Nxp semiconductors Mpc555 User manual

MPC555 / MPC556

USER’S MANUAL

Revised 15 October 2000

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TABLE OF CONTENTS

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Number

MPC555 / MPC556 TABLE OF CONTENTS MOTOROLA

USER’S MANUAL Rev. 15 October 2000 iii

PREFACE

Section 1

OVERVIEW

1.1 Block Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-1

1.2 MPC555 / MPC556 Features. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-2

1.2.1 RISC MCU Central Processing Unit (RCPU) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-2

1.2.2 Four-Bank Memory Controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-3

1.2.3 U-Bus System Interface Unit (USIU) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-3

1.2.4 Flexible Memory Protection Unit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-3

1.2.5 448 Kbytes of CDR MoneT Flash EEPROM Memory (CMF) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-3

1.2.6 26 Kbytes of Static RAM. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-3

1.2.7 General-Purpose I/O Support. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-4

1.2.8 Two Time Processor Units (TPU3). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-4

1.2.9 18-Channel Modular I/O System (MIOS1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-4

1.2.10 Two Queued Analog-to-Digital Converter Modules (QADC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-4

1.2.11 Two CAN 2.0B Controller Modules (TouCANs) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-5

1.2.12 Queued Serial Multi-Channel Module (QSMCM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-5

1.3 MPC555 / MPC556 Address Map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-5

Section 2

SIGNAL DESCRIPTIONS

2.1 Packaging and Pinout Descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-1

2.2 Pin Functionality. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-6

2.3 Signal Descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-12

2.3.1 USIU Pads . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-12

2.3.1.1 ADDR[8:31]/SGPIOA[8:31]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-12

2.3.1.2 DATA[0:31]/SGPIOD[0:31]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-13

2.3.1.3 IRQ[0]/SGPIOC[0] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-13

2.3.1.4 IRQ[1]/RSV/SGPIOC[1] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-13

2.3.1.5 IRQ[2]/CR/SGPIOC[2]/MTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-13

2.3.1.6 IRQ[3]/KR/RETRY/SGPIOC[3] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-13

2.3.1.7 IRQ[4]/AT[2]/SGPIOC[4]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-14

2.3.1.8 IRQ[5]/SGPIOC[5]/MODCK[1] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-14

2.3.1.9 IRQ[6:7]/MODCK[2:3]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-14

2.3.1.10 TSIZ[0:1]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-14

2.3.1.11 RD/WR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-15

2.3.1.12 BURST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-15

2.3.1.13 BDIP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-15

2.3.1.14 TS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-15

2.3.1.15 TA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-15

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2.3.1.16 TEA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-15

2.3.1.17 RSTCONF/TEXP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-16

2.3.1.18 OE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-16

2.3.1.19 BI/STS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-16

2.3.1.20 CS[0:3] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-16

2.3.1.21 WE[0:3]/BE[0:3]/AT[0:3] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-16

2.3.1.22 PORESET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-17

2.3.1.23 HRESET. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-17

2.3.1.24 SRESET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-17

2.3.1.25 SGPIOC[6]/FRZ/PTR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-17

2.3.1.26 SGPIOC[7]/IRQOUT/LWP[0] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-18

2.3.1.27 BG/VF[0]/LWP[1] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-18

2.3.1.28 BR/VF[1]/IWP[2] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-18

2.3.1.29 BB/VF[2]/IWP[3] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-18

2.3.1.30 IWP[0:1]/VFLS[0:1]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-19

2.3.1.31 TMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-19

2.3.1.32 TDI/DSDI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-19

2.3.1.33 TCK/DSCK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-19

2.3.1.34 TDO/DSDO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-19

2.3.1.35 TRST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-20

2.3.1.36 XTAL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-20

2.3.1.37 EXTAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-20

2.3.1.38 XFC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-20

2.3.1.39 CLKOUT. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-20

2.3.1.40 EXTCLK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-20

2.3.1.41 VDDSYN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-20

2.3.1.42 VSSSYN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-20

2.3.1.43 ENGCLK/BUCLK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-21

2.3.2 QSMCM PADS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-21

2.3.2.1 PCS0/SS/QGPIO[0] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-21

2.3.2.2 PCS(1:3)/QGPIO[1:3] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-21

2.3.2.3 MISO/QGPIO[4] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-21

2.3.2.4 MOSI/QGPIO[5] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-21

2.3.2.5 SCK/QGPIO[6] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-22

2.3.2.6 TXD[1:2]/QGPO[1:2]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-22

2.3.2.7 RXD[1:2]/QGPI[1:2] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-22

2.3.2.8 ECK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-22

2.3.3 MIOS PADS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-22

2.3.3.1 MDA[11], [13] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-22

2.3.3.2 MDA[12], [14] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-23

2.3.3.3 MDA[15], [27:31]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-23

2.3.3.4 MPWM[0:3], [16:19] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-23

2.3.3.5 VF[0:2]/MPIO32B[0:2] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-23

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2.3.3.6 VFLS[0:1]/MPIO32B[3:4] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-23

