NXP Semiconductors MSC8113 User manual

MSC8113 Reference Manual
Tri Core 16-Bit Digital Signal Processor
MSC8113RM
Rev 0, May 2008

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MSC8113RM
Rev. 0
5/2008
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1
MSC8113 Overview
2
SC140 Core Overview
4
System Interface Unit (SIU)
7
Clocks
12
Memory Controller
13
System Bus
14
Direct Slave Interface (DSI)
17
Interrupt Processing
18
Debugging
21
A
Programming Reference
B
MSC8113 Dictionary
I
Index
Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART)
External Signals
Reset
Boot Program
Memory Map
Extended Core
Hardware Semaphores
Direct Memory Access (DMA) Controller
Internal Peripheral Bus (IPBus)
Time-Division Multiplexing (TDM) Interface
Timers
General-Purpose Input/Output (GPIO)
3
5
6
8
9
15
16
19
20
22
23
MQBus and M2 Memory 10
SQBus 11
I2C Software Module 24
Ethernet Controller 25
C
MSC8113 Boot Code

1MSC8113 Overview
2SC140 Core Overview
4System Interface Unit (SIU)
7Clocks
12 Memory Controller
13 System Bus
14 Direct Slave Interface (DSI)
17 Interrupt Processing
18 Debugging
21
AProgramming Reference
BMSC8113 Dictionary
IIndex
Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART)
External Signals
Reset
Boot Program
Memory Map
Extended Core
Hardware Semaphores
Direct Memory Access (DMA) Controller
Internal Peripheral Bus (IPBus)
Time-Division Multiplexing (TDM) Interface
Timers
General-Purpose Input/Output (GPIO)
3
5
6
8
9
15
16
19
20
22
23
MQBus and M2 Memory
10
SQBus
11
I2C Software Module
24
Ethernet Controller
25
CMSC8113 Boot Code

MSC8113 Reference Manual, Rev. 0
Freescale Semiconductor v
Contents
About This Book
Before Using This Manual—Important Note . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxii
Audience and Helpful Hints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxii
Notational Conventions and Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxiii
Conventions for Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxiv
Organization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxiv
Other MSC8113 Documentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxvii
Further Reading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxvii
1MSC8113 Overview
1.1 Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-2
1.2 Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-9
1.2.1 Extended Core. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-10
1.2.1.1 SC140 Core . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-11
1.2.1.2 M1 Memory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-12
1.2.1.3 Instruction Cache . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-12
1.2.1.4 QBus System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-14
1.2.2 Power Saving Modes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-15
1.2.2.1 Extended Core Wait Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-15
1.2.2.2 Extended Core Stop Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-16
1.2.3 M2 Memory. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-16
1.2.4 System Interface Unit (SIU) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-16
1.2.4.1 60x-Compatible System Bus Interface. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-16
1.2.4.2 Memory Controller. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-17
1.2.5 Direct Slave Interface (DSI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-17
1.2.6 Direct Memory Access (DMA) Controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-18
1.2.7 Internal and External Bus Architecture. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-19
1.2.8 TDM Serial Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-21
1.2.9 Ethernet Controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-22
1.2.10 Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART) . . . . . . . . . . . . . . . . 1-23
1.2.11 Timers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-23
1.2.12 GPIOs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-24
1.2.13 Reset and Boot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-24
1.2.14 Interrupt Scheme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-25
1.2.15 Signal Multiplexing Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-25
1.3 Internal Communication and Semaphores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-26

MSC8113 Reference Manual, Rev. 0
vi Freescale Semiconductor
Contents
1.3.1 Internal Communication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-26
1.3.2 Atomic Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-27
1.3.3 Hardware Semaphores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-27
2SC140 Core Overview
2.1 Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-2
2.1.1 Data Arithmetic Logic Unit (Data ALU) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-3
2.1.1.1 Data Registers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-4
2.1.1.2 Multiply-Accumulate (MAC) Unit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-4
2.1.1.3 Bit-Field Unit (BFU) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-5
2.1.2 Address Generation Unit (AGU). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-5
2.1.2.1 Stack Pointer Registers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-7
2.1.2.2 Bit Mask Unit (BMU) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-7
2.1.3 Program Sequencer Unit (PSEQ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-7
2.1.4 Enhanced On-Chip Emulation (EOnCE) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-8
2.2 Programming Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-8
2.2.1 AGU Programming Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-8
2.2.2 Data Arithmetic Logic Programming Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-11
2.2.3 Program Control Unit Programming Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-12
2.3 Instruction Set Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-12
2.4 Additional Programming Considerations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-19
3External Signals
3.1 Power Signals. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-3
3.2 Clock Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-3
3.3 Reset and Configuration Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-3
3.4 Direct Slave Interface, System Bus, Ethernet, and Interrupt Signals . . . . . . . . . 3-4
3.5 Memory Controller Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-16
3.6 GPIO, TDM, UART, and Timer Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-18
3.7 Dedicated Ethernet Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-27
3.8 EOnCE Event and JTAG Test Access Port Signals. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-27
3.9 Reserved Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-28
4System Interface Unit (SIU)
4.1 Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-2
4.1.1 Bus Monitors. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-3
4.1.2 Timers Clock. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-4
4.1.3 Time Counter (TMCNT). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-4
4.1.4 Periodic Interrupt Timer (PIT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-5
4.1.5 SIU and General Software Watchdog Timers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-6
4.1.6 SIU Multiplexing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-8

