5.1. fejezet - Általános 32 bites mikrovezérlő/processzor alkalmazástechnikája Jelenleg a piacon több általános jellegű processzor-architektúra van a beágyazott eszköz piacon, ezek közül a legismertebbek: PowerPC, ARM, MIPS és SuperH architektúrákon alapuló processzorok. Sok gyártó fejleszt, és a piacon értékesít általános célú 32 bites beágyazott eszközök kiszolgálását végző mikrovezérlőt/processzort. Ezeknek a mikrovezérlő/processzoroknak az egyik legnagyobb gyártója a Motorolla. Rövid áttekintetése a Motorolla eszköz fejlesztéseinek, részletesebben a következő címen található meg ##LINK: http://hu.wikipedia.org/wiki/motorola_68000_processzorcsal%c3%a1d ##. A nagyszámú termék közül a ColdFire processzorcsaláddal foglalkozunk. A családnak közel 200 tagja van. A ColdFire proceszor őse a Motrorola cég ##LINK: http://www.motorola.com/us## MC68000 ##LINK: http://www.cpuworld.com/cpus/68000/## 32 bites processzora. Ezek az ősprocesszorok olyan neves számítógépek CPU-ja volt, mint: Apple Lisa 2, Apple Macintosh 128, Atari 520STFM és 1040STFM valamint Commodore Amiga 500 és 1000. 5.1.1. A Freescale A Freescale Semiconductor Inc cég ##LINK: http://www.freescale.com ## az Amerikai Egyesült Államkban, Texas állam, Austin városában székel. Félvezetőből készült termékek tervezésre és gyártásra szakosodtak. 1. ábra A Freescale cég logója A Freescale az egyik úttörője a globális félvezető iparnak. Történelme több mint 50 évvel ezelőtt kezdődött, 1948-ban a Motorola ##LINK: http://www.motorola.com/us## cég egyik részlegeként alakult meg. Az első sorozatban gyártott félvezetőjük az 1955-ben általuk kifejlesztett nagy teljesítményű germánium tranzisztor volt. Ez a termékük lett a tranzisztoros autórádiók központi építőköve. A cég azóta is folyamatosan végez kutatásokat és fejlesztést a modern félvezetőelektronika több területén, amire évente a bevételeinek 17%-át, avagy 780 millió USD-t költ. Ennek köszönhetően lett a Freescale az egyik vezető félvezetőgyár a beépített rendszerek és megoldások területén. A gyár termékeit megtalálhatjuk a bennünket mindennap körülvevő tárgyakban úgy mint: autók, e-olvasók, mobil eszközök, mosógépek, tabletek, hálózati eszközök, repülők stb. A cég honlapján ##LINK: http://www.freescale.com/webapp/sps/site/homepage.jsp?code=ifindstryfcs&tid=fsh ## a következő alkalmazási területekre találhatnak pár száz, a gyakorlatban is leírt alkalmazási példát: - autóipar, - kommunikációs összeköttetések, - fogyasztói elektronika,
- ipari elektronika, - orvosi és egészségügyi elektronika, - elektromos motorvezérlés, - számítógépes hálózatok, - intelligens energiafelhasználás, stb. Ahhoz, hogy a felsorolt területek mindegyikén jelen tudjon lenni, a cég változatos félvezető termékeket állít elő valamint kínál a vásárlóknak: ##LINK: http://www.freescale.com/webapp/sps/library/prod_lib.jsp?tid=fsh## - mikrovezérlők o 8 bites vezérlők o 16 bites vezérlők o digitális jelfeldolgozó mikrovezérlők (DSC) o Kinetis ARM o ColdFire+ és ColdFire vezérlő - processzorok o PowerQUICC kommunikációs processzor o ColdFire 68000 processzor - Digitális jelfeldolgozó proceszorok (DSP) és vezérlők (DSC) o StarCore nagyteljesítményű DSP o DSP56000 és Symphony DSP - Rádió frekvenciás (RF) áramkörök o URH adóvevők o RF átjátszók o ZigBee eszközök - Érzékelők o gyorsulásérzékelő o elem/táp érzékelő o mágneses érzékelő o nyomás érzékelő o érintés érzékelő Ilyen módon a Freescale cég lefedi a beágyazott rendszerek számára szükséges: adatgyűjtés, adatfeldolgozás és vezérlés területek mindegyikét (2. ábra).
2. ábra a Freescale teljeskörű beágyazott megoldása A ColdFire processzor A Freescale újratervezte az alapul szolgáló MC68000-est és megalkotta a ColdFire processzort, amelynek jelenleg a V2, V3 és V4-es sorozata aktív. ##LINK: http://www.freescale.com/webapp/sps/site/taxonomy.jsp?nodeid=018rh3ytlcc2ab&tid=prodlib## A mellékelt linken látható, hogy igen változatos órajel, periféria és memória áll rendelkezésre a különböző ColdFire típusú processzoroknál. Eme jegyzet írójának az MCF527X altípussal volt alkalma személyesen dolgozni, ezért ez az altípus kerül bemutatásra. Az MCF527X ColdFire proceszor Ebbe az altípusba 43 processzor tartozik. Az MCF527X második generációs, avagy V2-es ColdFire processzor.##link: http://www.freescale.com/webapp/sps/site/prod_summary.jsp?code=mcf527x&nodeid=018rh3ytlcc2ab1752## Az altípusra vonatkozó 58 PDF dokumentum közül a legérdekesebb a proceszor felépítését részletesen leíró felhasználói kézikönyv ##LINK: http://cache.freescale.com/files/32bit/doc/ref_manual/mcf5271rm.pdf?fpsp=1## A ColdFire MCF527x Fontosabb jellemzői: - ColdFire V2 nagy teljesítményű mag akár 159 (Dhrystone 2.1) MIPS @ 166 MHz - továbbfejlesztett szorzó-akkumulátor (emac) (32 x 32) modul, és hardveres osztó - 8 KB és 16 KB konfigurálható gyorsítótár (cache) - 64 KB statikus véletlen hozzáférésű memória (SRAM) - 4-csatornás DMA, külső kéréssel és nyugtázással - DDR szinkron dinamikus, véletlen elérésű memória (SDRAM) vezérlő - JTAG - integrált perifériák - soros periféria interfész (QSPI) - négy impulzus szélesség modulátor (PWM) - három univerzális aszinkron adó/vevő (UART) - két 10/100 Fast Ethernet vezérlő - négy 32-bites időzítő
- megvalósítható az I²C csatlakozás - megvalósítható az USB 2.0 full-speed csatlakozás - négy programozható megszakítás időzítő (PIT) - opcionális hardveres titkosítás - DES, 3DES, AES, BCE, MD5, SHA-1 stb. irodalom és linkek: - a Freescale cég honlapja: http://www.freescale.com - a Freescale termékeinek felhasználási köre: http://www.freescale.com/webapp/sps/site/homepage.jsp?code=ifindstryfcs&tid=fsh - a Freescale terméklistája: http://www.freescale.com/webapp/sps/library/prod_lib.jsp?tid=fsh - az MC68000 32 bites proceszor: http://www.cpu-world.com/cpus/68000/ - összefoglaló az MCF527X ColdFire processzorról: http://www.freescale.com/webapp/sps/site/prod_summary.jsp?code=mcf527x&nodeid=018rh3ytlcc2ab1752
3. ábra a Coldfire V2 mag és a perifériavezérlői