2.3.3.7 MPIO32B[5:15] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-24

2.3.4 TPU_A/TPU_B PADS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-24

2.3.4.1 TPUCH[0:15]_[A:B] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-24

2.3.4.2 T2CLK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-24

2.3.5 QADC_A/QADC_B PADS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-24

2.3.5.1 ETRIG[1:2] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-24

2.3.5.2 AN[0]/ANW/PQB[0]_[A:B]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-24

2.3.5.3 AN[1]/ANX/PQB[1]_[A:B] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-24

2.3.5.4 AN[2]/ANY/PQB[2]_[A:B] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-25

2.3.5.5 AN[3]/ANZ/PQB[3]_[A:B] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-25

2.3.5.6 AN[48:51]/PQB[4:7]_[A:B] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-25

2.3.5.7 AN[52:54]/MA[0:2]/PQA[0:2]_[A:B]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-25

2.3.5.8 AN[55:59]/PQA[3:7]_[A:B] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-26

2.3.5.9 VRH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-26

2.3.5.10 VRL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-26

2.3.5.11 VDDA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-26

2.3.5.12 VSSA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-26

2.3.6 TOUCAN_A/TOUCAN_B PADS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-26

2.3.6.1 CNTX0_[A:B] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-26

2.3.6.2 CNRX0_[A:B] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-26

2.3.7 CMF PADS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-27

2.3.7.1 EPEE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-27

2.3.7.2 VPP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-27

2.3.7.3 VDDF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-27

2.3.7.4 VSSF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-27

2.3.8 GLOBAL POWER SUPPLIES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-27

2.3.8.1 VDDL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-27

2.3.8.2 VDDH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-27

2.3.8.3 VDDI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-27

2.3.8.4 VSSI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-27

2.3.8.5 KAPWR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-28

2.3.8.6 VDDSRAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-28

2.3.8.7 VSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-28

2.4 Reset State . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-28

2.4.1 Pin Functionality Out of Reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-28

2.4.2 Pad Module Configuration Register (PDMCR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-28

2.4.3 Pin State During Reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-29

2.4.4 Power-On Reset and Hard Reset. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-30

2.4.5 Pull-Up and Pull-Down Enable and Disable for 5-V Only Pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-30

2.4.6 Pull-Up and Pull-Down Enable and Disable for 3-V / 5-V Multiplexed Pins . . . . . . . . . . 2-30

2.4.6.1 PRDS Signal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-30

2.4.6.2 Encoded 3-V / 5-V Select . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-31

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2.4.6.3 Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-31

2.4.7 Special Pull Resistor Disable Control (SPRDS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-31

2.4.8 Pin Reset States . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-32

2.5 Pad Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-37

2.5.1 Pad Interface Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-37

2.5.2 Three-Volt Output Pad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-38

2.5.2.1 Type A Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-38

2.5.2.2 Type B Interface (Clock Pad) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-39

2.5.3 Three-Volt Input Pad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-39

2.5.3.1 Type C Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-40

2.5.3.2 Type CH Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-40

2.5.3.3 Type CNH Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-41

2.5.3.4 Type D Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-41

2.5.4 Three-Volt Input/Output Pad. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-41

2.5.4.1 Type E Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-42

2.5.4.2 Type EOH Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-42

2.5.4.3 Type F Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-43

2.5.4.4 Type G Interface. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-44

2.5.5 Five-Volt Input/Output Pad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-45

2.5.5.1 Type H Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-45

2.5.5.2 Type I Interface. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-46

2.5.5.3 Type IH Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-48

2.5.5.4 Type J Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-49

2.5.5.5 Type JD Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-49

2.5.6 Type K Interface (EPEE Pad). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-50

2.5.7 Analog Pads . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-51

2.5.7.1 Type L Interface (QADC Port A). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-51

2.5.7.2 Type M Interface (QADC Port B) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-52

2.5.7.3 Type N Interface (ETRIG). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-53

2.5.8 Pads with Fast Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-53

2.5.8.1 Type O Interface (QSMCM Pads) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-53

2.5.8.2 Type P Interface (TPU and MIOS Pads) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-54

2.5.9 5V Input, 5V Output Pads. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-55

2.5.9.1 5V Output (Type Q) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-55

2.5.9.2 Type R Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-56

2.5.9.3 5V Output for Clock Pad. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-57

2.6 Pad Groups . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-57

2.7 Pin Names and Abbreviations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-58

Section 3

CENTRAL PROCESSING UNIT

3.1 RCPU Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-1

3.2 RCPU Block Diagram. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-2

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3.3 Instruction Sequencer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-3