MSC8113 Reference Manual, Rev. 0
Freescale Semiconductor vii
Contents
4.2 SIU Programming Model. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-10
4.2.1 System Configuration and Protection Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-10
4.2.2 Periodic Interrupt Registers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-27
5Reset
5.1 Power-On Reset (PORESET) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-2
5.2 Reset Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-4
5.2.1 Reset Configuration Through the DSI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-4
5.2.2 Reset Configuration Through the System Bus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-6
5.3 Hard Reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-8
5.4 Soft Reset. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-8
5.5 Reset Configuration Writes Through the System Bus. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-9
5.5.1 Single MSC8113 System Configuration From EPROM. . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-9
5.5.2 Single Slave MSC8113 Configuration by System Bus Host . . . . . . . . . . . . . 5-10
5.5.3 Multi-MSC8113 System Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-10
5.5.4 Multiple MSC8113 Devices in a System With No EPROM . . . . . . . . . . . . . 5-13
5.6 Reset Programming Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-13
5.6.1 Hard Reset Configuration Word . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-13
5.6.2 Reset Status Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-16
6Boot Program
6.1 Boot Basics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-2
6.2 Booting From an External Memory Device. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-3
6.3 Booting from an External Host (DSI or System Bus) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-4
6.4 Booting From the TDM Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-4
6.4.1 Initializing the TDM Physical Layer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-5
6.4.1.1 Receiver Initialization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-6
6.4.1.2 Transmitter Initialization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-7
6.4.2 TDM Logical Layer Handshake . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-8
6.4.2.1 Messages Structure. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-8
6.4.2.2 Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-10
6.5 Booting From a UART Device . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-13
6.6 Booting from I²C Slave Memory Device. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-14
6.6.1 Procedure Flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-16
6.6.2 I2C System. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-17
7Clocks
7.1 Clock Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-2
7.2 Board-Level Clock Distribution. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-3
7.2.1 Single Master Mode Board-Level Clock Distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-3
7.2.2 Multi-Master Mode Board-Level Clock Distribution. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-5

MSC8113 Reference Manual, Rev. 0
viii Freescale Semiconductor
Contents
7.3 Clock Configuration. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-7
7.4 Clocks Programming Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-10
8Memory Map
8.1 SC140 Core Internal Address Space . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-8
8.2 QBus Address Space . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-9
8.3 MQBus Address Space . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-11
8.4 SQBus Address Space . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-12
8.5 IPBus Address Space . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-12
8.6 Local Bus Address Space. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-27
8.7 System Bus Address Space . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-55
8.8 DSI Address Map. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-61
8.9 Pseudo Command Address Space . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-79
8.10 Notes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-79
9Extended Core
9.1 SC140 DSP Core . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-2
9.2 Extended Core Memory (M1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-3
9.2.1 Memory Organization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-4
9.2.1.1 Memory Groups . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-4
9.2.1.2 Memory Contention and Priority . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-6
9.2.2 Errors and Exceptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-6
9.2.2.1 Errors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-6
9.2.2.2 Exceptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-6
9.3 Extended QBus System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-7
9.3.1 Architecture. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-8
9.3.1.1 Fetch Unit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-9
9.3.2 QBus Execution Order . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-11
9.3.3 QBus Banks. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-11
9.3.4 Bank Registers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-12
9.3.5 Bank Addressing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-12
9.3.6 Reservation Process. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-14
9.3.7 Setting a Data Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-15
9.3.8 Instruction Cacheable Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-17
9.3.9 EQBS Programming Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-18
9.4 Instruction Cache (ICache) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-24
9.4.1 ICache Attributes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-28
9.4.2 Debugging. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-29
9.4.3 Multi-Task Support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-32
9.4.4 ICache Programming Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-33
9.4.4.1 Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-34

