PowerPC (AMCC PPC405-GPr) для embedded устройств, наш выбор (после кидалова со стороны AMD & Intel)? Опции

[Evgeny_CD]

После постыдного кидалова embedded рынка со стороны AMD (Alchemy) и Intel (PXA2xxx), задался я вопросом - а что использовать в перспективе как top контроллер для больших проектов?

После некоторых рызмышлений выбор мой пал на AMCC PPC405-GPr.

============================ Камень ============================
Страница продукта
https://www.amcc.com/MyAMCC/jsp/public/prod...uctID=PPC405GPr

Апноут насчет DMA - 30+ Мбайт/сек качает!
https://www.amcc.com/MyAMCC/retrieveDocumen...ance__v1_01.pdf

* есть PPC405-GP - страя версия до 266 Мгц, технология 0.25 и PPC405-GPr - новая версия 400 Мгц, технология 0.18, жрет меньше
* 608 Drystone MIPS at 400 MHz
* PowerPC® 405 32-bit RISC processor core operating up to 400MHz with 16KB I- and D-caches
* Synchronous DRAM (SDRAM) interface operating up to 133MHz
- 32-bit interface for non-ECC applications
- 40-bit interface serves 32 bits of data plus 8 check bits for ECC applications !!!
* 4KB on-chip memory (OCM)
* External peripheral bus
- Flash ROM/Boot ROM interface
- Direct support for 8-, 16-, or 32-bit SRAM and external peripherals
- Up to eight devices
- External Mastering supported
* DMA support for external peripherals, internal UART and memory
- Scatter-gather chaining supported
- Four channels
* PCI Revision 2.2 compliant interface (32-bit, up to 66MHz)
- Synchronous or asynchronous PCI Bus interface
- Internal or external PCI Bus Arbiter
* Ethernet 10/100Mbps (full-duplex) support with media independent interface (MII)
* Programmable interrupt controller supports 13 external and 19 internal edge triggered or levelsensitive interrupts
* Programmable timers
* Two serial ports (16550 compatible UART)
* One IIC interface
* General purpose I/O (GPIO) available
* Supports JTAG for board level testing
* Internal processor local Bus (PLB) runs at SDRAM interface frequency
* Supports PowerPC processor boot from PCI memory
* Unique software-accessible 64-bit chip ID number (ECID).
* жрет меньше 1 ватта.
* только индустриальные версии чипа. Коммерческих не бывает.

Неприятно, что нет SPI - но его всегда в ПЛИСке на шине можно сделать. Было бы хуже, если бы I2C не было.

Питание ядра 1.8В, что хорошо согласуется с ARM7 контроллерами (если "сопроцессор" нужно будет поставить) и Lattice MachXO, LatticeXP FPGA со встроенной FLASH - заодно они и проблему защиты от копирования решат.

============================ Цены и доступность ============================
http://www.efind.ru/icsearch/?search=PPC405GPr-3bb
PPC405GPR-3BB266 $56,50. Есть на складе в Выборге.

Это чип в замечательном BGA свинцовом (!!!) корпусе с шагом 1.27 мм, 5 рядов + остров. Разведется он без проблем на весьма "дубовой" 4-х сйлоке
* контактная площадка под BGA пин - 0.5
* зазор/проводник/пояскок вокруг VIA 0.2
* сверло 0.4

Дороговато, конечно, но далее будет понятно, что возможно, такая цена и оправдана.

============================ Литература ============================

Толковых книжек пока не нашел. Попалось только это - но оно умеренно полезно.
The Linux® Kernel Primer: A Top-Down Approach for x86 and PowerPC Architectures
http://www.chmpdf.com/book/the-linux-kerne...hitectures-893/

Вот тут еще одна книжка упоминается
http://www.mactech.com/articles/mactech/Vo...ooks/index.html
POWER and PowerPC
By Weiss and Smith
Morgan Kaufmann Publishers, Inc. 1994.
ISBN 1-55860-279-8.
408 pages (hardback).

============================ Платы ============================

******************* PPCHAMELEON *******************
CPU DDR-SO-DIMM Board (PowerPC 405EP)
http://www.dave-tech.it/index.php?page=2&n...ducts&subgroup=

Цены довольно демократичные
DPC1430 samples 180,00 Eur

Но для модуля еще "мамка" неужна - а она наверняка будет "добрых" денег стоить.

