial DMA.
• Интерфейсы на кристалле:
  • 3x Gigabit Ethernet (TSEC): Трехпортовый контроллер 10/100/1000 Мбит/с с поддержкой IEEE 1588.
  • 2x Serial RapidIO: Высокоскоростная последовательная шина (1x / 4x) для соединения процессоров между собой или с другими устройствами (до 3.125 Гбауд на линию).
  • 2x UART (DUART).
  • 2x I²C.
  • Системный контроллер прерываний.
  • 4-канальный DMA-контроллер.
  • Программируемый таймер.
• Внешние интерфейсы (через CPM): Могут быть настроены на поддержку (конфигурация зависит от вывода сигналов):
  • 4x TDM-каналов (для T1/E1, телефонных линий).
  • 2x UART с поддержкой HDLC/SDLC.
  • Интерфейсы SPI, I²C.

4. Общие параметры:

• Техпроцесс: 90 нм.
• Напряжение питания: Ядро: 1.0В - 1.1В, I/O: 2.5В, 3.3В.
• Тип корпуса: 783-контактный HS-PBGA (Heat-Sink Plastic Ball Grid Array). Суффикс "P" в номере указывает на корпус для поверхностного монтажа.
• Температурный диапазон: Расширенный промышленный (Extended Temp.) от -40°C до +105°C (что является ключевым для промышленного и телекоммуникационного применения).

Парт-номера (Part Numbers) и модификации

Номенклатура Freescale/NXP сложна. Основные отличия в суффиксах:

• MPC8541E — базовая серия.
• MPC8541EP — версия в корпусе для поверхностного монтажа (Pb-free).
• Суффиксы частоты и температуры (последние 4 символа):
  • VTAQF / PXAQF: Один из самых распространенных вариантов. Частота, как правило, 833 МГц, корпус PBGA, температурный диапазон Extended (-40°C..+105°C).
  • VTAQA / PXAUA: Частота 800 МГц, Extended Temp.
  • VTAQA / PXATA: Частота 667 МГц, Extended Temp.
  • VNTAQA: Частота 800 МГц, Commercial Temp (0°C..+95°C).

Примеры парт-номеров из той же линейки:

• MPC8541EVTAQF
• MPC8541EPXAUA
• MPC8541EPXATA
• MPC8541EVNTAQA

Важно: Буква в середине (X, N и т.д.) может указывать на ревизию корпуса или особенности поставки. Для заказа всегда используйте полный парт-номер.

Совместимые и аналогичные модели

1. Прямые аналоги и варианты замены (в рамках одного семейства):

• MPC8540E: Младшая модель. Ключевое отличие — только 2 порта Gigabit Ethernet (вместо 3-х у MPC8541E). В остальном очень схож. Часто является pin-to-pin совместимой заменой, если не требуется третий порт GbE.
• MPC8543E / MPC8544E / MPC8545E / MPC8547E / MPC8548E: Более старшие модели семейства PowerQUICC III. Имеют отличия:
  • Больше портов Gigabit Ethernet (до 4-х).
  • Наличие/отсутствие контроллера PCI Express (заменяет PCI или RapidIO).
  • Наличие встроенного контроллера SATA.
  • MPC8548E — флагман линейки с максимальной периферией.
  • Важно: Они могут быть не pin-to-pin совместимы с MPC8541E из-за разного количества выводимых сигналов.

2. Следующее поколение (архитектурно совместимые, но с улучшениями):

• Серия MPC853x (e500 v2): Эволюционное развитие. Ядро e500 v2, поддержка DDR2/DDR3, более низкое энергопотребление (45 нм), интегрированный контроллер Security Engine. Например: MPC8533E, MPC8536E.
• Серия P-series (QorIQ P1/P2): Прямые наследники PowerQUICC III и MPC85xx. Например, P1010, P1020 — одно- и двухъядерные процессоры на ядре e500v2, сохраняющие преемственность по периферии.

3. Совместимые микросхемы сопровождения (Companion Chips): Для построения полной системы часто требуются:

• PHY-чики для Gigabit Ethernet (например, Marvell 88E1111, Vitesse VSC8201).
• Драйверы/трансиверы Serial RapidIO (например, Texas Instruments TLK2711).
• Стабилизаторы питания (например, от Texas Instruments, Analog Devices), специально рассчитанные на последовательность включения ядра и I/O для PowerPC.
• DDR SDRAM память с поддержкой ECC.

Важное замечание

MPC8541E — процессор, снятый с производства (End-of-Life). При разработке новых устройств рекомендуется рассматривать современные аналоги из линеек NXP QorIQ (P-series, T-series, LS-series). Однако, он по-прежнему широко используется в поддержке существующего оборудования, и на вторичном рынке (часто из списанной телеком-аппаратуры) можно найти как новые, так и б/у чипы.

Для точной информации по конкретному парт-номеру всегда обращайтесь к официальной документации на сайте NXP.com:

• Data Sheet: MPC8541E PowerQUICC III Integrated Processor Hardware Specifications
• Reference Manual: MPC8548E PowerQUICC III Integrated Processor Reference Manual (охватывает все семейство, включая MPC8541E)