MPC823E中文资料面向便携式系统的PowerQUICC®集成通信处理器数据手册恩XP规格书

描述 Description

MPC823e微处理器是多功能单芯片集成微处理器和外设组合，可用于多种电子产品。它特别适合低功耗的便携式图像采集和个人通信产品。它是MPC823微处理器的一个版本，提供增强的性能，具有更大的数据和指令缓存。与MPC823类似，它具有通用串行总线(USB)接口和视频显示控制器，以及MPC823 (Rev A)器件现有的LCD控制器。
MPC823e微处理器集成了一个高性能的嵌入式MPC8xx内核和一个使用专用RISC处理器来实现成像和通信的通信处理器模块。通信处理器模块可以执行嵌入式信号处理功能，提供图像压缩和解压缩。它还支持7个串行通道—两个串行通信控制器、两个串行管理控制器、一个I²C端口、一个USB通道和一个串行外设接口。
这两个处理器架构的功耗比传统架构更高效，这是因为通信处理器模块使内核不必处理成像和通信等外设任务。

特性 Features

嵌入式MPC8xx内核提供99MIPS (使用Dhrystone 2.1)或172K Dhrystones 2.1，运行速度为75MHz
单发、32位版本的MPC8xx内核(与Power Architecture技术完全兼容)，带有32 个32位固定点寄存器
低功耗、3.3V I/O边界，微处理器内核、缓存、存储器管理和I/O均工作
执行分支折叠、分支预测，带有条件预取，不带有条件执行。
8K数据缓存和16K指令缓存
指令缓存为四路集相联，数据缓存为两路集相联，物理地址，4字线突发，LRU替换算法，可锁在线粒度
存储器管理单元(MMU)，带32项转址旁路缓存(TLB)、全相联指令和数据TLB
存储器管理单元支持多种页面大小，包括4K、16K、512K和8M(页面大小为4K时具有1K保护粒度)；16个虚拟地址空间和16个保护组
高级片上仿真调试模式
8位、16位和32位动态数据总线调整支持传统的68K大端、传统的x86小端和修正小端存储器系统
26个外部地址线

全静态设计(0-75MHz运行频率)对于50MHz以上的频率，外部总线分频因子(EBDF)应除以2

通信处理器模块通过片上双存取RAM和专用DMA加速器上的虚拟(串行)DMA通道连接MPC8xx内核
由虚拟DMA支持功能提供的可编程存储器至存储器和存储器至I/O(包括Flyby) DMA
CPM与MPC8xx内核一起并行提供75+MIPS@75MHz
由ROM或下载微代码及硬件串行通信控制器支持的协议，包括但不限于以下协议的数字部分：
以太网/IEEE 802.3 (CS/CDMA)
HDLC/SDLC和HDLC总线
AppleTalk
通用异步收发器(UART)
同步UART(USART)
带/不带CRC的完全透明模式
异步HDLC
IrDA 1.1版串行红外通信(仅限SCC2)
与串行管理控制器通道相结合的基本速率(BRI)ISDN
主速率ISDN

16个16位乘积累加(MAC)硬件每个时钟一次运算
两时钟延时和一时钟阻塞
与其他指令同时运行
使用DMA控制器直接将数据突发至寄存器文件，无需与MPC8xx内核交互
8K双端口RAM
20个串行DMA (SDMA)通道
32位，Harvard Architecture，标量RISC微控制器
通信专用命令
在所有串行通道上支持连续模式的发送和接收
每个串行通道都具有外部可访问引脚

4个波特率发生器独立，可以连接至串行通信控制器或串行管理控制器
允许在运行过程中更改
自动波特率支持选项

两个串行通信控制器(SCC)以太网/IEEE 802.3支持(10Mbps和全双工运行)
GeoPort支持
HDLC总线实施一个基于HDLC的局域网
通用异步收发器
同步UART
最大支持4Mbps的串行红外(IrDA) (仅限SCC2)
完全透明。基于可选循环冗余校验的帧
最高35Mbps串行数据传输速率

