PowerPC QorIQ P2020 通信处理器介绍

2020-03-26 16:43 admin

PowerPC QorIQ P2020 通信处理器介绍

P2020是Freescale公司PowerPC架构下QorIQ P2平台的核心产品，它釆用双核高性能的E500 V2核心，融合了 QUICC Engine技术，最高主频为1.2GHz，同时支持DDR2和DDR3，提供三个eTSEC接口，4个SERDES控制器，3个PCIe控制器，支持USB2.0，SD/MMC,拥有加强型本地总线控制器（eLBC)，2个I2C控制器以及两个UART接口。P2020E的结构框图如下图所示。
 
                              Freescale QorIQ P2020 通信处理器框图
P2020有如下特点：
1)  高性能PowerPC架构e500v2双内核：支持36位物理寻址和双精度浮点。每个内核拥有32KB的L1指令高速缓存和32KB的U数据高速缓存。P2020的e500v2有两种运行模式，其中SMP对称多处理模式可以获得更好的性能及运算效率，而AMP非对称处理模式可以在双核中同时运行相互独立的任务。两种运行模式给幵发人员不同任务分配不同资源的自由，在保证性能需求的同时提高效率。
2)  512KB具有错误检测和修正（ECC)的L2高速缓存。
3)  3个10/100/1000 Mbps增强型三速以太网控制器（eTSEC)。具有TCP/IP加速和分类能力，还支持同步以太网网络的IEEE1588精密时间协议。
4)  高速接口支持各种多路复用选项，支持最高3.125GHz速率的四个SerDes控制器的多路复用：三个PCI Express接口；两个串行RapidIO接口；两个SGMII接口。
5)  高速USB控制器，支持USB2.0。
6)  增强型串行外设接口（ESPI):增强型串行外设接口（ESPI)允许处理器与外部设备（如EEPROM, RTC，A/D转换器和ISDN设备）交换数据。
7)  SDRAM控制器支持同时支持DDR2/DDR3，也支持错误检测和修正(ECC)。
8)  两个四通道直接内存存取（DMA)控制器。
9)  两个通用异步接收器/发射器（DUART)，两者独立工作，并都具有以下四部分：a.接收和发送数据缓存器；b.用于数据流管理的输入端口和输出端口； C.用于波特率计算的16位计算器；d.中断控制逻辑。
10)  集成安全引擎，协议支持包括SNOW、ARC4、3DES、AES、RSA/ECC、RNG、单通道SSL/TLS、Kasumi、XOR加速。
 
QorIQ P2020处理器优势
Freescale半导体的PowerPC P2020处理器是可靠性嵌入式应用的理想基础平台。

  1. P2020处理器集成丰富 I/O接口，这就使得需要更低系统级 BOM 成本，减少桥路芯片使用，高集成度缩短研发周期，降低生产成本和功耗；
  2. P2020处理器具有2.4 MIPS/MHz的高性能e500内核；
  3. 功耗范围：2~8W，设备能可靠稳定运行在： -40℃-105℃，随着温度的升高，性能不会改变；
  4. 稳定性、可靠性：PowerPC架构具有很强稳定性能，高可靠性，具有更长的产品寿命周期（通常 15年以上），苛刻条件下，芯片具有很强健壮性，适合工业级应用；
  5. 软件可移植，从低端到高端器件，软件代码具有再使用能力，意味着更快进入市场和更少的竞争；

 
P2020处理器应用领域：

  • 工业控制应用
  • 以太网交换机
  • 军工/航空/航天
  • 医疗电子
  • 测试测量仪器
  • 单板计算机
  • 机器人
  • 电力监控

 
如何快速进行基于PowerPC平台的应用开发：
当用户需要快速进行应用系统开发时，核心板+底板的方式可以帮助用户节省开发时间和费用。
所谓核心板是指一种集成了嵌入式系统核心功能的电路板，通常包括中央处理器、 存储器、电源管理芯片、晶振等相关元器件。
核心板的特点是将通用的核心电路部分独立并分离形成标准组件，通过搭配不同底板组成不同的应用产品。可以通过连接器、邮票孔等连接方式与配套电路板完成供电、信号与结构等连接，形成一整套完整的嵌入式软硬件系统。
使用核心板的好处：

  • 样机成型速度快，根据应用复杂度，一般1~2个月可以完成样机基本功能；
  • 开发难度低， 无需开发CPU及其高速外围器件，只需关注底板电源、模拟电路、通信接口；
  • 同款核心板，可以多款产品使用，节省重新开发成本；

 
基于QorIQ P2020处理器的核心板介绍：
UL-MC203模块是天津优蓝科技基于NXP的PowerPC QorIQ P1011/P1020/P2010/P2020处理器为核心推出的一款通用主板模块。MC203 模块拥有 800MHz/1.2GHz 的 e500 内核，由于采用了45nm 制造技术，其功耗明显低于同类模块PowerPC QorIQIII模块。外接 72bit（带ECC）的SDRAM内存。具有2路千兆网络控制器，两路光网络接口，使其在高速和低速可靠性控制应用方面应用广泛。该模块结构采用超小型的模块化设计，采用螺钉加固安装，高抗震动，抗冲击性，无风扇设计。低功耗和高可靠性，控制、通信功能卓越，可应用于通信、交通、电力、石油石化等控制领域。