3.4 Independent Execution Units . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-4

3.4.1 Branch Processing Unit (BPU) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-5

3.4.2 Integer Unit (IU) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-5

3.4.3 Load/Store Unit (LSU) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-6

3.4.4 Floating-Point Unit (FPU) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-6

3.5 Levels of the PowerPC Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-7

3.6 RCPU Programming Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-7

3.7 PowerPC UISA Register Set . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-11

3.7.1 General-Purpose Registers (GPRs) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-12

3.7.2 Floating-Point Registers (FPRs). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-12

3.7.3 Floating-Point Status and Control Register (FPSCR). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-12

3.7.4 Condition Register (CR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-15

3.7.4.1 Condition Register CR0 Field Definition. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-16

3.7.4.2 Condition Register CR1 Field Definition. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-16

3.7.4.3 Condition Register CRnField — Compare Instruction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-17

3.7.5 Integer Exception Register (XER) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-17

3.7.6 Link Register (LR). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-18

3.7.7 Count Register (CTR). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-19

3.8 PowerPC VEA Register Set — Time Base . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-19

3.9 PowerPC OEA Register Set. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-20

3.9.1 Machine State Register (MSR). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-20

3.9.2 DAE/Source Instruction Service Register (DSISR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-22

3.9.3 Data Address Register (DAR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-22

3.9.4 Time Base Facility (TB) — OEA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-23

3.9.5 Decrementer Register (DEC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-23

3.9.6 Machine Status Save/Restore Register 0 (SRR0) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-24

3.9.7 Machine Status Save/Restore Register 1 (SRR1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-24

3.9.8 General SPRs (SPRG0–SPRG3). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-25

3.9.9 Processor Version Register (PVR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-25

3.9.10 Implementation-Specific SPRs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-26

3.9.10.1 EIE, EID, and NRI Special-Purpose Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-26

3.9.10.2 Floating-Point Exception Cause Register (FPECR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-26

3.9.10.3 Additional Implementation-Specific Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-27

3.10 Instruction Set . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-28

3.10.1 Instruction Set Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-29

3.10.2 Recommended Simplified Mnemonics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-33

3.10.3 Calculating Effective Addresses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-33

3.11 Exception Model. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-34

3.11.1 Exception Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-34

3.11.2 Ordered Exceptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-34

3.11.3 Unordered Exceptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-34

3.11.4 Precise Exceptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-35

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3.11.5 Exception Vector Table . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-35

3.12 Instruction Timing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-36

3.13 PowerPC User Instruction Set Architecture (UISA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-38

3.13.1 Computation Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-38

3.13.2 Reserved Fields . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-38

3.13.3 Classes of Instructions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-38

3.13.4 Exceptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-39

3.13.5 The Branch Processor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-39

3.13.6 Instruction Fetching . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-39

3.13.7 Branch Instructions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-39

3.13.7.1 Invalid Branch Instruction Forms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-39

3.13.7.2 Branch Prediction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-39

3.13.8 The Fixed-Point Processor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-39

3.13.8.1 Fixed-Point Instructions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-39

3.13.9 Floating-Point Processor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-40

3.13.9.1 General. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-40

3.13.9.2 Optional instructions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-40

3.13.10 Load/Store Processor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-40

3.13.10.1 Fixed-Point Load With Update and Store With Update Instructions. . . . . . . . . . 3-41

3.13.10.2 Fixed-Point Load and Store Multiple Instructions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-41

3.13.10.3 Fixed-Point Load String Instructions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-41

3.13.10.4 Storage Synchronization Instructions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-41

3.13.10.5 Floating-Point Load and Store With Update Instructions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-41

3.13.10.6 Floating-Point Load Single Instructions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-41

3.13.10.7 Floating-Point Store Single Instructions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-41

3.13.10.8 Optional Instructions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-42

3.13.10.9 Little-Endian Byte Ordering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-42

3.14 PowerPC Virtual Environment Architecture (VEA). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-42

3.14.1 Atomic Update Primitives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-42

3.14.2 Effect of Operand Placement on Performance. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-42

3.14.3 Storage Control Instructions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-42

3.14.4 Instruction Synchronize (isync) Instruction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-42

3.14.4.1 Enforce In-Order Execution of I/O (eieio) Instruction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-43

3.14.5 Timebase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-43

3.15 POWERPC Operating Environment Architecture (OEA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-43

3.15.1 Branch Processor Registers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-43

3.15.1.1 Machine State Register (MSR). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-43

3.15.1.2 Branch Processors Instructions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-43

3.15.2 Fixed-Point Processor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-43

3.15.2.1 Special Purpose Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-43

3.15.3 Storage Control Instructions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-44

3.15.4 Interrupts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-44

3.15.4.1 System Reset Interrupt. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-44

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3.15.4.2 Machine Check Interrupt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-45

3.15.4.3 Data Storage Interrupt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-45

3.15.4.4 Instruction Storage Interrupt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-46

3.15.4.5 Alignment Interrupt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-46

3.15.4.6 Floating-Point Enabled Exception Type Program Interrupt . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-46

3.15.4.7 Illegal Instruction Type Program Interrupt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-46

3.15.4.8 Privileged Instruction Type Program interrupt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-46

3.15.4.9 Floating-Point Unavailable Interrupt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-47

3.15.4.10 Trace Interrupt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-47

3.15.4.11 Floating-Point Assist Interrupt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-47

3.15.4.12 Implementation-Dependent Software Emulation Interrupt . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-48