一条用于通用串行总线(USB)的专用高速串行通道 支持USB主/从模式，最高12Mbps，带有4个USB端点

带有外部可访问引脚的两个串行管理控制器(SMC)UART
透传
通用电路接口(GCI)控制器
可连接至时分复用(TDM)通道

一个串行外设接口支持主站和从站模式
在同一总线上支持多主站运行

一个I²C端口支持主站和从站模式
支持多主站环境
支持高速运行
支持7位寻址

带两个时隙指配器的串行接口允许在复用和/或非复用运行中使用串行通信控制器和串行管理控制器
支持T1，CEPT，PCM高速通道，ISDN基本速率，ISDN主速率，用户自定义
1或8位分辨率
支持独立发送和接收路由、帧同步和时钟
允许动态更改
可以内部连接至4个串行通道

通用定时器4个16位定时器或两个32位定时器
门控模式下可启用/禁用计数
中断可以在参考匹配和事件捕获时屏蔽

中断7条外部中断请求(IRQ)线路
一个不可屏蔽中断
带中断功能的12个端口引脚
10个内部中断源
可编程最高优先级请求

存储控制器(8个Bank)通过编程几乎可以支持任意存储器接口
每个Bank都可以采用芯片特定的方式，或者采用RAS以便支持DRAM Bank
最多可以为每个存储器Bank设置30个等待状态
无缝连接至DRAM单列存储器模块、静态RAM、电子可编程只读存储器、闪存EPROM或同步DRAM
4条CAS线路、4条WE线路和1条OE线路
复位时提供启动芯片选择信号(提供8、16或32位存储器选项)
可变块大小--32K至256M
可选择写保护
片上总线仲裁支持外部总线主机
实现突发模式支持的特殊功能

系统集成单元硬件总线监控器
伪中断监控器
软件看门狗定时器
周期中断定时器
低功耗停止模式
时钟合成器
递减器和时基
实时时钟
复位控制器
IEEE 1149.1测试接入端口(JTAG)

视频控制器支持数字NTSC/PAL视频编码器和数字TFT
序列RGB，4:4:4和4:2:2 YCrCb (CCIR 601)数字分量视频格式
CCIR-656兼容8位接口端口
水平同步、垂直同步、域和消隐时序生成
带有半时钟和可编程极性
支持隔行/非隔行扫描方法
可编程显示活动区域
可编程非活动区域的背景色
适用于大多数数字视频编码器的无缝接口
硬件水平滚动
使用突发读取DMA周期以获得最大总线性能
面板电压控制调整，与片上定时器对照设置
结束帧中断生成

LCD控制器支持数字TFT和无源LCD面板
带半时钟和可编程极性的水平同步、垂直同步、域和消隐定时生成
1、2或4位每像素灰阶模式，使用高级帧速率控制算法
4或8位每像素颜色模式
4-、8-、9-或12位并行LCD显示器输出
可编程显示活动区域
非分割或垂直分割屏幕支持
使用突发读取DMA周期以获得最大总线性能
帧末中断生成
拆分数据 -- 2+2或4+4并行位 (x+x指并行上下屏幕各x位)
内置色彩RAM，带有256个12位项
线和帧之间的等待时间可编程
面板电压控制调整，与片上定时器对照设置
所有LCD接口信号的极性可编程

单插槽PCMCIA-ATA接口符合Master Interface版本2.1规范
单PCMCIA插槽
提供8个存储器或I/O窗口
当PCMCIA控制器未运行时，提供8个通用I/O引脚和两个通用纯输出引脚

低功率支持模式常规高-所有单元完全工作，以高时钟频率运行
常规低-所有单元完全工作，以低时钟频率运行
倦怠 – 核心功能单元禁用，时基、递减器、PLL、存储控制器、实时时钟、LCD和通信处理器模块除外。
睡眠 – 所有单元禁用，实时时钟、周期中断定时器、时基和递减器除外。PLL处于活动状态，以便快速唤醒。
深度睡眠 – 包括PLL在内的所有单元禁用，但实时时钟、周期中断定时器、时基和递减器除外。
关断 – 包括PLL在内的所有单元禁用，但实时时钟、周期中断定时器、时基和递减器除外。与其他模式相比更省电。某些寄存器的状态可以保留。
可以在高频和低频运行之间动态切换

