CC BY
51IDT: Коммуникационные процессоры для встраиваемых приложений
Татьяна МАМАЕВА
Адрес
На протяжении последних лет усилия корпорации IDT были направлены на разработку недорогих коммуникационных процессоров, обладающих широкими функциональными возможностями. В настоящее время IDT осуществляет серийное производство семейства 32-разрядных коммуникационных процессоров для встраиваемых приложений.
V V
Ch. 1 Ch. 2 GPIO Pins PCI Bus
Seriell Channels
DMA
Controller
Рис. 1. Блок-схема IDT79RC32332/3/4/6 (наличие выделенных блоков зависит от типа процессора)
RC32300 CPU Core
Interrupt
Controller
3 Counter Timers
External SDRAM &
Bus Device
Master Controller
T
SP
Controller
Mil
1
Memory & Peripheral Bus
1 UART {16550)
A
Serial
Channel
GPIO
Interface
Г
10/100
Ethernet PCI
Interface
T
Security Engine
3DES MD5
+ +
AES SH1
PCI Arbiter (Host Mode)
DMA Controller
Arbiter
Рис. 2. Блок-схема IDT79RC32365
Микросхемы этого семейства можно условно разделить на две ветви: коммуникационные процессоры с интерфейсом PCI — IDT79RC32332/3/4/6 (рис. 1), IDT79RC32365 (рис. 2) и процессоры, предназначенные для построения периферийных устройств сетевого доступа — IDT79RC32351/5 (рис. 3).
Впервые анонсированные в 2000 году, эти устройства постепенно завоевывают рынок современных систем связи и телекоммуникаций. Они полностью отвечают требованиям различных встраиваемых коммуникационных приложений, таких как резидентные шлюзы, интегрированные устройства доступа, SOHO-маршрутизаторы, беспроводные системы. В составе коммуникационных процессоров, производимых корпорацией IDT, используются быстродействующее 32-разрядное RISC-ядро, контроллер памяти и других периферийных устройств, контроллер SPI-шины, контроллер PC-шины, интерфейсы GPIO, PCI, USB, TDM, MII, UARTs 16550, каналы прямого доступа к памяти DMA, контроллер прерываний, таймеры/счетчики общего назначения [1, 2]. С целью тестирования и диагностики все коммуникационные процессоры содержат тестовую логику JTAG/ICE, совместимую со стандартом IEEE 1149.1. Основные характеристики коммуникационных процессоров IDT представлены в таблице.
Процессорное ядро ядро RISCore 32300
представляет собой 32-разрядную архитектуру, включающую 32 регистра общего назначения, 32 специальных регистра сопроцессора и два регистра для хранения результатов выполнения операций целочисленного умножения и деления. Набор команд, соответствующий спецификации MIPS II, расширен командами условных пересылок (спецификация MIPS IV), предварительной выборки (спецификация MIPS IV), ускоренными операциями умножения и деления, а также безадресными и одноадресными командами. Процессор RISCore 32300 имеет быстродейст-
вующий пятиступенчатый конвейер команд, работающий с тактовой частотой 133 МГц.
Такая производительность позволяет выполнять прикладные задачи с интенсивным ис-
Mil USB
Bus Channels
Рис. 3. Блок-схема IDT79RC32351/5 (наличие выделенных блоков зависит от типа процессора)
Таблица. Основные характеристики коммуникационных процессоров IDT
Процессор Характеристики RC32332 RC32333 RC32334 RC32336 RC32351 RC32355 RC32365
Тактовая частота, МГц 100-150 100-150 100-150 180 100-133 133-180 150-180
I-кэш/ D-кэш, кбит 8/2 8/2 8/2 8/2 8/2 8/2 8/2
Напряжение питания, В 2,5, 3,3 2,5, 3,3 3,3 2,5 2,5 2,5 2,5
Встроенные интерфейсы PCI, SPI, 1ch UART, SDR PCI, SPI, 1ch UART, SDR PCI, SPI, 2ch UART, SDR PCI, SPI, Ethernet, 1ch UART, SDR Ethernet, ATM, USB, 2ch UART, SDR Ethernet, ATM, USB, TDM, I2C, 2ch UART, SDR PCI, SPI, Ethernet, 1ch UART, SDR, Security HW
Напряжение питания I/O, В 3,3 3,3 3,3 3,3 3,3 3,3 3,3
Поддержка режима bus master 2 PCI 3 PCI 3 PCI 3 PCI - - 3 PCI
Температурный диапазон C, I C, I C, I C C C, I C
Типы корпусов 208-pin PQFP 208-pin PQFP 256-ball PBGA 256-ball PBGA 208-pin PQFP 208-pin PQFP 256-ball PBGA
пользованием операций пересылки или математической обработки данных (маршрутизация или DSP-алгоритмы). Внутренняя кэш-память имеет двухканальную множественно-ассоциативную организацию и разделена на 8 кбайт кэш-команд и 2 кбайт кэш-данных.