Зато цены на софт у них безумные
All kits for all OS come for 899,00 Eur (за каждую ОСь - eCos, Linux, uClinux надо платить бабло отдельно).

******************* CSB472, 672 *******************
http://www.cogcomp.com/csb_csb472.htm

* Core 200Mhz 405GP, 16KI/8KD Cache
* SDRAM 32Mbyte 32-Bit Wide SDRAM
* FLASH 2Mbyte 16-Bit Wide AMD FLASH
* Serial RS232 x1 RS232/RS485 Selectable x 1
* Ethernet Internal 10/100 Interface
* Real Time Clock Dallas DS1307 With Battery
* GPIO 40-GPIO via XC95144 Xilinx CPLD, programmable by customer
* Bus Expansion 32-Bit Data, 26-Bit Address CPU Bus and 32-Bit PCI via 40-Pin Stackable Headers
* CPU Expansion 32-Bit Data, 26-Bit Address via 40-Pin Stackable Headers
* JTAG 20-Pin Header ( Abatron BDI2000 and Macraigor OCDemon compatible)
* LED's 2 User Driven via GPIO
* Power 5V Only Connection
* Boot Monitor Micromonitor

CSB472 Datasheet
http://www.cogcomp.com/datasheets/Visio-CSB472_disti.pdf

CSB472 Photo
http://www.cogcomp.com/photos/csb472.jpg

Цена 750$
http://www.cogcomp.com/pdfs/csb_price_list.pdf

Планируют новую плату
CSB672 - AMCC PowerPC 405EP
Coming soon. Call for availability.

******************* MOAB Embedded Single Board Computer. *******************
!! Чемпион обзора

Страница платы
http://www.tamsinc.com/3011/index.htm

Документация
http://www.tamsinc.com/3011/support/index.htm

Фотка
http://www.tamsinc.com/3011/images/3011-66501-Side300.jpg

Software Tutorial
http://www.tamsinc.com/3011/support/MOAB.tutorial.Rev4.pdf

3011 Installation & Operation
http://www.tamsinc.com/3011/support/MOAB.User.Man.Rev5.pdf

!!! Цена очень правильная:
MOAB Embedded Single Board Computer. Includes serial cable. $399.00

На плате стоит 128 Mbyte TC58DVG02A1FT NAND FLASH и 512 Kbyte AT49LV040 NOR FLASH, 64 мбайт SDRAM.

============================ JTAG ============================

******************* macraigor *******************
Wiggler в пролете, Raven, usbDemon (благодарности Гудвину за его работу!!!) mpDemon - ОК
http://macraigor.com/cpus.htm

Взрослый JTAG mpDemon, но цена $1800.00...
http://www.macraigor.com/mpDemon.htm

******************* Abatron BDI2000 *******************
Самый взрослый JTAG.
http://www.abatron.ch/Files/BDI2000.pdf
http://www.abatron.ch/Files/PL-bdiGDB5.pdf

Цена тоже "самая"...
33103 BDI2000 with software bdiGDB for PPC4xx targets EUR 2'430

============================ Компиляторы и прочий toolchain ============================

******************* Green Hills *******************
Поддерждивает камень
http://www.ghs.com/products/PowerPC_development.html
http://www.ghs.com/download/datasheets/PPC_4.0_0804.pdf

Macraigor поддерживается, так что можно, благодаря Гудвину, из usbDemon можно сделать недорогой отладчик.

******************* Embedded Linux Development Kit (ELDK) *******************
Хороший тулчейн, ориентирован на линух
http://www.denx.de/wiki/DULG/ELDK

******************* Microcross GNU-X-Tools *******************
Неплохой тулчейн, но платный - 1k$.
http://www.microcross.com/html/gxt-v3.html

мануал
http://www.microcross.com/GNU-X-Tools-User-Guide-v3.40.pdf

Таргеты mips-elf, mips-linux
http://www.microcross.com/html/targets.html

******************* powerpc-eabi из дистрибутива eCos *******************
ftp://ecos.sourceware.org/pub/ecos/gnutoo....cygwin.tar.bz2
ftp://ecos.sourceware.org/pub/ecos/gnutoo...86linux.tar.bz2

Древние (2003 г), но, надо полагать, хорошо протестированные тулзы

============================ Мониторы ============================

******************* MicroMonitor *******************

http://www.microcross.com/html/micromonitor.html

Есть свежий релиз, 23 Feb 06.