3.15.4.13 Implementation-Specific Instruction Storage Protection Error Interrupt . . . . . . . 3-49

3.15.4.14 Implementation-Specific Data Storage Protection Error Interrupt . . . . . . . . . . . 3-50

3.15.4.15 Implementation-Specific Debug Interrupts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-51

3.15.4.16 Partially Executed Instructions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-52

3.15.5 Timer Facilities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-53

3.15.6 Optional Facilities and Instructions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-53

Section 4

BURST BUFFER

4.1 Burst Buffer Block Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-1

4.2 Burst Buffer Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-2

4.3 Instruction VocabularyBased Compression Model Main Principles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-3

4.3.1 Compression Model Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-3

4.3.2 Model Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-4

4.3.3 Vocabulary Based Instruction Compression Algorithm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-4

4.3.4 Memory Organization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-6

4.3.5 Compressed Code Address Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-8

4.3.6 Compressed Address Format – Direct Branches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-9

4.3.7 Compressed Address Format – Indirect Branches. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-11

4.3.8 Compression Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-11

4.3.9 Decompression. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-13

4.3.10 Compression Environment Initialization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-14

4.4 Modes Of Operation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-14

4.4.1 Normal Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-15

4.4.2 Slave Operation.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-15

4.4.3 Reset Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-15

4.4.4 Debug Mode Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-15

4.4.5 Standby Mode Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-15

4.4.6 Burst Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-15

4.4.7 Error Detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-16

4.5 Exception Table Relocation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-16

4.5.1 Exception Table Relocation Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-17

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4.6 Burst Buffer Programming Model. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-20

4.6.1 Region Base Address Registers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-21

4.6.2 Region Attribute Registers MI_RA[0:3] Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-21

4.6.3 Global Region Attribute Register Description (MI_GRA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-23

4.6.4 BBC Module Configuration Register (BBCMCR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-24

Section 5

UNIFIED SYSTEM INTERFACE UNIT

5.1 Module Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-1

5.2 SIU Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-2

5.3 USIU Address Map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-2

5.4 USIU PowerPC Memory Map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-5

Section 6

SYSTEM CONFIGURATION AND PROTECTION

6.1 System Configuration. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-3

6.1.1 USIU Pins Multiplexing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-3

6.1.2 Memory Mapping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-3

6.1.3 Arbitration Support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-4

6.2 External Master Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-5

6.2.1 Operation of External Master Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-5

6.2.2 Address Decoding for External Accesses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-6

6.3 USIU General-Purpose I/O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-6

6.4 Interrupt Controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-8

6.4.1 SIU Interrupt Sources Priority. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-11

6.5 Hardware Bus Monitor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-12

6.6 MPC555 / MPC556 Decrementer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-12

6.7 MPC555 / MPC556 Time Base (TB) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-13

6.8 Real-Time Clock (RTC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-14

6.9 Periodic Interrupt Timer (PIT). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-15

6.10 Software Watchdog Timer (SWT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-16

6.11 Freeze Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-17

6.12 Low Power Stop Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-17

6.13 System Configuration and Protection Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-18

6.13.1 System Configuration Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-18

6.13.1.1 SIU Module Configuration Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-18

6.13.1.2 Internal Memory Map Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-21

6.13.1.3 External Master Control Register (EMCR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-22

6.13.2 SIU Interrupt Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-23

6.13.2.1 SIPEND Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-23

6.13.2.2 SIU Interrupt Mask Register (SIMASK) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-24

6.13.2.3 SIU Interrupt Edge Level Register (SIEL). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-25

6.13.2.4 SIU Interrupt Vector Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-25

6.13.3 System Protection Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-26

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6.13.3.1 System Protection Control Register (SYPCR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-26

6.13.3.2 Software Service Register (SWSR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-26

6.13.3.3 Transfer Error Status Register (TESR). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-27

6.13.4 System Timer Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-28

6.13.4.1 Decrementer Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-28

6.13.4.2 Time Base SPRs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-28

6.13.4.3 Time Base Reference Registers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-29

6.13.4.4 Time Base Control and Status Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-29

6.13.4.5 Real-Time Clock Status and Control Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-30

6.13.4.6 Real-Time Clock Register (RTC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-31

6.13.4.7 Real-Time Clock Alarm Register (RTCAL). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-31

6.13.4.8 Periodic Interrupt Status and Control Register (PISCR). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-32

6.13.4.9 Periodic Interrupt Timer Count Register (PITC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-32

6.13.4.10 Periodic Interrupt Timer Register (PITR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-33

6.13.5 General-Purpose I/O Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-34

6.13.5.1 SGPIO Data Register 1 (SGPIODT1). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-34

6.13.5.2 SGPIO Data Register 2 (SGPIODT2). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-34

6.13.5.3 SGPIO Control Register (SGPIOCR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-35

Section 7

RESET

7.1 Reset Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-1

7.1.1 Power On Reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-1

7.1.2 Hard Reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-2

7.1.3 Soft Reset. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-2

7.1.4 Loss of Lock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-3

7.1.5 On-Chip Clock Switch. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-3

7.1.6 Software Watchdog Reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-3

7.1.7 Checkstop Reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-3

7.1.8 Debug Port Hard Reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-3

7.1.9 Debug Port Soft Reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-3

7.1.10 JTAG Reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-3

7.2 Reset Actions Summary. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-3

7.3 Data Coherency During Reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-4

7.4 Reset Status Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-5

7.5 Reset Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-6

7.5.1 Hard Reset Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-6

7.5.2 Hard Reset Configuration Word . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-11

7.5.3 Soft Reset Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-12

Section 8

CLOCKS AND POWER CONTROL

8.1 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-1

8.2 System Clock Sources. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-3

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MPC555 / MPC555 TABLE OF CONTENTS MOTOROLA

