MPC8321 PowerQUICC II Pro 是经济高效的MPC8323E 系列网络通信处理器的一员, 它能满足小型办公室/家庭办公室 (SOHO)、宽带接入、路由器和工业控制等多种应用的需求。与目前的 PowerQUICC 处理器相比,它能提供更好的CPU性能、额外的功能和更快速的接口, 并可满足上市时间、价格、功耗和板上空间等重要要求。
内核复合体
MPC8321 包含一个配置独特的 e300c2 (基于MPC603e)内核。这一版本的 e300 内核没有浮点单元 (FPU),它包括双整数单元和一个修改过的乘法指令。这些结构方面的增强特性允许并行执行更有效的操作,从而显著提高了性能。该内核还包括一个 16 KB 的 L1 指令、数据缓存和 片上内存管理单元 (MMU)。
MPC8321 还包括一个 32 位 PCI 控制器、四个 DMA 通道、一个灵活的本地总线和一个 32 位DDR-1/DDR-2 SDRAM存储器控制器。
QUICC Engine 技术
全新单RISC版本的QUICC Engine通信引擎构成了MPC8321的网络能力核心。QUICC Engine 模块包含几个外设控制器和一个 32 位单RISC控制器。独特的微代码包支持网络地址端口转换 (NAT)、防火墙、 IPsec和高级服务质量 (QoS)。协议支持由该器件的主要动力组件——统一通信控制器 (UCC)提供。五个 UCC 每一个都可以支持一系列通信协议:
系统接口单元
MPC8321系列包括一个 32位双倍数据传输速率 (DDR)-1/DDR/2 内存控制器、 一个 32位外设组件互联(PCI) 控制器、 一个 16 位本地总线和四个直接存储器存取(DMA)通道。
MPC8321 | MPC8321E | MPC8323 | MPC8323E | |
浮点单元 | 0 |
0 |
0 |
0 |
H/W Security | No |
Sec 2.2 |
No |
Sec 2.2 |
UTOPIA I/F (8-bit) | No |
No |
Yes |
Yes |
I2C | 1 |
1 |
1 |
1 |
QMC Support | up to 64–ch @ 64kbps |
up to 64–ch @ 64kbps |
up to 64–ch @ 64kbps |
up to 64–ch @ 64kbps |
Memory Controller (no ECC) | 32-bit 266 MHz DDR1/DDR2 |
32-bit 266 MHz DDR1/DDR2 |
32-bit 266 MHz DDR1/DDR2 |
32-bit 266 MHz DDR1/DDR2 |
QUICC Engine RISC Units | 1 |
1 |
1 |
1 |
QUICC Engine Freq up | up to 200 MHz |
up to 200 MHz |
up to 200 MHz |
up to 200 MHz |
以太网 | up to 3 - 10/100 |
up to 3 - 10/100 |
up to 3 - 10/100 |
up to 3 - 10/100 |
PCI | 32-bit up to 66 MHz |
32-bit up to 66 MHz |
32-bit up to 66 MHz |
32-bit up to 66 MHz |
Local bus | 16-bit up to 66 MHz |
16-bit up to 66 MHz |
16-bit up to 66 MHz |
16-bit up to 66 MHz |
UART | 2 |
2 |
2 |
2 |
USB | USB 2.0 FS/LS |
USB 2.0 FS/LS |
USB 2.0 FS/LS |
USB 2.0 FS/LS |
L1 I/D Cache | 16KI/16KD |
16KI/16KD |
16KI/16KD |
16KI/16KD |
Integer Units | 2 |
2 |
2 |
2 |
TDM I/F | up to 4 – 32ch w/QMC |
up to 4 – 32ch w/QMC |
up to 4 – 32ch w/QMC |
up to 4 – 32ch w/QMC |
封装类型和焊端数 | 516-PBGA |
516-PBGA |
516-PBGA |
516-PBGA |
e300c2 | e300c2 |
e300c2 |
e300c2 |
e300c2 |
up to 333 MHz | up to 333 MHz |
up to 333 MHz |
up to 333 MHz |
up to 333 MHz |
2、完整的IMMR映射
在一些特殊的情况,保留位不被清除,并且保持复位值。因此,软件必须执行“读-改变-写“并且保证这些位的复位值不被改变。
除非在特定的块中声明,否则所有访问和从内存映射寄存器必须用32位访问。没有支持除了32位的访问。
3、QUICC引擎内部存储器映射
映射到连续的存储器块,内部空间是1M。QUICC引擎内部存储器空间的最后758K是保留的,为了将来的扩展。任何保留区域的访问都会导致未定义的行为。
章节3 信号描述
本章介绍了mpc8323e外部信号。它被组织成以下几个部分:
概述信号和交叉引用的信号,提供多种功能,其中包括2列表:一个有序的功能块和一个字母。
1)复位配置信号列表
2)在重置时输出信号状态列表
3)并行输入/输出信号
信号名上带横线的表示当低电平时是活跃的。内部的信号名表现为斜体。
3.1信号概述
The MPC8323E signals are grouped as follows:
• DDR memory interface signals :65信号
• PCI interface signals:54信号
• QUICC Engine interface signals:128信号PA、PB、PC、PD
• DUART interface signals:8信号
• I2C interface signals:2信号
• Local bus interface signals:42信号
• PIC interface signals:13信号
• PM interface signal:1信号
• JTAG(5信号), PMC(1信号), system control signals(3信号)
• Clock signals:10信号
注意,端口引脚没有内部上拉电阻。
外设 I/O ports’ 重要的特征:
• Ports A, B, C, and D all have 32 pins.