******************* RedBoot *******************
Входит в комплект eCos

****************** U-Boot *******************
http://www.denx.de/wiki/DULG/ELDK
http://u-boot.sourceforge.net/
http://www.denx.de/wiki/publish/DULG/DULG-tqm8xxl.html

============================ OS'и ============================
******************* Linux *******************
http://www.denx.de/wiki/DULG/ELDK

******************* RTEMS *******************
http://www.rtems.org/targets.html

Вроде готовый порт есть только для PPC403, но отличий от PPC405 преодолимые.

Вообще RTEMS очень любит PPC. )

******************* uCOS *******************
http://www.micrium.com/ibm/index.html
Порт древний, чуть ли не от версии 2.00.

******************* eCos *******************
Самое интересное!!! Готовый порт на ту самую недорогую плату.

MOAB Development Board
http://ecos.sourceware.org/ecos/boards/moab.html

Порт качественный!

* Diagnostic (polled) serial I/O
* Interrupt-driven serial I/O
* Ethernet
* FLASH
* PCI
* Timekeeping (real-time clock)

В том числе полная поддержка 128 Mbyte TC58DVG02A1FT NAND FLASH.

С remote GDB по Ethernet как-то не понятно, в доке описано только для последовательного порта.
Software Tutorial
http://www.tamsinc.com/3011/support/MOAB.tutorial.Rev4.pdf

Но при настройке порта eCos можно выбрать скорость обмена по UART 230 кбит/сек, что при правильном порте на пЫсюке даст вполне терпимую скорость, даже если GDB по Ethernet не запустится.

============================ Отладка ============================

Я много в последнее время писал о синтетических портах. Но столь качественный порт eCos дает возможность совсем по другом организовать отладку. FTP клиент входит в шататный дистрибутив eCos, RAM FS - тоже (FLASH FS может сказаться на быстродействии - так что лучше из RAM). Telnet Server нет, но, полагаю, отмапить printf/scanf на IP сокет - это разумной сложности занятие.

* ресетим плату
* грузим через GDB прогу, запускаем
* перед программой ставим служебный кусок, он сихронизирует RAM FS с FTP сервером мы пысюке
* основная программа, работает с RAM FS
* после проги ставим служебный кусок, он сихронизирует RAM FS с FTP сервером мы пысюке
* в любой момент при помощи GDB можем отлаживать по полной: смотреть память и регистры, ставить точки останова и т.д.

Понятно, что не сложно написать скрпит для полностью автоматического прогона test units.

Ресеттер можно сделать управляемый, прицепив на COM или LPT какую-нибудь простую железяку.

============================ Копирование платы MOAB Development Board ============================

Блок схема есть. PPC405 сильно интегрирован - внешяя периферия примитивна. CPLD вроде нет - NAND прикручена на адреса, и необходимые времянки сигналов делаются хитрыми записями и чтениями по разным адресам - все просто.

Если использовать ту же идею с отдельной NOR Boot флешкой - то можно поставить PLCC панельку под AT49LV040, и вообще обойтись без JTAG

Так что вроде как копирование платы проблем не вызовет.

============================ Выводы ============================

1. PPC-405GP® очень даже хорошо подходит для топовых моделей встраиваемых контроллеров.

2. За счет качественного порта eCos можно организовать очень продвинутую автоматизированную систему тестирования софта. При небольших тиражах сложных проектов это с лихвой покроет достаточно высокую стоимость камня - стоимость разработки сложного ПО всегда выше стоимости железа.

3. Не так уж он и страшен, этот PPC. Если, конечно, с нуля ОСь на него портировать - утухнуть можно. А вот при готовой оси потихоньку осваивать камень и писать свою апликуху - не так уж и сложно.

============================ Вопросы ============================
А нет ли у AMCC какого-нибудь паскудного плана в отношении PPC-405GPr?

[Evgeny_CD]

Симуляторы PPC архитектуры

================= Статья по симуляторам =================

Emulation and cross-development for PowerPC
http://www-128.ibm.com/developerworks/libr...-emulation.html

================= Коммерческие симуляторы =================
Коммерческий симулятор
http://www.endeav.com/pdf%20brochures/PPC405%20Precyse.pdf

================= Симуляторы от IBM =================

Документ на сайте Xilinx - Instruction Set Simulator User’s Guide
http://www.xilinx.com/ise/embedded/iss_ug.pdf
Интересная штучка! Получается, что его можно выдрать из комплекта ксиловых тулзов.