USER’S MANUAL Rev. 15 October 2000 xii

8.3 System PLL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-3

8.3.1 Frequency Multiplication. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-4

8.3.2 Skew Elimination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-4

8.3.3 Pre-Divider . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-4

8.3.4 PLL Block Diagram. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-4

8.3.5 PLL Pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-5

8.4 System Clock During PLL Loss of Lock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-6

8.5 Low-Power Divider. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-6

8.6 MPC555 / MPC556 Internal Clock Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-7

8.6.1 General System Clocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-9

8.6.2 CLKOUT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-12

8.6.3 Engineering Clock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-12

8.7 Clock Source Switching . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-13

8.8 Low-Power Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-15

8.8.1 Entering a Low-Power Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-15

8.8.2 Power Mode Descriptions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-16

8.8.3 Exiting from Low-Power Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-16

8.8.3.1 Exiting from Normal-Low Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-17

8.8.3.2 Exiting from Doze Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-17

8.8.3.3 Exiting from Deep-Sleep Mode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-17

8.8.3.4 Exiting from Power-Down Mode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-18

8.8.3.5 Low-Power Modes Flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-18

8.9 Basic Power Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-20

8.9.1 Clock Unit Power Supply . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-20

8.9.2 Chip Power Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-20

8.9.2.1 VDDL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-20

8.9.2.2 VDDI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-20

8.9.2.3 VDDSYN, VSSSYN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-21

8.9.2.4 KAPWR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-21

8.9.2.5 VDDA, VSSA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-21

8.9.2.6 VPP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-21

8.9.2.7 VDDF, VSSF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-21

8.9.2.8 VDDH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-21

8.9.2.9 VDDSRAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-21

8.9.2.10 VSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-21

8.9.3 Keep Alive Power . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-22

8.9.3.1 Keep Alive Power Configuration. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-22

8.9.3.2 Keep Alive Power Registers Lock Mechanism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-23

8.10 VDDSRAM Supply Failure Detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-25

8.11 Power Up/Down Sequencing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-25

8.12 Clocks Unit Programming Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-29

8.12.1 System Clock Control Register (SCCR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-30

8.12.2 PLL, Low-Power, and Reset-Control Register (PLPRCR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-33

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MPC555 / MPC555 TABLE OF CONTENTS MOTOROLA

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8.12.3 Change of Lock Interrupt Register (COLIR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-35

8.12.4 VDDSRAM Control Register (VSRMCR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-36

Section 9

EXTERNAL BUS INTERFACE

9.1 Features. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-1

9.2 Bus Transfer Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-1

9.3 Bus Control Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-2

9.4 Bus Interface Signal Descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-3

9.5 Bus Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-7

9.5.1 Basic Transfer Protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-8

9.5.2 Single Beat Transfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-8

9.5.2.1 Single Beat Read Flow. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-8

9.5.2.2 Single Beat Write Flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-11

9.5.2.3 Single Beat Flow with Small Port Size . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-14

9.5.3 Burst Transfer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-15

9.5.4 Burst Mechanism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-16

9.5.5 Alignment and Packaging of Transfers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-28

9.5.6 Arbitration Phase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-30

9.5.6.1 Bus Request . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-31

9.5.6.2 Bus Grant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-32

9.5.6.3 Bus Busy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-32

9.5.6.4 Internal Bus Arbiter. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-33

9.5.7 Address Transfer Phase Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-35

9.5.7.1 Transfer Start . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-36

9.5.7.2 Address Bus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-36

9.5.7.3 Read/Write . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-36

9.5.7.4 Burst Indicator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-36

9.5.7.5 Transfer Size . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-37

9.5.7.6 Address Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-37

9.5.7.7 Burst Data in Progress . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-38

9.5.8 Termination Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-38

9.5.8.1 Transfer Acknowledge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-38

9.5.8.2 Burst Inhibit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-39

9.5.8.3 Transfer Error Acknowledge. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-39

9.5.8.4 Termination Signals Protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-39

9.5.9 Storage Reservation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-40

9.5.10 Bus Exception Control Cycles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-43

9.5.10.1 Retrying a Bus Cycle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-43

9.5.10.2 Termination Signals Protocol Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-47

9.5.11 Bus Operation in External Master Modes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-47

9.5.12 Contention Resolution on External Bus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-52

9.5.13 Show Cycle Transactions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-54

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Section 10

MEMORY CONTROLLER

10.1 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-1

10.2 Memory Controller Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-3

10.2.1 Associated Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-4

10.2.2 Port Size Configuration. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-5

10.2.3 Write-Protect Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-5

10.2.4 Address and Address Space Checking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-5

10.2.5 Burst Support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-5

10.3 Chip-Select Timing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-6

10.3.1 Memory Devices Interface Example. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-7

10.3.2 Peripheral Devices Interface Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-8

10.3.3 Relaxed Timing Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-10

10.3.4 Extended Hold Time on Read Accesses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-14

10.3.5 Summary of GPCM Timing Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-18

10.4 Global (Boot) Chip-Select Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-20

10.5 Write and Byte Enable Signals. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-21

10.6 Dual Mapping of the Internal Flash EEPROM Array . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-21

10.7 Memory Controller External Master Support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-24

10.8 Programming Model. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-27

10.8.1 General Memory Controller Programming Notes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-27

10.8.2 Memory Controller Status Registers (MSTAT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-28

10.8.3 Memory Controller Base Registers (BR0 – BR3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-28

10.8.4 Memory Controller Option Registers (OR0 – OR3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-30

10.8.5 Dual Mapping Base Register (DMBR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-31

10.8.6 Dual-Mapping Option Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-32

Section 11

L-BUS TO U-BUS INTERFACE (L2U)

