Freescale MCF5270

Отличный выбор! Freescale MCF5270 (позже NXP MCF5270) — это классический 32-битный микроконтроллер на ядре ColdFire V2, который был очень популярен в 2000-х годах для встраиваемых систем с сетевыми возможностями.

Общее описание

MCF5270 — это высокоинтегрированный микроконтроллер, сочетающий в себе производительное ядро ColdFire с богатым набором периферии, ориентированной на сетевые и коммуникационные применения. Его ключевая особенность — встроенный 10/100 Мбит/с Ethernet MAC (Media Access Controller), что делало его идеальным решением для сетевых устройств, промышленной автоматизации, точек доступа, контроллеров и интернет-устройств (эпохи "Интернета вещей" до появления этого термина).

Он построен на проверенной архитектуре Von Neumann (общая шина для команд и данных), что упрощает конструкцию и снижает стоимость системы.

Ключевые технические характеристики

1. Ядро и производительность:

• Архитектура: 32-битное ядро ColdFire V2
• Тактовая частота: До 66 МГц (типичная — 60 МГц)
• Производительность: ~ 63 Dhrystone MIPS (на 66 МГц)
• Системная шина: 32-битная, работает на частоте ядра.

2. Память:

• Внутренняя SRAM: 8 КБ (быстрая, может быть настроена как кэш инструкций).
• Память программы/данных: Внешняя шина для подключения:
  • SDRAM контроллер: Поддержка до 64 МБ (32-битная шина данных).
  • Контроллер статической памяти (SRAM/Flash/ROM): Поддержка до 4 банков с индивидуальной настройкой (8/16/32-бит).

3. Сетевые интерфейсы (главная особенность):

• Ethernet MAC: Полноценный 10/100 Мбит/с IEEE 802.3 MAC.
  • Встроенный MMU (Memory Management Unit) для DMA и буферизации пакетов.
  • Поддержка MII (Media Independent Interface) и 7-портового 10-Мбит MII для гибкого подключения PHY.
• USB: USB 1.1 Full-Speed (12 Мбит/с) хост/устройство контроллер с интегрированным трансивером.

4. Периферия и интерфейсы связи:

• UART: 2 модуля UART (на базе ядра 68360 QUICC), поддерживающие асинхронный и синхронный режимы.
• QSPI (Queued Serial Peripheral Interface): Последовательный интерфейс для подключения периферии (датчики, память, ЦАП/АЦП).
• I²C: 1 интерфейс I²C для связи с микросхемами настроек, EEPROM, дисплеями.
• Таймеры:
  • 2 x 16-битных таймера общего назначения (GPT).
  • 1 x программируемый периодический таймер прерываний (PIT).
  • Часы реального времени (RTC) с отдельным источником тактирования.
• Контроллер прерываний: Программируемый контроллер (INTC) с поддержкой 7 уровней приоритета.

5. Системная интеграция:

• Контроллер прерываний (INTC).
• Контроллер DMA: 2 канала общего назначения.
• Контроллер сброса и тактирования (RCM).
• Контроллер режимов энергосбережения.
• Сторожевой таймер (WDT).
• GPIO: Множество линий ввода/вывода общего назначения, мультиплексированных с функциями периферии.

6. Корпуса и питание:

• Типовой корпус: 144-контактный LQFP (Low-Profile Quad Flat Package).
• Напряжение питания: 3.3В для ядра и ввода/вывода.

Парт-номера (Part Numbers)

Основные варианты чипов в линейке MCF5270:

• MCF5270VM66 — Флагманская модель с максимальной частотой 66 МГц.
• MCF5270CVM60 — Версия на 60 МГц.
• MCF5270VM60 — Также 60 МГц (различия между CVM60 и VM60 часто в ревизии ядра или условиях поставки).
• Суффиксы указывают на температурный диапазон и тип корпуса (например, MCF5270VM66AI — Industrial temp, LQFP-144).

Важно: Поставки новых чипов от NXP прекращены (статус NRND — Not Recommended for New Design или Obsolete). Для новых проектов необходимо рассматривать современные аналоги.

Совместимые и аналогичные модели

Можно разделить на две категории: прямые аналоги и более современные замены.

1. Прямые аналоги и микросхемы из того же семейства (ColdFire V2):

• MCF5271: Очень близкий аналог, отличается в основном отсутствием встроенного контроллера SDRAM (только статическая память) и некоторыми деталями таймеров. Часто использовался в более простых устройствах.
• MCF5272: Упрощенная версия без Ethernet MAC, но с CAN-контроллером. Для автомобильных и промышленных применений.
• MCF5275: Более производительная версия (ядро ColdFire V2e, до 140 МГц) со встроенным контроллером LCD и USB 2.0 Full-Speed. Естественное развитие линии.

2. Современные аналоги/замены от NXP (на что стоит смотреть для новых разработок): Архитектура ColdFire более не развивается. NXP предлагает мигрировать на более современные и эффективные платформы:

• Серия i.MX RT (Crossover Processors): Гибридные микроконтроллеры с ядром ARM Cortex-M (частота сотни МГц, до 1 ГГц), включающие Ethernet, USB, графику. Прямой и более мощный наследник.
  • i.MX RT1060/1064: Имеют встроенный 10/100 Ethernet MAC и богатую периферию.
  • i.MX RT1170: Имеет два ядра (Cortex-M7 и M4), Gigabit Ethernet, высокую производительность.
• Серия Kinetis (ARM Cortex-M): Микроконтроллеры общего назначения. Модели с Ethernet (например, семейство Kinetis K70/K80 на Cortex-M4/M7) являются логичной заменой.
• Серия Layerscape (ARM Cortex-A): Для более сложных сетевых и коммуникационных задач, требующих ОС Linux (например, LS1020A).

Вывод

Freescale/NXP MCF5270 был эталонным сетевым микроконтроллером своего времени, предлагая уникальное для той эпохи сочетание 32-битной производительности, Ethernet и USB по конкурентной цене. Благодаря хорошей документации и поддержке компиляторов (как GNU GCC, так и коммерческих), он получил широкое распространение.

Для поддержки существующего парка оборудования его еще можно найти на вторичном рынке (у дистрибьюторов, распродающих остатки, или на площадках типа ChipFind). Однако для новых проектов категорически рекомендуется выбирать современные аналоги на ядрах ARM Cortex (NXP i.MX RT или Kinetis), которые предлагают на порядок более высокую производительность, энергоэффективность, лучшую периферию и активную техническую поддержку.