摘要：MPC8250是Motorola公司推出的高性能32位嵌入式微处理器MPC82XX系列中的一种，本文介绍MPC8250的结构与特点，并与MPC860的特点进行对比，在此基础之上分析MPC8250应用于宽带接入产品的优势所在。最后提出一种充分利用MPC8250优点的接入路由器硬件设计方案。 关键词：嵌入式处理器 MPC8250 接入路由器1 MPC8250简介MPC8250是Motorla公司在嵌入式徽顺MPC860基础之上推出的MPC82XX系列微处理器中的一种。MPC82XX系列保留了MPC860的嵌入式PowerPC内核和通信处理模块CPM并存的体系结构，同时进一步提高了工作频率、集成了更多的外围器件、提供了丰富的总线接口。其中，MPC8250没有集成在一数据通信设备中不常使用、而且较为昂贵的ATM处理模块，进一步降低了成本。MPC8250的内部结构基于PowerQUICC结构，主要由PowerPC内核、系统接口单元SIU、通信处理单元CPM构成。它支持60x总线，其数据线为64位，地址线为32位；支持PCI/LOCAL总线，其数据线为32位，地址线为32位。内核工作时钟最高300MHz，CPU工作时钟最高200MHz。内部结构如图1所示。①PowerPC内核：完成中央处理器的功能，执行高层程序偌，它与SIU和CPM通过独立的指令Cache和数据Cache通信，通过MMU对存储器进行管理。②系统接口单元SIU：包括CPU的复位、中断控制器、时钟配置等功能。内部包括60x总线控制器、PCI/LOCAL总线到60x总线的桥接器、存储器控制器、时钟控制器等。MPC8250的存储控制器部分集成了SDRAM控制器，通过设置寄存器即可完成与SDRAM的接口配置，与MPC860配置UPM表的方式相比，极大地降低了开发的复杂度。
③通信处理单元CPU：CPM可与内核并行工作，处理通信控制中的底层任务。内部包括32位RISC通信控制器、DMA通道、用于内部交换数据的32KB双口RAM、中断控制器、波特率发生器、计数器等。CPM部分还集成了4个时分复用TDM接口、3个媒体无关接口MII和非时分复用串行接口NMSI三种物理层接口，它们之间的选择由串行接口SI模块控制。CPM部分最主要的功能模块是它所集成的大量可同时使用的通信控制单元，包括：*1个多通道通信控制器MCC，可工作于HDLC模式，物理层接口为TDM方式，最多可以同时与4个TDM接口相连；*3个快速通信控制器FCC，可工作于HDLC、10M/100Mbit/s以太网和透明模式，物理层接口为TDM或MII方式，当物理层工作于TDM方式时，最高可以支持T3/E3速率；*4个串行通信控制器SCC，可工作于HDLC、UART、同步UART、BISYNC、10Mbit/s以太网、AppleTalk、透明模式，物理层接口为TDM或NMSI方式；*2个串行管理控制器SMC，可工作于UART或透明方式，物理层接口为TDM或NMSI方式；*1个I2C控制器；*1个SPI控制器。2 MPC8250与MPC860的对比现有的很多宽带接入产品多是以Motorola公司的PowerQUICC系列CPU MPC860为核心构建的。与MPC8250相比，除了通信控制单元类型不够丰富、存储控制器的UPM方式开发难度高等缺点之外，另一个显著的劣热是工作时钟频率低。这不仅制约了系统的处理能力，也增加了软件开发的难度。表1简要对比了MPC8250与MPC860的特点。
表1 MPC8250与MPC860的对比 MPC8250MPC860内核工作时钟300MHz50MHzCPM工作时钟200MHz50MHz总线数据宽度64bit32bitPCI总线支持有无存储器控制器个数128MCC1无FCC3无SCC44SMC223 MPC8250在宽带接入中的应用在目前的宽宽带接入中，一个显著的特点就是硬件接口和协议类型均呈现出多样化、复杂化的特征，这就对宽带接入产品提出了更高的要求。一方面，要在面积有限的电路板上支持更多类型的接口；另一方面，要处理更多、更复杂的通信协议。以宽带执着入中常见的接入路由器为例，一般需要提供以下功能：①对内提供2个100Mbit/s以太网接口；②对外应提供各种类型的广域网接口模块；③支持PPP、PPPoE、LAPB等链路层协议；④支持IP、IPX等网络层协议；⑤支持RIP、OSPF、BGP等路由协议；④支持组插、安全管理、VPN等机制。可见，接入路由器以及类似的家庭网关、宽带接入集线路等设备的特点是不仅硬件接口多；而且由于协议众多，需要处理器具有相当的处理能力。MPC8250本身即可通过内部集成的FCC支持3个100Mbit/s以太网接口或E1/E3接口，内部还集成了PCI总线控制器，因此可以减少使用外围扩展芯片；而且被减少的外围扩展芯片：PCI桥芯片和100Mbit/s以太网MAC芯片是硬件设计使用外扩芯片中引脚较多、接口较复杂的芯片。同时MPC8250还提供了4个SCC，可用于提供数据速率较低的通信接口，如10Mbit/s以太网接口、E1接口、ISDN PRI/BRI接口、X.25接口等。此外，MPC8250内核的工作时钟和CPM工作时钟均达到了百MHz级别。可见，将MPC8250用于宽带接入产品的设计可以充分利用MPC8250的优点，提供更为强大的处理能力，并在提高硬件集成度、降低软件开发难度的同时降低硬件成本。