• All ports are bidirectional.
• All ports have alternate on-chip peripheral functions.
• Each pin has four direction options: Input, Output, I/O and Disabled. A disabled pin is not driving
any value and can be left floating outside the device (no need for external pull up or pull down).
• All port pins are disabled at hard reset.
• Usually pin values can be read while the pin is connected to an on-chip peripheral (this is not
possible for port pins, which are used as PCI pins).
• Open-drain capability on all port pins
• Some of the port pins can be used as interrupt input pins.
每个端口具有6个存储器映射:CPODRx, CPDATx, CPDIR1x, CPDIR2x, CPPAR1x and CPPAR2x。
CPODRx决定open-drain configuration for each pin.
CPDATx确定读写.
CPDIR1x and CPDIR2x registers (two bits per pin) 决定输入还是输出.
CPPAR1x and CPPAR2x registers (two bits per pin) 决定每个引脚的功能。
章节4 重启、时钟和初始化
复位,时钟,和控制信号提供了许多选项的操作装置。各种模式和特征在硬复位或复位电源时可配置。很多可配置的功能加载到该设备上通过一个复位配置字,并且一些设备的信号在复位序列中被用作重置配置输入。
4.1功能描述
设备具有几种输入复位逻辑:
• Power-on reset (PORESET)
• External hard reset (HRESET)
• External soft reset (SRESET)
• Software watchdog reset
• System bus monitor reset
• Checkstop reset
• JTAG reset
• Software hard reset
• Software soft reset
4.3.2 复位配置字
复位配置字控制时钟比率和其他基本设备的功能,如PCIhost或代理模式,启动位置,和端模式。重置配置字是从本地总线或I2C接口或上电或硬复位过程中硬编码的值加载的。
虽然配置复位字是在硬复位流中加载的,但是时钟和PLL模式仅在PORESET置位时(在上电复位流中)被复位。
复位配置字寄存器(RCWLR和RCWHR)中的值仅反映在复位流过程中的状态。一些参数和模式的值可以在存储器映射寄存器中被修改。
复位配置的设定可以通过以下只读存储器映射寄存器得到:
复位配置字低寄存器RCWLR
复位配置字高寄存器RCWHR
复位状态寄存器RSR
系统PLL模式寄存器SPMR
4.3.2.1.1系统PLL配置
系统PLL比率复位,建立时钟比率在CLKIN(PLL host)或者PCI_CLK(PCI代理模式)输入信号和内部设备的csb_clk之间。csb_clk驱动内部单元并且feed e300 内核PLL。系统时钟(CLKIN/PCI_SYNC_IN)输入频率的支持范围是25~66MHZ。
4.3.2.2.1 PCI HOST/agent 配置
在Host模式,设备可以立即master 传输到PCI接口。如果是pci agent设备,设备直到外部host使能它去做,才能去做 MaterPCI 传输。外部Host通过合理的配置设备的接口的控制寄存器来使能它。
4.3.3 加载复位配置字
装置加载复位配置字是从local bus EEPROM或者I2C串行EEPROM,或者使用hard-coded配置。
4.3.3.1从local bus EEPROM中加载
复位配置字被假定位于一个EEPROM器件,其连接到设备本地总线的LCS0。因为这个EEPROM端口的大小是未知的,所有配置字从位置被按字节读取,独立于端口大小。
为了从本地总线EEPROM加载复位配置字,PCI_SYNC_IN/PCI_CLK输入时钟被32分频为了使能慢频率存储器的工作。
显示的EEPROM内容的一个例子,包括前言,复位配置字和额外的初始化数据,和CRC校验。在这个例子中,它是假定EEPROM包含信息附加到重置配置字,它应该在该装置完成复位流后加载到功能状态中。
4.3.3.3缺省复位配置字
如果设备被配置成不从本地总线EEPROM和I2C EEPROM的复位配置字中加载,还可以用五个hard-coded中一个的默认选项,由复位配置输入信号选择,CFG_RESET_SOURCE[0:2].在这种模式下,设备被假定成一个PCI代理,因此只有时钟模式在四种选择中不同。
4.4时钟
设备原始时钟源可以是CLKIN或者PCI_CLK,取决于设备是配置成PCIhost还是PCI代理模式。
4.4.1在PCI host模式下的时钟
设备被配置为PCI主模式,RCWH[PCIHOST]=1,CLKIN是原始时钟。CLKIN feed PCI时钟分频(除以2)并且PCI_SYNC_OUT和PCI_CLK_OUT多路复用。CFG_CLKIN_DIV可以配置成CLKIN或者CLKIN/2输入来驱动PCI_SYNC_OUT信号输出。
4.4.1.1PCI时钟输出(PCI_CLK_OUT[2:0])
当设备被配置为PCI主模式,提供三种时钟输出信号,PCI_CLK_OUT[0:2]给外部PCI代理。
当设备从复位中启动,PCI时钟输出被禁止,并且驱动为平稳低状态。每个独立时钟输出可以被使能,通过设置相应的OCCR[PCICOEn]位。所有输出时钟彼此phase alignedPCI_SYNC_OUT.
