Фірма Motorola випускає два сімейства МК, що мають процесорне ядро з RISC-архітектурою. Ці МК забезпечують найвищі показники продуктивності, і при цьому оптимізовані для вмонтованих прикладень з точки зору простоти побудови системи, споживання і ціни.
Сімейство 32-розрядних RISC-процесорів MCF5xxx (ColdFire), що мають змінну довжину команд і багато ознак сімейства М68xxx, покликане забезпечити новий рівень співвідношення продуктивність/ціна для масових ринків, зокрема, для всіляких персональних обчислювально-комунікаційних засобів.
Сімейства МК МРС500 і MPC800 засновані на 32-розрядному ядрі PowerPC із RISC-архітектурою. Це ядро знайшло широке застосування як у комп'ютерних, так і у вмонтованих системах. МК групи MPC500 орієнтовані на складні задачі керування і застосовуються в потужних промислових контролерах, а група MРC800 призначена для використання у високошвидкісному комунікаційному устаткуванні.
9.5.8.1. Сімейство RISC-мікроконтролерів MCF5xxх (ColdFire)
Заснований на концепції змінної довжини команд, процесор ColdFire сполучає архітектурну простоту стандартного 32-розрядного RISC-процесора з економією пам'яті. Використання архітектури з інструкціями змінної довжини дає значні переваги в порівнянні зі стандартною RISC-архітектурою з інструкціями фіксованої довжини. Ущільнений двійковий код процесора Cold Fire займає менші ємності пам'яті, ніж код RISC-процесора з інструкціями фіксованої довжини. Це дозволяє більш ефективно використовувати пам'ять системи для прикладної програми, а також вибирати більш повільну і менш дорогу пам'ять для досягнення заданого рівня продуктивності.
При цьому система команд і програмна модель дуже схожі на М68ххх, що дозволяє користувачам М68ххх легко здійснити перехід до підвищеної продуктивності RISC-сімейства.
Інтегровані периферійні функції забезпечують високу ефективність і гнучкість. Стандартна конфігурація припускає наявність послідовного інтерфейсу, двох багатофункціональних таймерів, сторожового таймера і модулей системної інтеграції, керування зовнішніми шинами і перериваннями, системного захисту, вмонтованого налагоджувача. В зв’язку з цим мікропроцесори сімейства MCF5xxx називають інтегрованими, аналогічно ряду моделей сімейства М683хх.
Прикладами МК сімейства ColdFire можуть служити MCF5204 і MCF5206, структура (рис. 9.3) і короткі характеристики яких наведені нижче.
Процесорне ядро MCF5204має продуктивність 13,5 mips при тактовій частоті 33 МГц, засноване на програмній моделі й системі команд М68ххх, але при цьому більшість команд виконується за 1 цикл. Команди керування споживанням дозволяють знижувати інтегральний показник споживаної потужності. Системний інтерфейс забезпечує пряме підключення ОЗП, ПЗП і зовнішніх пристроїв із розрядністю 8 або 16, а також обробку переривань і системний захист (є 16-бітний сторожовий таймер із попереднім дільником, відстежуються подвійні помилки шини, перевищення часу відгуку пристрою на шині та ін.). MCF5204 містить вмонтований кеш команд ємністю 512 байт і швидкий статичний ОЗП такої ж ємності, що забезпечує 1-цикловий доступ до найбільше критичних команд і даних. Асинхронний послідовний інтерфейс забезпечує дуплексну роботу з підтримкою модемних сигналів керування (CTS, RTS). Двоканальний 16-бітний універсальний таймер із 8-бітним попереднім дільником має дозвіл 30 нс при тактовій частоті 33 МГц. MCF5204 живиться від 5В і випускається в 100-вивідному корпусі TQFP.
| MCF5204 | |
| RISC-ядро ColdFireTM | 0,5К кеш команд 0,5К ОЗУ |
| Послідовний інтерфейс | Системний контролер: – прогр. вибірки; – системний захист; – переривання; – JTAG |
| Таймер 1 | |
| Таймер 2 | Фоновий налагоджувач |
Рис. 9.3. Структура мікроконтролера MCF5204
MCF5206має продуктивність 17 MIPS при частоті 33 МГц, містить вмонтований контролер DRAM, а також синхронний послідовний інтерфейс М-bus для підключення РКІ-дисплеїв, послідовного EEPROM та інших пристроїв із послідовним доступом.
Motorola активно розвиває сімейство ColdFire з метою досягнення продуктивності 300 MIPS.