Freescale MSC8101M1250F

Отличный выбор! Freescale MSC8101M1250F — это высокопроизводительный процессор цифровой обработки сигналов (DSP) из известного семейства StarCore, ориентированный на телекоммуникационную и сетевую инфраструктуру.

Краткое описание

MSC8101 — это однокристальная система (SoC) на базе ядра SC140 с расширенным набором инструкций VLIW (Very Long Instruction Word). Он создан для задач, требующих интенсивных вычислений с фиксированной точкой, таких как:

• Обработка сигналов в базовых станциях (2G/3G, позже и ранние 4G).
• Шлюзы VoIP и медиашлюзы.
• Контроллеры базовых станций (BSC/RNC).
• Сетевое оборудование (маршрутизаторы, коммутаторы).
• Многофункциональные принтеры и системы обработки изображений.

Ключевая особенность MSC8101M1250F: Суффикс M1250F указывает на максимальную тактовую частоту 1250 МГц и корпус типа FC-PBGA (Flip Chip Plastic Ball Grid Array).

Технические характеристики

1. Ядро и производительность:

• Архитектура ядра: StarCore SC140 VLIW DSP.
• Количество ядер: 1.
• Тактовая частота: До 1250 МГц.
• Производительность: До 5000 MIPS (Million Instructions Per Second).
• Разрядность: 16-битное фиксированная точка.
• Память команд/данных: Внутренняя кэш-память.

2. Встроенная память:

• Память M1 (SRAM): 32 Кбайт (для критичных по времени данных).
• Память M2 (SRAM): 512 Кбайт (общая память программ и данных).
• Кэш команд: 16 Кбайт.
• Кэш данных: 32 Кбайт.
• Внешняя память: Контроллер SDRAM/DDR SDRAM (до 133 МГц) и контроллер Flash/ROM/SRAM.

3. Периферия и интерфейсы (критично для встраиваемых систем):

• Интерфейс связи (SCI): 4 высокоскоростных канала TDM/SI (Serial Interface) с поддержкой до 256 тайм-слотов, что идеально для E1/T1, ATM, HDLC.
• Fast Communications Controller (FCC): 3 контроллера, поддерживающих 10/100 Мбит Ethernet, ATM UTOPIA, HDLC, прозрачный режим.
• Multi-Channel Controller (MCC): 1 контроллер для управления множеством каналов TDM.
• Интерфейс ввода-вывода общего назначения (GPIO): Множество программируемых линий.
• Таймеры: Программируемые таймеры и сторожевой таймер.
• Интерфейс отладки: JTAG/OnCE.

4. Техпроцесс и корпус:

• Техпроцесс: 130 нм.
• Корпус: FC-PBGA (Flip Chip Plastic Ball Grid Array), 516 выводов.
• Напряжение питания: Ядро: 1.5В, Ввод-вывод: 2.5В / 3.3В.

5. Целевые применения:

• Цифровая обработка сигналов (DSP).
• Управление каналами связи.
• Сетевые интерфейсы и коммутация.

Парт-номера (Part Numbers) и варианты

Семейство MSC8101 имеет несколько вариантов, отличающихся частотой, температурным диапазоном и корпусом. Основная маркировка: MSC8101 A xxxx F.

• MSC8101M1250F — Основная модель: 1250 МГц, коммерческий температурный диапазон (0°C to 95°C Tcase), корпус FC-PBGA.
• MSC8101VT1250F — Расширенный температурный диапазон (-40°C to 105°C Tcase), 1250 МГц.
• MSC8101M1000F — 1000 МГц, коммерческий диапазон.
• MSC8101VT1000F — 1000 МГц, расширенный диапазон.
• MSC8101M800F — 800 МГц, коммерческий диапазон.
• MSC8101M667F — 667 МГц, коммерческий диапазон.

Где искать: При поиске на электронных компонентных площадках (например, ChipFind, Octopart) используйте как полный номер MSC8101M1250F, так и базовый MSC8101.

Совместимые и альтернативные модели

1. Внутри семейства Freescale/NXP (прямая совместимость по выводам и периферии):

• MSC8102 / MSC8103 — Более поздние и производительные модели. Имеют два ядра SC140 (MSC8102) и увеличенную встроенную память (M2 до 1 МБ у MSC8103). Являются логичным апгрейдом для увеличения вычислительной мощности при сохранении совместимости по ПО и периферии. MSC8103 особенно интересен как замена.
• MSC8101 более низких частот (M800F, M667F) — Прямая совместимость, если не требуется максимальная производительность.

2. Предшественники (обратная совместимость с оговорками):

• MSC8100 — Более ранняя версия с ядром SC140. Архитектурно близок, но может отличаться набором периферии и тактовой частотой. Переход требует проверки даташитов.

3. Аналоги от других производителей (функциональная/архитектурная замена):

• Texas Instruments (TI) TMS320C6000系列: Серия DSP с высокой производительностью (например, TMS320C641x, TMS320C645x). Широко использовались в телекоме. Не являются pin-to-pin совместимыми, требуется перепроектирование платы и портирование кода.
• Analog Devices (ADI) Blackfin и TigerSHARC: Blackfin (например, ADSP-BF60x) — гибридные процессоры для сигналов и управления. TigerSHARC (ADSP-TS201, TS202) — высокопроизводительные DSP для радиолокации и телекома. Также требуют перепроектирования.
• Более современные процессоры NXP (бывш. Freescale) для сетей:
  • QorIQ Layerscape (на архитектуре ARM, например, LS1020A): Для сетевых шлюзов и маршрутизаторов.
  • QorIQ T- и P- серии (Power Architecture, например, T1040): Для коммутации и обработки в сетях передачи данных.
  • Важно: Эти современные процессоры имеют другую архитектуру (ARM/Power vs StarCore) и значительно более широкий набор высокоскоростных интерфейсов (PCIe, SATA, 10G Ethernet). Они не являются прямой заменой, а представляют собой переход на новую платформу для более сложных задач.

Важное примечание:

MSC8101 и всё семейство StarCore сейчас находятся в статусе "End-of-Life" (EOL). Производство и официальная поддержка со стороны NXP прекращены. При использовании в новых проектах или для замены в существующих необходимо искать компоненты на вторичном рынке или, что более правильно, рассматривать миграцию на современные платформы (например, на многозадачные процессоры ARM или специализированные DSP/SoC от TI или ADI).

Вывод: MSC8101M1250F — это мощный DSP своего времени, отлично зарекомендовавший себя в телекоммуникационном оборудовании 2000-х годов. Его прямым развитием внутри линейки являются двухъядерные MSC8102/8103. Для новых разработок необходимо выбирать среди современных аналогов.