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Freescale Semiconductor ix
Contents
9.4.4.2 Commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-34
9.4.4.3 Reads . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-35
9.4.4.4 Restrictions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-35
9.4.4.5 ICache Registers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-36
9.5 Programmable Interrupt Controller (PIC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-38
9.6 Local Interrupt Controller (LIC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-38
9.7 Extended Core Power Saving Modes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-39
9.7.1 Extended Core Wait Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-39
9.7.2 Extended Core Stop Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-39
10 MQBus and M2 Memory
10.1 MQBus Arbitration Model. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-2
10.2 M2 Memory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-3
10.3 Reservation Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-3
11 SQBus
11.1 System Bus Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-2
11.2 Reservation (Atomic) Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-2
11.2.1 Reservation Operation in the SQBus Arbiter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-3
11.2.2 Reservation Operation on the System Bus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-3
11.2.3 Conditions for Failure of the Reservation Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-3
12 Memory Controller
12.1 Basic Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-3
12.1.1 Address and Address Space Checking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-8
12.1.2 Page Hit Checking. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-8
12.1.3 Parity Generation and Checking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-8
12.1.4 Transfer Error Acknowledge (TEA) Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-9
12.1.5 Machine Check Interrupt (MCP) Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-9
12.1.6 Data Buffer Controls (BCTL[0–1]). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-9
12.1.7 Atomic Bus Operation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-10
12.1.8 Partial Data Valid Indication (PSDVAL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-10
12.1.9 ECC/Parity Byte-Select (PPBS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-11
12.1.10 Data Pipelining . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-11
12.1.11 60x-Compatible Mode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-12
12.1.12 External Memory Controller Support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-12
12.1.13 External Address Latch Enable Signal (ALE) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-12
12.1.14 BADDR[27–31] Signal Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-12
12.2 SDRAM Machine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-13
12.2.1 Supported SDRAM Configurations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-14
12.2.2 SDRAM Power-On Initialization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-14

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x Freescale Semiconductor
Contents
12.2.3 JEDEC-Standard SDRAM Interface Commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-16
12.2.4 Page-Mode Support and Pipeline Accesses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-16
12.2.5 Bank Interleaving . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-17
12.2.6 BNKSEL Signals in Single-MSC8113 Bus Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-18
12.2.7 SDRAM Address Multiplexing (SDAM and BSMA) . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-18
12.2.8 SDRAM Read/Write Transactions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-20
12.2.9 SDRAM Refresh . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-20
12.2.10 SDRAM Signals: Device-Specific Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-20
12.2.11 SDRAM Signals: General Interface Timing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-25
12.2.12 SDRAM Signals: mode-set Command Timing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-28
12.2.13 SDRAM Signals: Refresh Timing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-28
12.2.14 SDRAM Configuration Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-29
12.2.14.1 SDRAM Configuration Example (Page-Based Interleaving) . . . . . . . . . . 12-29
12.2.14.2 SDRAM Configuration Example (Bank-Based Interleaving) . . . . . . . . . . 12-31
12.3 General-Purpose Chip-Select Machine (GPCM). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-33
12.3.1 GPCM Signals: Timing Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-34
12.3.1.1 Chip-Select Assertion Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-34
12.3.1.2 Chip-Select and Write Enable Deassertion Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-36
12.3.1.3 Relaxed Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-37
12.3.1.4 Output Enable (POE) Timing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-38
12.3.1.5 Programmable Wait State Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-38
12.3.1.6 Extended Hold Time on Read Accesses. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-40
12.3.2 GPCM Signals: External Access Termination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-42
12.3.3 Boot Chip-Select Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-44
12.3.4 Differences Between MPC8xx GPCM and MSC8113 GPCM. . . . . . . . . . . 12-44
12.4 User-Programmable Machines (UPMs). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-45
12.4.1 Requests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-46
12.4.1.1 Memory Access Requests. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-47
12.4.1.2 UPM Refresh Timer Requests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-48
12.4.1.3 Software Requests—run Command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-48
12.4.1.4 Exception Requests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-48
12.4.2 Programming the UPMs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-49
12.4.3 Clock Timing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-49
12.4.4 RAM Array . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-50
12.4.4.1 RAM Words . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-51
12.4.4.2 Last Word (LAST) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-59
12.4.4.3 Address Multiplexing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-59
12.4.4.4 Data Valid and Data Sample Control. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-59
12.4.4.5 Disable Timer Mechanism (TODT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-60
12.4.4.6 Signal Deassertion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-60
12.4.4.7 Wait Mechanism. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-60