4.4.2时钟在PCI代理模式
PCI_CLK是输入时钟源。CLKIN/CLKIN需要接地。时钟输出信号PCI_CLK_OUTn和PCI_SYNC_OUT没被使用。CFG_CLKIN_DIV配置输入可以被用来double内部时钟频率。
4.4.3系统时钟域
初始时钟输入(PCI_CLK/PCI_SYNC_IN)频率被系统锁相环PLL倍频,并产生四种主要的时钟域:
• The coherent system bus clock (csb_clk)
• The QUICC engine clock (ce_clk)
• The internal clock for the DDR controller (ddr_clk)
• The internal clock for the local bus interface unit (lbc_clk)
csb_clk = [PCI_SYNC_IN × (1 + ~CFG_CLKIN_DIV)] × SPMF
在PCI主模式,PCI_SYNC_IN × (1 + ~CFG_CLKIN_DIV)是CLKIN频率。
当CLKIN是输入时钟源,
ce_clk = (primary clock input × CEPMF) ÷ (1 + CEPDF)
当PCI_CLK是输入时钟源,
ce_clk = [primary clock input × CEPMF × (1 + ~CFG_CLKIN_DIV)] ÷ (1 + CEPDF)
章节5 系统配置
该设备提供了一个灵活的本地内存映射。本地内存映射是指通过处理器看到的32位地址空间
当它访问内存和输入/输出空间。内部DMA引擎也看到同样的存储器映射。所有的DDR SDRAM和局部总线内存控制器存访问的内存都存在于这个存储器映射中,内存映射的配置与控制和状态寄存器也一样。
本地内存映射是由一组九个本地访问窗口定义的。这些窗口中的每一个将存储区域映射到一个特定的目标的界面,如DDR SDRAM控制器或PCI控制器。在msc7104的DSP子系统无法运行。注意本地访问窗口不执行任何地址转换。每个窗口的大小从4字节到2 GB配置。
窗口号 目标接口 说明
0 配置寄存器IMMR 固定的2M窗口大小
1~4 local bus
5~6 PCI
7~8 DDR SDRAM
5.2地址转换与映射
在添加任何e300c2 MMU地址转换操作中,三个不同类型的转换和映射操作是在transactions上执行的在集成器件的水平。如下:
•本地地址映射到目标接口
•转换的本地32位地址到外部地址空间
•转换外部地址到本地的32位地址空间
本地访问窗口执行本地地址空间内的目标映射。这个本地访问窗口不执行任何地址转换。
outbound窗口执行从本地32位地址空间映射到PCI地址空间,这可能比当地的空间大得多。
inbound窗口执行地址转换,从PCI外部地址空间到本地地址空间。
5.2.4本地可访问寄存器描述
5.2.4.1内部存储器映射基址寄存器IMMRBAR
IMMR窗口包含配置、控制和状态寄存器,还有内部设备存储器阵列。内部存储器映射占有2M的存储器区域。IMMR默认的基址是0XFF400000。因为IMMRBAR是位于本地access寄存器开始地址的偏移地址0X0处,所以IMMRBAR总是指向自己。写入IMMRBAR可以修改该基址。
5.2.8 outbound地址转换和映射窗口
outbound地址转换和映射涉及到从本地32位地址空间到外部地址空间以及特别是I/O接口的属性的地址转换。在此设备上,PCI block具有outbound地址转换单元。PCI控制器具有六个outbound串口,并且还有一个默认的窗口。
5.2.9 Inbound地址转换和映射窗口
涉及从I/O接口的外部地址空间(如PCI地址空间)到处理器的内部接口占有的内部地址空间的地址转换。PCI控制器具有inbound地址转换单元。