11.1 General Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-1

11.2 DMPU Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-1

11.3 L2U Block Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-2

11.4 Modes Of Operation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-2

11.4.1 Normal Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-3

11.4.2 Reset Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-3

11.4.3 Factory Test Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-3

11.4.4 Peripheral Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-3

11.5 Data Memory Protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-4

11.5.1 Functional Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-4

11.5.2 Associated Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-5

11.5.3 L-bus Memory Access Violations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-7

11.6 Reservation Support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-7

11.6.1 The Reservation Protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-7

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MPC555 / MPC555 TABLE OF CONTENTS MOTOROLA

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11.6.2 L2U Reservation Support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-7

11.6.3 Reserved Location (Bus) and Possible Actions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-8

11.7 L-Bus Show Cycle Support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-9

11.7.1 Programming Show Cycles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-9

11.7.2 Performance Impact . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-9

11.7.3 Show Cycle Protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-10

11.7.4 L-Bus Write Show Cycle Flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-10

11.7.5 L-Bus Read Show Cycle Flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-11

11.7.6 Show Cycle Support Guidelines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-11

11.8 L2U Programming Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-12

11.8.1 U-bus Access . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-13

11.8.2 Transaction Size. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-13

11.8.3 L2U Module Configuration Register (L2U_MCR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-13

11.8.4 Region Base Address Registers (L2U_RBAx) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-14

11.8.5 Region Attribute Registers (L2U_RAx). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-15

11.8.6 Global Region Attribute Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-15

Section 12

U-BUS TO IMB3 BUS INTERFACE (UIMB)

12.1 Features. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-1

12.2 UIMB Block Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-2

12.3 Clock Module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-2

12.4 Interrupt Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-3

12.4.1 Interrupt Sources and Levels on IMB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-4

12.4.2 IMB Interrupt Multiplexing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-4

12.4.3 ILBS Sequencing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-4

12.4.4 Interrupt Synchronizer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-6

12.5 Programming Model. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-7

12.5.1 UIMB Module Configuration Register (UMCR). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-7

12.5.2 Test control register (UTSTCREG). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-8

12.5.3 Pending Interrupt Request Register (UIPEND) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-8

Section 13

QUEUED ANALOG-TO-DIGITAL CONVERTER MODULE-64

13.1 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-1

13.2 Features. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-2

13.3 QADC64 Pin Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-2

13.3.1 Port A Pin Functions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-3

13.3.1.1 Port A Analog Input Pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-3

13.3.1.2 Port A Digital Input/Output Pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-3

13.3.2 Port B Pin Functions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-4

13.3.2.1 Port B Analog Input Pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-4

13.3.2.2 Port B Digital Input Pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-4

13.3.3 External Trigger Input Pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-4

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13.3.4 Multiplexed Address Output Pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-4

13.3.5 Multiplexed Analog Input Pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-5

13.3.6 Voltage Reference Pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-5

13.3.7 Dedicated Analog Supply Pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-5

13.3.8 External Digital Supply Pin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-5

13.3.9 Digital Supply Pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-5

13.4 QADC64 Bus Interface. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-6

13.5 Module Configuration. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-6

13.5.1 Low-Power Stop Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-6

13.5.2 Freeze Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-6

13.5.3 Supervisor/Unrestricted Address Space. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-7

13.6 General-Purpose I/O Port Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-7

13.6.1 Port Data Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-8

13.6.2 Port Data Direction Register. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-8

13.7 External Multiplexing Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-9

13.8 Analog Input Channels. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-10

13.9 Analog Subsystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-11

13.9.1 Conversion Cycle Times. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-12

13.9.1.1 Amplifier Bypass Mode Conversion Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-13

13.9.2 Front-End Analog Multiplexer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-14

13.9.3 Digital-to-Analog Converter Array. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-14

13.9.4 Comparator. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-14

13.9.5 Successive Approximation Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-14

13.10 Digital Control Subsystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-14

13.10.1 Queue Priority. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-15

13.10.2 Queue Boundary Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-17

13.10.3 Scan Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-18

13.10.3.1 Disabled Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-18

13.10.3.2 Reserved Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-18

13.10.3.3 Single-Scan Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-18

13.10.3.4 Continuous-Scan Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-21

13.10.4 QADC64 Clock (QCLK) Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-24

13.10.5 Periodic/Interval Timer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-29

13.11 Interrupts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-29

13.11.1 Interrupt Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-30

13.11.2 Interrupt Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-31

13.11.3 Interrupt Levels and Time Multiplexing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-31

13.12 Programming Model. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-31

13.12.1 QADC64 Module Configuration Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-33

13.12.2 QADC64 Test Register. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-33

13.12.3 QADC64 Interrupt Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-33

13.12.4 Port A/B Data Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-34

13.12.5 Port Data Direction Register. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-35

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13.12.6 QADC64 Control Register 0 (QACR0) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-35