================= PearPC =================
PearPC - PowerPC Architecture Emulator
http://pearpc.sourceforge.net/

Симулирует MAC'и.

================= QEMU =================
QEMU - Тоже симулирует MAC'и.
http://www.qemu.org/
http://fabrice.bellard.free.fr/qemu/qemu-doc.html#SEC42

4.1 QEMU PowerPC System emulator
Use the executable `qemu-system-ppc' to simulate a complete PREP or PowerMac PowerPC system.

QEMU emulates the following PowerMac peripherals:

UniNorth PCI Bridge
PCI VGA compatible card with VESA Bochs Extensions
2 PMAC IDE interfaces with hard disk and CD-ROM support
NE2000 PCI adapters
Non Volatile RAM
VIA-CUDA with ADB keyboard and mouse.
QEMU emulates the following PREP peripherals:

PCI Bridge
PCI VGA compatible card with VESA Bochs Extensions
2 IDE interfaces with hard disk and CD-ROM support
Floppy disk
NE2000 network adapters
Serial port
PREP Non Volatile RAM
PC compatible keyboard and mouse.

Вообще, QEMU - очень серьезный проект, хорошо развиавается, в мейл листе обстановка здоровая.

================= PSIM =================
Домашняя страница psim
http://sources.redhat.com/psim/

Дока
http://sourceware.org/psim/manual/

В настоящее время входит в состав GDB.
http://sources.redhat.com/gdb/

Судя по всему, хорошо отлаженный симулятор.

************** RTEMS на PSIM ****************
RTEMS порт на PSIM
http://www.rtems.org/cgi-bin/cvsweb.cgi/rt...p/powerpc/psim/

Сделано неплохо:

..........BSP NAME: psim
..........BOARD: PowerPC Simulator
..........BUS: N/A
..........CPU FAMILY: ppc
..........CPU: PowerPC 603, 603e, 604
..........COPROCESSORS: N/A
..........MODE: 32 bit mode
..........
..........DEBUG MONITOR: BUG mode (emulates Motorola debug monitor)
..........
..........PERIPHERALS
..........===========
..........TIMERS: PPC internal Timebase register
.......... RESOLUTION: ???
..........SERIAL PORTS: simulated via bug
..........REAL-TIME CLOCK: PPC internal Decrementer register
..........DMA: none
..........VIDEO: none
..........SCSI: none
..........NETWORKING: none
..........
..........DRIVER INFORMATION
..........==================
..........CLOCK DRIVER: PPC internal
..........IOSUPP DRIVER: N/A
..........SHMSUPP: N/A
..........TIMER DRIVER: PPC internal
..........TTY DRIVER: PPC internal
..........
..........STDIO
..........=====
..........PORT: Console port 0
..........ELECTRICAL: na
..........BAUD: na
..........BITS PER CHARACTER: na
..........PARITY: na
..........STOP BITS: na
..........
..........Notes
..........=====
..........
..........Based on papyrus bsp which only really supports
..........the PowerOpen ABI with an ELF assembler.
..........
..........For the multiprocessing tests to run, you must have a modified version of
..........the PowerPC Simulator psim which supports an area of UNIX shared memory
..........and UNIX semaphore mapped into the PowerPC address space.

Booting RTEMS/GeSys on the PowerPC Simulator
http://www.slac.stanford.edu/comp/unix/pac...c/psimboot.html

The RTEMS Evaluation CD
http://www.slac.stanford.edu/comp/unix/pac.../doc/index.html

************** eCos на PSIM ****************
http://ecos.sourceware.org/ecos/boards/psim.html
http://ecos.sourceware.org/ecos/docs-lates...up-ppc-sim.html
The PowerPC simulator is an architectural simulator which implements all the features of the PowerPC needed to run eCos. The current implementation provides accurate simulation of the instruction set and timers, as well as having generic support for diagnostic output and exceptions.

The simulator also allows devices to be simulated, but no device simulation support has been defined for the serial device drivers in this release.

Судя по отзывам народа в листе - вполне работает
http://sourceware.org/ml/ecos-discuss/2005-11/msg00157.html

......Sorry , now am able to work when i provide arguments at target sim..like
......(gdb)target sim -o '/iobus/pal@0xf0001000/reg 0xf0001000 32'
......Now it works.. great..i tried all the examples... everything is fine..
......Is this right..?Any suggestions are welcome.
......Thanks.