开发功能和接口程序流跟踪
指令显示周期
数据显示周期
分支
异常捕获

观察点和断点4个硬件断点
5个观察点源

简单硬件接口高速数据传输
内部状态引脚
冻结指示

丰富的控制寄存器套件
3.3V工作电压，通用I/O端口引脚可兼容5V TTL，所有其它引脚可兼容3.3V
256引脚塑料球栅阵列(BGA)封装
架构
MPC823e微处理器使用双处理器架构设计方法，具有大容量数据和指令缓存，使用一个通用RISC整数处理器和一个专用32位标量RISC通信处理器模块提供高性能。外设专门为满足通信需求而设计，可以提供通信用的嵌入式信号处理功能、用户界面增强以及高速数字通信所需的I/O支持。
MPC823e由4个主模块组成，与32位内部总线连接：
嵌入式MPC8xx内核
系统接口单元
通信处理器模块
LCD控制器
嵌入式MPC8xx内核
采用Power Architecture技术构建的MPC8xx内核。它采用全静态设计，包括一个整数块、硬件乘法器/除法器块和加载/存储块。内核在32位内部数据通路和32位运算硬件上支持整数运算。与内部和外部总线之间的接口是32位。内核使用两个指令加载/存储队列、4个指令预取队列和一个6指令历史记录记录缓冲器。它执行分支折叠和分支预测，提供有条件预取，但不带有条件执行。在单总线周期内，内核能够支持32位外部操作数，在多总线周期中则支持关键字优先。整数块支持32 x 32位固定点通用寄存器，每个时钟周期可以执行一个整数指令。
MPC8xx内核集成了存储器管理单元、指令缓存和数据缓存。存储器管理单元提供具有32项完全关联指令和数据TLB，提供4K (1K保护)、16K、512K和8M多个页面尺寸。它们支持16个虚拟地址空间和16个保护组。提供特殊寄存器以便支持软件表页查询和更新。
指令缓存为16K、四路集相联，提供物理寻址。它允许单周期命中访问，不会因为丢失而带来额外延迟。它每行有4个单词，支持使用LRU替换算法进行突发行填充。对于关键应用例程，可以按行锁定缓存。指令缓存为8K、四路集相联，提供物理寻址。它允许单周期命中访问，丢失会带来额外延迟。它每行有4个单词，支持使用LRU替换算法进行突发行填充。对于关键应用例程，可以按行锁定缓存，并且通过存储器管理单元，可以支持回拷贝式或透写式高速缓存。缓存抑制模式可以逐个MMU页面编程。MPC8xx内核带有指令和数据缓存，能够以75MHz(使用Dhrystone 2.1)提供约99MIPS或172K Dhrystone性能，它基于的假设是每个周期发出一个指令，具有94%的缓存命中率。
通信处理器模块
通信处理器模块包含多种，使MPC823微处理器能够在图像处理、个人通信和低功率应用方面表现卓越。这些分为3个类别：
DSP处理
通信处理
20个串行DMA通道和两个独立的DMA通道
MPC823e嵌入式DSP功能使通信处理器模块能够与MPC8xx内核一起执行图像处理算法，以非常低的功率实现最高性能。DSP可以在每个时钟周期执行一个16x16 MAC。它具有FIR、MOD、DEMOD和IIR等预编程过滤功能，以及可下载图像处理功能，可以对JPEG®图像进行压缩和解压。
MPC823e的强大通信由通信处理器模块提供。这些包括一个具有乘积累加硬件的RISC微控制器、两个串行通信控制器、两个串行管理控制器、8个用于通用串行总线的专用串行通道、一个I2C端口、一个串行外设接口、一个8K双端口RAM、中断控制器、两个时隙分配器和4个独立波特率发生器。 支持SCC、SMC、USB通道、SPI和I2C控制器的20个串行DMA通道。独立DMA为您提供两个通道用于通用DMA。它们提供高速传送、32位数据移动、缓冲器链、独立请求和确认逻辑。RISC微控制器是可以直接访问IDMA寄存器的唯一模块。CPU只能通过缓冲器描述符间接访问它们。
系统接口单元
这些系统接口单元支持传统的68K大端存储器系统、传统的x86小端存储器系统和经过修改的小端存储器系统。它还提供电源管理功能、复位控制、递减器、时基和基于Power Architecture技术的实时模块。虽然MPC8xx内核是一个内部32位器件，它仍可以在配置后，使用8、16或32位数据总线运行。无论系统总线容量如何，均支持动态总线容量，它允许8、16和32位外设和存储器在32位系统总线上共存。