13.12.7 QADC64 Control Register 1 (QACR1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-36

13.12.8 QADC64 Control Register 2 (QACR2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-38

13.12.9 QADC64 Status Register 0 (QASR0) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-40

13.12.10 QADC64 Status Register 1 (QASR1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-42

13.12.11 Conversion Command Word Table . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-43

13.12.12 Result Word Table . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-49

Section 14

QUEUED SERIAL MULTI-CHANNEL MODULE

14.1 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-1

14.2 Block Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-1

14.3 Signal Descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-2

14.4 Memory Map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-2

14.5 QSMCM Global Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-4

14.5.1 Low-Power Stop Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-5

14.5.2 Freeze Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-5

14.5.3 Access Protection. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-5

14.5.4 QSMCM Interrupts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-6

14.5.5 QSMCM Configuration Register (QSMCMMCR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-7

14.5.6 QSMCM Test Register (QTEST) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-8

14.5.7 QSMCM Interrupt Level Registers (QDSCI_IL, QSPI_IL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-8

14.6 QSMCM Pin Control Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-9

14.6.1 Port QS Data Register (PORTQS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-10

14.6.2 PORTQS Pin Assignment Register (PQSPAR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-11

14.6.3 PORTQS Data Direction Register (DDRQS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-12

14.7 Queued Serial Peripheral Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-13

14.7.1 QSPI Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-15

14.7.1.1 QSPI Control Register 0. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-16

14.7.1.2 QSPI Control Register 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-18

14.7.1.3 QSPI Control Register 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-18

14.7.1.4 QSPI Control Register 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-19

14.7.1.5 QSPI Status Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-20

14.7.2 QSPI RAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-21

14.7.2.1 Receive RAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-22

14.7.2.2 Transmit RAM. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-22

14.7.2.3 Command RAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-22

14.7.3 QSPI Pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-23

14.7.4 QSPI Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-24

14.7.4.1 Enabling, Disabling, and Halting the SPI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-25

14.7.4.2 QSPI Interrupts. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-26

14.7.4.3 QSPI Flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-26

14.7.5 Master Mode Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-33

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14.7.5.1 Clock Phase and Polarity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-34

14.7.5.2 Baud Rate Selection. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-34

14.7.5.3 Delay Before Transfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-35

14.7.5.4 Delay After Transfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-35

14.7.5.5 Transfer Length . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-36

14.7.5.6 Peripheral Chip Selects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-36

14.7.5.7 Master Wraparound Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-37

14.7.6 Slave Mode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-37

14.7.6.1 Description of Slave Operation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-39

14.7.7 Slave Wraparound Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-40

14.7.8 Mode Fault . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-41

14.8 Serial Communication Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-41

14.8.1 SCI Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-44

14.8.2 SCI Control Register 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-45

14.8.3 SCI Control Register 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-45

14.8.4 SCI Status Register (SCxSR). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-47

14.8.5 SCI Data Register (SCxDR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-49

14.8.6 SCI Pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-50

14.8.7 SCI Operation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-50

14.8.7.1 Definition of Terms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-50

14.8.7.2 Serial Formats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-51

14.8.7.3 Baud Clock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-51

14.8.7.4 Parity Checking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-52

14.8.7.5 Transmitter Operation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-52

14.8.7.6 Receiver Operation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-54

14.8.7.7 Receiver Functional Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-56

14.8.7.8 Idle-Line Detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-57

14.8.7.9 Receiver Wake-Up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-58

14.8.7.10 Internal Loop Mode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-58

14.9 SCI Queue Operation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-58

14.9.1 Queue Operation of SCI1 for Transmit and Receive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-58

14.9.2 Queued SCI1 Status and Control Registers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-59

14.9.2.1 QSCI1 Control Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-59

14.9.2.2 QSCI1 Status Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-61

14.9.3 QSCI1 Transmitter Block Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-61

14.9.4 QSCI1 Additional Transmit Operation Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-62

14.9.5 QSCI1 Transmit Flow Chart Implementing the Queue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-64

14.9.6 Example QSCI1 Transmit for 17 Data Bytes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-66

14.9.7 Example SCI Transmit for 25 Data Bytes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-67

14.9.8 QSCI1 Receiver Block Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-68

14.9.9 QSCI1 Additional Receive Operation Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-68

14.9.10 QSCI1 Receive Flow Chart Implementing The Queue. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-71

14.9.11 QSCI1 Receive Queue Software Flow Chart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-72

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USER’S MANUAL Rev. 15 October 2000 xix

14.9.12 Example QSCI1 Receive Operation of 17 Data Frames . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-73

Section 15

MODULAR INPUT/OUTPUT SUBSYSTEM (MIOS1)

