融合雙處理器的高性能微處理器MPC8260

引言

　　隨著數(shù)字通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的通信和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的開發(fā)模式已不再適應(yīng)當(dāng)前的需要，智能化、嵌入式、大容量、高集成度將逐漸成為IT產(chǎn)品的主要特點(diǎn)。同時(shí)，把通信和網(wǎng)絡(luò)集成在一起也日漸成為各商家矚目的焦點(diǎn)。由摩托羅拉公司研發(fā)的MPC8260微處理芯片正是開發(fā)此類產(chǎn)品的理想選擇。

MPC8260簡(jiǎn)介

　　MPC8260 PowerQUICC II 是目前最先進(jìn)的為電信和網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)而設(shè)計(jì)的集成通信微處理器之一。高速的嵌入式PowerPC內(nèi)核，及網(wǎng)絡(luò)和通信外圍設(shè)備的高度集成，摩托羅拉公司為用戶提供了一個(gè)全新的系統(tǒng)解決方案來建立高端通信系統(tǒng)。MPC8260有兩個(gè)CPU：嵌入的PowerPC內(nèi)核和通信處理模塊（CPM）。由于CPM分擔(dān)了嵌入式PowerPC核的外圍工作任務(wù)，這種雙處理器體系結(jié)構(gòu)功耗要低于傳統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)的處理器。MPC8260內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要有三個(gè)模塊：PowerPC核（MPC603e）、系統(tǒng)接口單元（SIU）和通信處理模塊（CPM）。

　　MPC603e核是一高性能低功耗的嵌入式PowerPC處理核，主要處理高層任務(wù)。分別有16KB 獨(dú)立的指令高速緩存和數(shù)據(jù)高速緩存，并有一個(gè)公共在片調(diào)試處理器（COP）。對(duì)整數(shù)操作執(zhí)行SPEC95基準(zhǔn)。當(dāng)核工作于200MHZ時(shí)，其處理能力可以達(dá)到280MIPS。

　　SIU主要包括控制系統(tǒng)啟動(dòng)和初始化的若干功能，如操作、保護(hù)以及外部系統(tǒng)總線管理等。其關(guān)鍵特性如下：

　　系統(tǒng)配置和保護(hù)（提供各種監(jiān)視器和定時(shí)器，如總線監(jiān)視器、軟件看門狗、周期中斷定時(shí)器等）;

　　時(shí)鐘同步器（產(chǎn)生MPC8260各模塊所需時(shí)鐘信號(hào)）;
　　60X總線接口（采用標(biāo)準(zhǔn)的流水線技術(shù)）;
　　兩個(gè)靈活的高性能SDRAM存儲(chǔ)器控制器;
　　擴(kuò)展L2高速緩存控制器接;
　　IEEE1149.1 JTAG測(cè)試接入（TAP）。
　　
　　MPC8260的CPM內(nèi)含通信處理器（CP）的能力很強(qiáng)，可以支持高比特率協(xié)議的通信，如ATM（全雙工155Mbps）和快速以太網(wǎng)（全雙工100Mbps）。其主要內(nèi)容如下：

　　CP是一嵌入式32位精簡(jiǎn)指令集微控制器，駐留在CPM本地總線上。
　　有兩個(gè)可同時(shí)傳輸?shù)拇蠨MA（SDMA）。主要用于60X總線和本地總線的突發(fā)傳輸。
　　有三個(gè)全雙工串行快速通信控制器（FCC）。每個(gè)FCC可連到自己的MII（媒體獨(dú)立接口）。FCC1還可連到8位或16位UTOPIA二級(jí)接口，用于ATM通信，F(xiàn)CC2可連到8位UTOPIA二級(jí)接口。FCC 除支持ATM外，還支持IEEE 802。3和快速以太網(wǎng)協(xié)議、E3速率（45Mbps）的HDLC和全透明操作。
　　
　　有兩個(gè)多通道控制器（MCC），通過在八個(gè)TDM上復(fù)用，總計(jì)可處理256 64Kbps 的HDLC或透明信道。MCC 還支持速率超過或低于64Kbps的超信道。

　　有四個(gè)全雙工串行通信控制器（SCC），支持IEEE 802.3/以太網(wǎng)、HDLC、UART、同步UART、BISYNC以及透明協(xié)議。

　　有兩個(gè)全雙工串行管理控制器（SMC）。支持GCI、UART和透明操作。

　　有一個(gè)串行外圍接口（SPI）。

　　有一個(gè)I2C總線控制器。

　　有一個(gè)時(shí)隙分配器（TSA）。支持來自四個(gè)SCC，三個(gè)FCC和兩個(gè)SMC的數(shù)據(jù)的復(fù)用。

　　具有虛擬DMA功能。

　　在片內(nèi)有24K字節(jié)的雙口RAM。　

實(shí)際應(yīng)用

　　在應(yīng)用部分，主要通過在實(shí)際開發(fā)中對(duì)MPC8260的使用來簡(jiǎn)要介紹其一種基本功能 使用兩個(gè)多通道控制器（MCC）實(shí)現(xiàn)對(duì)４對(duì)E1標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的采集分路。

　　８路速率為2.048Mb/S符合E1標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)進(jìn)入MPC8260，８路E1在MPC8260內(nèi)部分成兩部分，第一部分由MCC1（多通道控制器１）控制，第二部分由MCC2控制，兩者控制原理相同。對(duì)于MCC1控制的４路E1數(shù)據(jù)TDMa1、TDMb1、TDMc1和TDMd1，用通道配置寄存器編程分成128路。在64MB的SDRAM中，控制器為每一路數(shù)據(jù)分別分配了一個(gè)接收緩沖區(qū)和一個(gè)發(fā)送緩沖區(qū)。當(dāng)一個(gè)E1中的一個(gè)通道有數(shù)據(jù)時(shí)，MPC8260首先確定此E1是屬于哪個(gè)控制器控制（如果在通道0-127范圍內(nèi)，則由MCC1控制；如果在通道128-255范圍內(nèi)，則由MCC2控制）；然后確定是屬于4個(gè)TDM中的哪一個(gè)控制，在這一級(jí)可以通過編程寄存器靈活分配。在找到自己所在的MCC以及所在的TDM后，MPC8260可以根據(jù)數(shù)據(jù)是透明方式或HDLC方式采取不同的處理；最后根據(jù)內(nèi)部定義的各種參數(shù)，將進(jìn)來的數(shù)據(jù)處理后傳到預(yù)先分配好的緩沖區(qū)中，通過60x總線由橋芯片PowerSpan送到主機(jī)內(nèi)存中并存儲(chǔ)（采集的數(shù)據(jù)也可以通過10M以太網(wǎng)口直接送出），完成一路E1數(shù)據(jù)中的一個(gè)通道的獨(dú)立采集處理。

結(jié)束語

　　本文簡(jiǎn)要介紹了PowerPC系列的一款高性能微處理器的主要功能和特點(diǎn)，并以實(shí)際應(yīng)用為例簡(jiǎn)述了其多種用途中的一種。所述應(yīng)用部分已經(jīng)在實(shí)際工作中得到驗(yàn)證。相對(duì)于傳統(tǒng)的采集處理方式，大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了速度和性能。