存储控制器最多可以支持8个存储器插槽，带有与DRAM、SRAM、EPROM、Flash EPROM、SDRAM、EDO和其他外设连接的无缝接口，初始两个时钟周期可接入外部SRAM和突发支持。它提供可变块大小，范围在32K至256M之间。该存储控制器对每个存储器bank提供0至20个等待状态，并可以使用地址类型匹配验证每个存储器bank的访问。它提供4个字节启用信号，用于不同宽度的器件，另外还提供一个输出启用信号、一个在复位时提供的引导芯片选择信号。
DRAM接口支持8、16和32位端口，使用一个可编程状态机，支持几乎所有存储器接口。存储器bank可以定义采用256K、512K、1M、2M、4M、8M、16M、32M或64M深度，适用于所有端口尺寸。另外，存储器深度可以这样定义，8位存储器采用64K和128K，32位存储器采用128M和256M深度。DRAM控制器支持页面模式访问，实现在突发内连续发送。MPC823e有一个无缝接口与DRAM的其中一个bank连接，而连接其它存储器bank，则需要外部缓冲器。刷新单元在RAS前提供CAS，一个可编程刷新定时器，在外部复位、禁用刷新模式和最多7个刷新周期堆叠过程中，保持刷新激活。
视频/LCD控制器
MPC823e具有共享通用双端口存储器的两用视频/LCD控制器。但是，一次只能运行其中一个控制器。
视频控制器可以用于驱动一个数字NTSC/PAL编码器或各种数字LCD面板。帧缓冲区以正交矩阵—行和列的形式存储在系统存储器中。24位彩色数据作为像素组件组织，无论是否是串行RGB或YCrCb。每个像素分量以一个字节表示。视频控制器使用专用DMA通道从帧缓冲区中读取显示数据，并将其驱动至视频接口。它还生成所需的定时信号，例如水平同步、垂直同步、域和消隐。
LCD控制器为8位彩色、黑白或4/16级灰阶、彩色TFT (12位，4x3 RGB)和无源彩色(xSTN) 4/8位数据提供功能极为丰富的LCD支持。控制器支持4或8位单扫描、2+2位双扫描或4+4位双扫描。它可以对帧速率、每行像素数量和每帧行数量进行编程。可以通过占空比对面板电压进行编程，在通信处理器模块程序中进行对照调整。显示数据存储在存储器空间中，并使用DMA通道发送至控制器。
PCMCIA-ATA控制器
PCMCIA-ATA接口是符合PCMCIA 2.1版标准的主站控制器。该接口支持一个具有所需外部收发器或缓冲器的独立PCMCIA插槽。它有8个存储器或I/O窗口可以分配至该插槽。如果PCMCIA端口未被用作卡接口，它可以提供8个通用引脚和两个具有中断功能的纯输出引脚。
电源管理
MPC823e微处理器支持多种电源管理，包括常规高、常规低、倦怠、睡眠、深度睡眠和关断模式。在常规高模式中，MPC823e完全工作，所有内部单元均运行，处理器也以全速率运行。常规低模式与常规高模式相同，区别在于它以非常低的频率运行。有一种由时钟分频器决定的倦怠模式，使操作系统能够降低处理器的运行频率。
倦怠模式禁用多个核心功能单元，时基、递减器、PLL、存储控制器、实时时钟、LCD控制器和通信处理器模块除外。睡眠模式是一种低功率模式，禁用除实时时钟、时基、递减器、周期中断定时器以外的所有功能，PLL保持活跃以便快速唤醒。而深度睡眠模式则禁用PLL，以实现更低功率，但是唤醒时间变慢。关断模式禁用处理器中的所有逻辑，重启设备所需的最低逻辑除外。它最省电，但是唤醒时间也最长。
系统调试支持
MPC823e微处理器包含具有卓越调试功能的高级调试接口，没有任何速度损失。它支持6个观察点引脚，可以与8个内部比较器结合，其中4个运行在地址总线的有效地址上。其他4个比较器分开运行—两个比较器在数据总线的有效地址上运行，两个比较器在数据总线的数据上运行。MPC823微处理器可以使用=、条件进行比较，以便生成观察点。然后，每个观察点都可以生成一个断点，可以通过编程触发数量可设置的事件。
应用
微处理器专门面向恩智浦嵌入式处理器系列中的通用低成本入门级产品而设计，面向使用高级GUI、通信和高级实时操作系统的系统。 该器件在需要具有足量数据和指令缓存的单发MPC8xx内核性能的应用中表现卓越。它提供无缝存储器连接的所有基础，以及具有强大功能的串行连接、图形LCD和一个视频显示控制器。MPC823e非常适用于低功率便携式应用，因为它具有广泛的省电模式和低额定工作电流。

应用 Application

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