SEMESTRÁLNÍ PRÁCE - 31SCS - LS2006/2007 - MICHAL MŰNZBERGER
PROCESORY FREESCALE - RODINA MCF5275

Úvod:

Vybral jsem si semestrální práci na rodinu procesorů Freescale (Motorola) MCF5275. Do této rodiny patří procesory MCF5274, MCF5274L, MCF5275 a MCF5275L. Jedná se o procesory nadskupiny ColdFire s redukovaným (zjednodušeným) setem instrukcí. Specialitou této rodiny je přítomnost integrovaného Ethernet rozhraní. Ve verzi bez "L" na konci označení dokonce dvou takovýchto rozhraní. MC5275 navíc nabízí harwarové šifrování. Podobným modelem na jehož základě byla tato rodina vyvinuta a je vybavena USB rozhraním, je MCF5272. Více základních technických parametrů popisuje tab.1.

Tab.1 - Základní parametry rodiny MCF5274

Charakteristika:

Blokové schéma:

Obr.1 - Blokové schéma procesoru

Popis:

Procesory obsahují 16 dvaatřicetibitových registrů dat a adres, plnou podporu systémového debugu v reálném čase, 16 KB cache, 64 KB interní SRAM. Specialitou, jak již bylo řečeno jsou 1-2 Fast Ethernet porty. Z výstupů dále USB rozhraní., I2C rozhraní pro ovládání externí RAM, displejů, převodníků, klávesnic a podobně. Dále zde nalezneme sériové rohraní QSPI, tři univerzální asynchronní vstupy UART, 4 DMA čítače, puzně šířkový měnič, dva kontrolery přerušení, řadič sběrnice pro paměti RAM, atd. Veškerý rozpis periferií i součástí naleznete v referenčním manuálu.

Jádro procesoru je ColdFire V2. jeho základem je 2x pipeline (Instruction Fetch Pipeline, Operand Execution Pipeline), oddělený bufrem instrukcí FIFO.

Obr.2 - Jádro ColdFire

Pracovní a standby režimy:

- Run mode: běžný pracovní režim, spotřeba závisí na pracovní frekvenci.

- Wait mode: hodiny procesoru a paměti stojí, vyčkává se na wake signál.

- Doze mode: podobné jako wait, periferie zůstávají aktivní

- Stop mode: všechny hodiny jsou zastaveny, používat po ukončení instrukcí.

Fast Ethernet rozhranní:

Úvod:

Specialitou jak již bylo řečeno je rozhraní Ethernet a to ve verzi MCF5274 a MCF5275 hned ve dvou exemplářích. Nabízí podporu všech funkcí podle specifikace IEEE 802.3/Ethernet. MCF5275 navíc obsahuje rychlý genarátor náhodných posloupností pro šifrování, což umožňuje implementovat do procesorového přenosu většinu běžných internetových šifrovacích kódů.

Během různých módů procesoru:

Během Wait a Doze módu procesoru je schopno FEC (fast ethernet controler) generovat přerušení a způsobit návrat do Run módu. Během Stop módu je FEC neaktivní a při přechodu do něj okamžitě ustává veškerá komunikace.

Pinout:

Tab.2 - Piny přidělené FEC rozhraní

Popis:

Rozhraní jehož blokové schéma je na obr.3 je tvořeno jednak harwarově a jednak implementovaným mikrokódem.

Obr.3 - Blokové schéma FEC (1 rozhraní)

Descriptor controler inicializuje registry, rozeznává adresy a generuje náhodný signál pro přístup na sběrnici.

RAM paměť ukládá odchozí i příchozí data a je řízena FIFO kontrolerem.

MII (Media Independent Interface) umožňuje řídící komunikaci mezi čipem a externím tranceivrem.

DMA blok sprostředkovává nezávislé datové kanály na sběrnici.

MIB counters slouží pro řešení událostí na síti a ke statistice sítě.

SKHA (Symmetric Key Hardware Accelerator)

Nakonec této sekce bych se ještě rád zmínil o kryptovacím modulu tohoto procesoru (verze MCF5275/MCF5275L). Ten umožňuje implementovat dvě široce užívaná standardní šifrování: 128bitový AES (Advanced Encryption Standard) a 64bitový DES (Data Encryption Standard). Blokové schéma modulu je na obr.4, pro bližšší popis doporučuji referenční manuál.

Obr.4 - Blokové schéma kryptovacího koprocesoru

Pouzdro:

Procesory MCF5274 a MCF5275 jsou standardně uloženy v pouzdře 256MAPBGA, tj. 256 pinů (16x16), MCF5274L a MCF5275L v pouzdře 196MAPBGA, tj. 196 pinů (14x14).

Obr.5 - Pouzdro 256MAPBGA - rozměry

Obr.6 - Vývody pouzdra 256MAPBGA

Obr.7 - Vývody pouzdra 256MAPBGA

Závěr:

Tato práce se zaměřila především na ethernetové rozhraní procesorů FREESCALE MCF5274/MCF5274L a MCF5275/MCF5275L. To má svoje využití. Lze je využít pro různé aplikace v oblasti řízení a bezpečnosti. Na závěr ještě uvádím orientační ceny těchto procesorů k 26.4.2007.

Typ procesoru Cena (USD)
MCF5274L 19,26
MCF5274 24,82
MCF5275L 24,03
MCF5275 27,58

Valid HTML 4.01 Transitional Valid CSS!