15.1 MIOS1 Features. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-1

15.2 Submodule Numbering, Naming and Addressing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-3

15.3 MIOS1 Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-3

15.4 Block Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-4

15.5 MIOS1 Bus System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-6

15.5.1 Read/Write and Control Bus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-6

15.5.2 Request Bus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-6

15.5.3 Counter Bus Set . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-6

15.6 MIOS1 Programmer’s Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-6

15.7 MIOS1 I/O Ports. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-8

15.8 MIOS Bus Interface Submodule (MBISM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-8

15.8.1 MIOS Bus Interface (MBISM) Registers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-8

15.8.1.1 MIOS1 Test and Pin Control Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-8

15.8.1.2 MIOS1 Vector Register. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-9

15.8.1.3 MIOS1 Module and Version Number Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-9

15.8.1.4 MIOS1 Module Configuration Register. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-9

15.8.2 MBISM Interrupt Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-10

15.8.2.1 MIOS1 Interrupt Level Register 0 (MIOS1LVL0) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-10

15.8.2.2 MIOS1 Interrupt Level Register 1 (MIOS1LVL1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-11

15.8.3 Interrupt Control Section (ICS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-11

15.9 MIOS Counter Prescaler Submodule (MCPSM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-12

15.9.1 MIOS Counter Prescaler Submodule (MCPSM) Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-12

15.9.1.1 MCPSM Status/Control Register (MCPSMCSCR). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-13

15.10 MIOS Modulus Counter Submodule (MMCSM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-13

15.10.1 MIOS Modulus Counter Submodule (MMCSM) Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-15

15.10.1.1 MMCSM Up-Counter Register (MMCSMCNT). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-16

15.10.1.2 MMCSM Modulus Latch Register (MMCSMML) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-16

15.10.1.3 MMCSM Status/Control Register (Duplicated) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-16

15.10.1.4 MMCSM Status/Control Register (MMCSMSCR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-17

15.11 MIOS Double Action Submodule (MDASM). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-18

15.11.1 MIOS Double Action Submodule (MDASM) Registers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-19

15.11.1.1 MDASM Data A Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-21

15.11.1.2 MDASM Data B Register (MDASMBR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-21

15.11.1.3 MDASM Status/Control Register (Duplicated) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-22

15.11.1.4 MDASM Status/Control Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-23

15.12 MIOS Pulse Width Modulation Submodule (MPWMSM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-25

15.12.1 MIOS Pulse Width Modulation Submodule (MPWMSM) Registers . . . . . . . . . . . . . 15-26

15.12.1.1 MPWMSM Period Register (MPWMSMPERR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-27

15.12.1.2 MPWMSM Pulse Width Register (MPWMSMPULR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-27

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15.12.1.3 MPWMSM Counter Register (MPWMSMCNTR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-28

15.12.1.4 MPWMSM Status/Control Register(MPWMSMCR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-28

15.13 MIOS 16-bit Parallel Port I/O Submodule (MPIOSM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-30

15.13.1 MIOS 16-bit Parallel Port I/O Submodule (MPIOSM) Registers. . . . . . . . . . . . . . . . 15-30

15.13.1.1 MPIOSM Data Register (MPIOSMDR). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-30

15.13.1.2 MPIOSM Data Direction Register (MPIOSMDDR). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-31

15.14 MIOS1 Interrupts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-31

15.14.1 MIOS Interrupt Request Submodule (MIRSM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-32

15.14.2 MIOS Interrupt Request Submodule 0 (MIRSM0) Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-33

15.14.2.1 MIRSM0 Interrupt Status Register (MIOS1SR0) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-34

15.14.2.2 MIRSM0 Interrupt Enable Register (MIOS1ER0) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-35

15.14.2.3 MIRSM0 Request Pending Register (MIOS1RPR0) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-35

15.14.3 MIOS Interrupt Request Submodule 1 (MIRSM1) Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-36

15.14.3.1 MIRSM1 Interrupt Status Register (MIOS1SR1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-36

15.14.3.2 MIRSM1 Interrupt Enable Register (MIOS1ER1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-37

15.14.3.3 MIRSM1 Request Pending Register (MIOS1RPR1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-37

15.15 MIOS1 Function Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-38

15.15.1 MIOS1 Input Double Edge Pulse Width Measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-38

15.15.2 MIOS1 Input Double Edge Period Measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-40

15.15.3 MIOS1 Double Edge Single Output Pulse Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-41

15.15.4 MIOS1 Output Pulse Width Modulation With MDASM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-42

15.15.5 MIOS1 Input Pulse Accumulation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-43

15.16 MIOS1 Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-43

Section 16

CAN 2.0B CONTROLLER MODULE

16.1 Features. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-1

16.2 External Pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-2

16.3 TouCAN Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-3

16.3.1 TX/RX Message Buffer Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-3

16.3.1.1 Common Fields for Extended and Standard Format Frames. . . . . . . . . . . . . . . . 16-4

16.3.1.2 Fields for Extended Format Frames . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-6

16.3.1.3 Fields for Standard Format Frames . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-6

16.3.1.4 Serial Message Buffers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-6

16.3.1.5 Message Buffer Activation/Deactivation Mechanism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-7

16.3.1.6 Message Buffer Lock/Release/Busy Mechanism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-7

16.3.2 Receive Mask Registers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-7

16.3.3 Bit Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-8

16.3.3.1 Configuring the TouCAN Bit Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-9

16.3.4 Error Counters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-9

16.3.5 Time Stamp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-10

16.4 TouCAN Operation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-11

16.4.1 TouCAN Reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-11

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