Возможности PSIM, конечно, ограничены, но в принципе базовые вещи он симулирует. Насколько я понимаю, процесс отладки должен выглядеть примерно так:

* отконфигурировали симулятор на большой размера памяти
* загрузили в память из файла большой кусок данных
* запустили симулятор
* результаты симуляции из памяти в файл

Ну и, конечно, работа с симулируемой программой через diagnostic output.

[xyzzy]

Симуляторы PPC архитектуры

Кстати, об эмуляторах.
У Freescale есть кучка эмуляторов для их ядер, включая эмуляторы с аккуратными таймингами. Можно в явном виде увидеть как инструкции раскладываются по конвейеру.

http://www.freescale.com/webapp/sps/site/o...PCPPCPMD&srch=1

Из минусов - дают нахаляву, но просто так не скачаешь - надо, чтобы кто-нибудь из Freescale разрешил (sales/Field Application Engineer).

[Evgeny_CD]

Кстати, об эмуляторах.
У Freescale есть кучка эмуляторов для их ядер, включая эмуляторы с аккуратными таймингами. Можно в явном виде увидеть как инструкции раскладываются по конвейеру.

http://www.freescale.com/webapp/sps/site/o...PCPPCPMD&srch=1

Из минусов - дают нахаляву, но просто так не скачаешь - надо, чтобы кто-нибудь из Freescale разрешил (sales/Field Application Engineer).

Замечательно! Т.е. если подобрать подходящее ядро, скажем, такое же, как в PPC405, с одинаковым размером кеша, то можно симулировать критичные куски и оптимизировать их!

[xyzzy]

Замечательно! Т.е. если подобрать подходящее ядро, скажем, такое же, как в PPC405, с одинаковым размером кеша, то можно симулировать критичные куски и оптимизировать их!

К сожалению, timing model у них, похоже, только для относительно "толстых" ядер - e500 и 74xx. И у того и у другого конвейер существенно длиннее, чем у 405, больше execution units и куча других существенных отличий. 603e/e300/G2/G2LE был бы ближе к теме, но, увы. Так что приближение будет довольно грубое. Но все же лучше/быстрее, чем разрисовывать конвейер на бумажке.

С другой стороны, не удивлюсь, если у Freescale есть аккуратные модели и для ядер попроще, вот только на их веб сайте о них забыли упомянуть - такое тоже бывает. Впрочем, надежды не очень много. Если мне не изменяет память, когда нам Freescale расхваливал 8548, то гордо били пяткой в грудь, что, мол, сделали точный эмулятор и все вылизали до выхода чипа. У меня сложилось впечатление, что это у них был первый подобный эмулятор. До этого в основном использовали функциональные симуляторы - исполняет инструкции как надо, но вот временные характеристики жизни никак не соответствуют.

Интересно, ведь как пить дать у IBM тоже эмуляторы есть/были. Кто-нибудь видел для 405?

[Evgeny_CD]

Интересно, ведь как пить дать у IBM тоже эмуляторы есть/были. Кто-нибудь видел для 405?

Я пока нарыл такое (было в моем посте выше)

Документ на сайте Xilinx - Instruction Set Simulator User’s Guide
http://www.xilinx.com/ise/embedded/iss_ug.pdf
Интересная штучка! Получается, что его можно выдрать из комплекта ксиловых тулзов.

[xyzzy]

Документ на сайте Xilinx - Instruction Set Simulator User’s Guide
http://www.xilinx.com/ise/embedded/iss_ug.pdf
Интересная штучка! Получается, что его можно выдрать из комплекта ксиловых тулзов.

Хмм.. RiscWatch.. Похоже, что они скрестили симулятор и оболочку их дебаггера RiscWatch, который обычно идет, собственно, с железякой-пробом. Симулятор, похоже, как раз и прикидывается пробом прицепленым к процессору. В принципе - вполне адекватно. Жаль, что GDB к нему вряд-ли прицепишь.

Кстати, они обещают хорошее приближение количества циклов на инструкцию. Впрочем, удивляет не сильно - с суперскалярностью в 405 не сильно. в 440 получше, но тоже без особых наворотов, так что предсказать, что, когда и где исполняется наверное не так уж и сложно.