主要技术指标
处理器：
P1011单核 /P1020双核 800MHz 
P2010单核 /P2020双核 1.2GHz 
内存： 
P1011单核/P1020双核36bit (with ECC) 512MB DDR3 SDRAM (可选1GB)
P2010 单核/P2020双核72bit (with ECC) 1GB DDR3 SDRAM (可选2GB、4GB)
FLASH：
板载128MB NOR FLASH ;
板载1GB SLC Nand FLASH;
2 路10/100/1000M 以太网接口；
2 路串口(RS232)，3 线TTL；
1 路USB2.0 Host  接口；
2 路2x I²C, max. 400 kHz；
1 路 SD 卡接口，支持4 位/8 位数据宽度；
1 路 SPI  接口，支持4个片选；
高速总线接口（可配置）：
3 路PCIe1.0 接口，其中2 路(x1)  ，1 路(x2);
2 路Serial Rapid I/O (SRIO) (仅P20xx)；
2 路光纤网络接口；
1 路增强型的 Local Bus, max. 66 MHz
26 位地址，16 位数据，4 个片选，4 个外部中断
10 路 PPC GPIO，12 路灵活的扩展GPIO；
支持RTC，温度监控，看门狗，JTAG 接口；
Uboot引导VxWorks/linux操作系统镜像,调试过程更方便；
其他技术指标
供电指标：
  电源输入：DC +5V（+/-5%）
  功耗 <= 8W
环境指标：
  工作温度：；-40℃～+85℃（宽温级）;
 -20℃～+60℃（工业级）;
  存储温度：-50℃～+85℃
外形尺寸：
  尺寸：84.0 x 55.0mm
连接器：
  220 Pin 0.5mm 双排连接器
  模块与载板间隔： 5mm
系统支持：
  VxWorks6.8,Vxworks6.9， 嵌入式Linux。  
配套载板规格介绍：
UL-M890是天津优蓝科技开发的一款评估测试底板（一下简称“测试底板”）。用于配合UL-MC203 PowerPC模块进行测试、学习和快速功能验证。测试底板提供两大功能：其一给PowerPC模块供电；其二将PowerPC模块的各功能接口连接到底板上（或使用插针直接引出，或在底板连接一些设备，比如I2C、SPI接口既使用插针引出又链接了EEPROM IC便于测试）。


测试底板主要接口

  • 2路网络，RJ45接口；
  • 2路RS232串口，DB9接口；
  • 1路USB2.0 Host，TYPE-A接口；
  • 2路I2C，2.54mm 双排插针接口；
  • 1路SD卡座；
  • 1路SPI，2.54mm 双排插针接口；
  • 1路PCIe x4标准插座（可外扩PCIE转SATA存储设备）；
  • 1路 增强型的 Local Bus, max. 66 MHz，2.00mm 双排插针接口；
  • 10路 PPC GPIO，2.54mm 双排插针接口；
  • 12路灵活的扩展GPIO；2.54mm 插针接口；
  • 1路 FlexRay 总线，挂载在主模块 Local BUS 上，（选用）；
  • 1路CAN总线，（选用）；

其他技术指标
供电

  • 电源输入：DC +12V（+/-5%）
  • 功耗: ≤ 10W  (不包含PCIE卡和其他扩展设备功耗)

外形尺寸

  • PCB尺寸：135.0mm X 145.0mm X 1.6mm

 
测试例程列表：
CAN总线通讯测试
FlexRay总线通讯测试
Norflash 文件系统读写测试
Nandflash 文件系统读写测试
SATA硬盘文件系统读写测试
USB读写测试
网络通讯测试
串口通讯测试
I2C读写测试
SPI读写测试
Localbus读写、中断测试
GPIO测试
RTC时钟测试
温度监控
看门狗功能测试
SMP多核应用测试
提供丰富的设计资料加速开发过程：
核心板资料包括：

  • 提供核心板所有引脚定义说明
  • 提供核心板安装定位尺寸图
  • 提供核心板组装指导说明
  • 提供核心板功耗和温度参考数据

底板资料包括：

  • 提供核心板连接器封装
  • 提供底板设计注意事项说明
  • 提供底板可编辑原理图
  • 提供底板BOM清单
  • 提供底板所有元器件Datasheet

协助开发：

  • (*免费)底板原理图检查
  • (*免费)底板协助调试
  •  (*免费)资料永久更新

增值服务：

  • 主板定制设计
  • 核心板定制设计
  • 嵌入式软件开发
  • 项目合作开发
  • 帮助客户实现快速样机试产

优蓝科技有丰富的外设接口卡设计经验和技术积累，在以下多个方面具有成熟技术储备,可承接相关设计项目：

  1. MIL-STD-1553B总线
  2. FlexRay车载总线
  3. CAN车载总线
  4. AD、DA模拟量
  5. DI,DO数字量
  6. RapidIO高速通信
  7. 同步、异步串口（RS232，RS422，RS485）
  8. 脉冲量采集
  9. 1588时间同步
  10. GPS模组对接

 
 

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