Процессоры MPC5xx: Архитектура и применение в автомобильной электронике.
MPC5xx
MPC5xx процессоры: PowerPC микроконтроллеры для авто (двигатели, трансмиссии). Delphi, Bosch, Cummins используют в ECU. Особенности архитектуры и памяти.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Введение
Семейство процессоров MPC5xx, такие как MPC555 и MPC565, – это 32-битные встраиваемые микропроцессоры PowerPC, работающие на частотах от 40 до 66 МГц и часто используемые в автомобильных приложениях, включая контроллеры двигателей и трансмиссий. Delphi Corporation использует MPC561 или MPC565 в контроллерах двигателей, поставляемых General Motors, и почти все автомобили GM North America 2009 модельного года теперь оснащены MPC5xx в контроллере двигателя. Эти процессоры обычно классифицируются как микроконтроллеры благодаря встроенному набору периферийных устройств и их необычной архитектуре: отсутствие MMU, большой объем SRAM на кристалле и очень большой (до 1 МБ) объем флэш-памяти на кристалле с низким временем доступа, что указывает на то, что их архитектура оптимизирована для задач управления. Вместо преобразования адресов блоков и аппаратного преобразования адресов фиксированного размера страниц, предписанного первой спецификацией PowerPC, ядра 5xx предоставляли механизм преобразования, управляемый программным обеспечением, поддерживающий переменный размер страниц. Эта модель послужила основой для встраиваемой модели MMU в текущей спецификации Power ISA. MPC5xx – все процессоры семейства PowerPC 5xx используют единую схему наименований. Разработка семейства PowerPC 5xx прекращена в пользу более гибкого и производительного семейства PowerPC 55xx.
The MPC5xx family of processors such as the MPC555 and MPC565 are 32 bit PowerPC embedded microprocessors that operate between 40 and 66 MHz and are frequently used in automotive applications including engine and transmission controllers. Delphi Corporation use either the MPC561 or MPC565 in the engine controllers they supply to General Motors, with nearly all 2009 model GM North America vehicles now using an MPC5xx in the engine controller. Bosch also used the MPC5xx throughout the ME(D) 9 series of Gasoline Engine Controllers, EDC 16 series of Diesel Engine Controllers as did the Cummins B series diesel engine ECU. They are generally considered microcontrollers because of their integrated peripheral set and their unusual architecture: no MMU, large on chip SRAM and very large (as much as 1 MB) low latency access on chip flash memories, which means their architecture is tailored to control applications. Instead of a block address translation and a hardware driven, fixed page address translation prescribed by the first PowerPC specification, the 5xx cores provided a software driven translation mechanism that supported variable page sizes. This model is the basis for the embedded MMU model in the current Power ISA specification. MPC5xx – All PowerPC 5xx family processors share this common naming scheme. The development of the PowerPC 5xx family is discontinued in favour for the more flexible and powerful PowerPC 55xx family.
Характеристики
Периферийные устройства на каждой модели различаются, но часто включают аналого-цифровые преобразователи (АЦП), блоки обработки времени (TPU), GPIO и UARTS/последовательный интерфейс (QSMCM). Семейство MPC5xx берет начало от ядра семейства MPC8xx PowerQUICC, что означает использование Гарвардской архитектуры и одноконвейерного ядра. В отличие от семейства 8xx, варианты 5xx оснащены блоком операций с плавающей запятой. В то время как некоторые из более ранних чипов, такие как MPC509, имели кэш инструкций, более новые чипы способны содержать большой объем NOR флэш-памяти непосредственно на кристалле, что позволяет быстро выдавать инструкции процессору. Некоторые недорогие чипы не содержат флэш-памяти, поскольку это значительно увеличивает площадь кристалла и, следовательно, стоимость чипа. Многие приложения управления используют очень длинные циклы управления, где объем данных невелик, а низкая задержка и детерминированный доступ как к данным, так и к подпрограммам инструкций имеют большее значение. Если большая часть данных может быть сохранена в SRAM на кристалле, доступной для шины данных процессора за один цикл, производительность может быть весьма высокой. Если данные приходится часто извлекать из внешней памяти, производительность может снизиться, поскольку чип не поддерживает пакетный доступ к данным из внешней оперативной памяти и имеет медленный протокол доступа к шине. Благодаря простому интерфейсу памяти, который можно запрограммировать путем установки местоположения памяти по умолчанию и записи нескольких базовых регистров, эти чипы популярны как среди любителей, так и среди разработчиков автомобильной и промышленной электроники.
The peripherals on each model vary, but frequently include analog to digital converters (ADC), Time Processor Units (TPU), GPIO, and UARTS/serial (QSMCM). The MPC5xx family descends from the MPC8xx PowerQUICC family core, which means it uses a Harvard architecture, single issue core. Unlike the 8xx family, the 5xx variants have a floating point unit. While some of the earlier chips like the MPC509 had an instruction cache, the recent chips have the capability to contain large amounts of NOR flash memory on board which is capable of bursting instructions to the processor. Some low cost chips omit the flash memory because it adds a lot of die area, driving up the price of the chip. Many controller applications run very long control loops where there is not a large dataset and low latency, deterministic access to both data and instruction routines is more important. If most of the data can be stored in the on chip SRAM available to the datapath of the processor in a single cycle, performance can be quite good. If data must be accessed off chip frequently, performance can be reduced because the chip cannot burst data accesses from external RAM and has a very slow bus access protocol. Because of the simple memory interface that can be programmed by setting a default memory location and writing a few base registers, the chips are quite popular with hobbyists as well as with automotive and industrial developers.