Контроллер памяти и других периферийных устройств. Контроллер памяти обеспечивает простой интерфейс для подключения микросхем двухпортовой памяти, а также памяти FLASH, PROM, SRAM с разрядностью шины данных 8, 16 или 32 бит, 8-разрядной загрузочной ROM. Дополнительно поддерживается интерфейс доступа к микросхемам памяти SDRAM (DIMM или SODIMM) общим объемом до 512 Мбайт и разрядностью шины данных 4, 8, 16 или 32 бит. Контроллер RC323xx имеет 32 линии ввода/вывода общего назначения. Каждая линия способна принимать запросы от внешних источников прерываний и может быть запрограммирована на ввод/вывод данных общего назначения или ввод/вывод специальных данных (UART, I2C, DMA, ATM, TDM).
Контроллер SPI-шины. Встроенный последовательный интерфейс SPI работает в режиме ведущего (master) и служит для обмена данными с медленными периферийными и запоминающими устройствами. Через порт SPI осуществляется последовательный ввод/ вывод байтов с использованием трехпроводного интерфейса — линии SCLK для передачи синхросигнала и двух линий для приема и выдачи данных.
Интерфейс PCI (спецификация v2.1). Наличие встроенного 32-битного PCI Bridge позволяет подключать процессоры RC323xx к различным PCI устройствам. При этом обеспечивается возможность одновременной передачи данных между процессором и устройствами PCI на частоте до 66 МГц. На процессорной шине PCI определены два основных вида устройств: master (устройство, получившее от арбитра шины разрешение на ее захват) и target (устройство назначения, с которым инициатор выполняет цикл обмена данными).
Интерфейс USB (спецификация v1.1). Встроенный USB-контроллер обеспечивает способность передавать или получать
данные и управляющую информацию непосредственно на USB-хост персонального компьютера. USB-контроллер поддерживает семь логических конечных точек, с которыми может связываться хост, а также обеспечивает организацию следующих типов передачи данных: управление, прерывание, изохронный режим передачи массива данных. Максимально возможная скорость передачи данных по USB-шине составляет 12 Мбит/с.
Интерфейс MII. Совместимость с уровнем MII (Media Independent Interface) стандарта IEEE 802.3u обеспечивается с помощью встроенного Ethernet-контроллера, поддерживающего функции уровня 10-100 Мбит/с MAC (Media Access Control) и позволяющего работать с четырьмя MAC-адресами. В SOHO-маршрутизаторах эта функция используется с целью маршрутизации данных между Ethernet- и ATM-интерфейсами. В других приложениях, таких как скоростные модемы, Ethernet-интерфейс применяется для непосредственного подключения к персональному компьютеру. В xDSL-шлюзах и интегрированных устройствах доступа с помощью Ethernet-интерфейса осуществляется подключение к локальной вычислительной сети LAN.
Интерфейс UARTs 16550. На платформе коммуникационных процессоров RC323xx содержится один или два независимых универсальных асинхронных приемника-передатчика 16550, осуществляющих преобразование данных между последовательным и параллельным интерфейсами. В режиме FIFO и передатчик, и приемник имеют буфер FIFO объемом 16 байт.
Каналы прямого доступа к памяти DMA. Встроенный контроллер прямого доступа к памяти обеспечивает возможность пересылки данных в память и во внешние периферийные устройства без участия процессора. Передача данных может осуществляться в пакетном режиме по 16 независимым каналам: два канала для TDM-шины, два канала для Ethernet-интерфейса, два канала для USB-интерфейса, девять каналов для ATM, один канал для внешних периферийных устройств. Максимальный объем пересылаемого блока данных составляет шестнадцать 32-разрядных слов.
Контроллер FC-шины (только для RC32355).
Контроллер I2C обеспечивает возможность обмена данными с другими PC-устройствами, такими как EEPROM, аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи, другие микроконтроллеры. В стандартном режиме поддерживается передача последовательных 8-битных данных со скоростью 100 кбит/c, в быстром режиме — до 400 кбит/с. При передаче данных интерфейс I2C может работать как ведущий-передатчик, ведущий-приемник, ведомый-передатчик или ведомый-приемник. Адрес ведомого устройства может задаваться 7 или 10 бит.
Интерфейс TDM (только для RC32355).
Коммуникационный процессор RC32355 поддерживает технологию временного мультиплексирования каналов и содержит стандартный TDM-интерфейс для подключения голосовых кодеков, а также быстродействующих устройств аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования голосовых данных. Эта функция используется для приложений VoIP (Voice Over IP) и VoDSL (Voice-over-DSC).
Контроллер ATM (только для RC32351/5). Архитектура процессоров IDT79RC32351/5 обеспечивает поддержку протокола ATM с возможностью исполнения функции сегментации и реассемблирования. Встроенный контроллер ATM поддерживает соединения со скоростью 25 Мбит/c и выше. Физический интерфейс может быть реализован через стандартный порт UTOPIA level1 (одно устройство физического уровня), 1UTOPIA level2 (три устройства физического уровня) или DPI-интерфейс. При работе с DPI-интерфейсом контроллер ATM обеспечивает прием ячеек длиной до 56 байт. Таким образом, кроме стандартной ATM ячейки длиной 53 байт, может приниматься дополнительная служебная информация. Контроллер ATM поддерживает функции уровней адаптации AAL5 и AAL0. При обмене данными осуществляется кон-
троль и генерация контрольной суммы заголовка HEC, а также производится контроль данных по правилу CRC-10 (для управляющих ATM ячеек) или CRC-32 (для протокола AAL5).
Модуль аппаратного шифрования Security Engine (только для RC32365). Встроенный модуль шифрования данных с поддержкой надежных алгоритмов 3DES и AES обеспечивает возможность применения процессоров RC32365 в составе современного VPN-оборудования. Для аутентификации сообщений используются алгоритмы MD5 и SH1.
Средства программирования и отладки.
Для разработок на базе 32-разрядных коммуникационных контроллеров корпорация IDT рекомендует комплекты, включающие интегрированную среду разработки (EDB от Embedded Performance Inc., Multi 2000 от Green Hills Software, TRACE32-PowerView от Lauterbach, Tornado 2.1 от Wind River Systems) и операционную среду реального времени (ThreadX от Express Logic, MontaVista Linux от MontaVista Software, VxWorks от Wind River Systems). В качестве аппаратных средств поддержки разработок предлагаются оценочные платы (IDT79EB3322/3/4/6, DT79EB351/5, IDT79EB365) и внутрисхемные эмуляторы (BDI2000
от Abatron, ScanICE-RC323xx от Corelis Inc., MAJIC (CK-01IT) и MAJICplus (CKP-01IT) от Embedded Performance Inc., Green Hills Probe от Green Hills Software, TRACE-32(LA-7760) от Lauterbach, VisionICE II и VisionPROBE II от Wind River Systems) [3].
В настоящей статье рассмотрены основные характеристики и аппаратные особенности семейства коммуникационных процессоров IDT на базе ядра RISCore 32300. В настоящее время компания IDT занимается разработкой новых серий коммуникационных процессоров на базе ядра 32 бит MIPS 4Kc. Компания уже сообщила о выпуске двух новых устройств: RC32434 и RC32438. Подробную информацию и рекомендации по применению коммуникационных процессоров для встраиваемых приложений можно получить на сайте производителя w ww .idt.c om. ■
Литература
1. Мамаева Т. IDT: Семейство коммуникационных контроллеров на базе ядра RISCore 32300 // Электронные компоненты. 2002. № 5.
2. IDT79RC32332/3/4/6, IDT79RC32365, IDT79RC32351/5 Data Sheets
3. Third Party tools по ссылке ht tp:/ /ww w.idt.c om/?id=42
