SPC56EL60x, SPC56EL54x
SPC564L60x, SPC564L54x
32-bit Power Architecture® microcontroller for automotive
SIL3/ASILD chassis and safety applications
Datasheet
-
production data
LQFP100 (14 x 14x 1.4 mm)
LQFP144 (20 x 20 x 1.4 mm)
LFBGA257 (14 x 14 mm)
–
–
–
–
–
–
–
Replicated safety enhanced watchdog
Replicated junction temperature sensor
Non-maskable interrupt (NMI)
16-region memory protection unit (MPU)
Clock monitoring units (CMU)
Power management unit (PMU)
Cyclic redundancy check (CRC) unit
Features
•
High-performance e200z4d dual core
•
32-bit Power Architecture® technology CPU
•
Core frequency as high as 120 MHz
•
Dual issue five-stage pipeline core
•
Variable Length Encoding (VLE)
•
Memory Management Unit (MMU)
•
4 KB instruction cache with error detection
code
•
Signal processing engine (SPE)
•
Memory available
– 1 MB flash memory with ECC
– 128 KB on-chip SRAM with ECC
– Built-in RWW capabilities for EEPROM
emulation
•
SIL3/ASILD innovative safety concept:
LockStep mode and Fail-safe protection
– Sphere of replication (SoR) for key
components (such as CPU core, eDMA,
crossbar switch)
– Fault collection and control unit (FCCU)
– Redundancy control and checker unit
(RCCU) on outputs of the SoR connected
to FCCU
– Boot-time Built-In Self-Test for Memory
(MBIST) and Logic (LBIST) triggered by
hardware
– Boot-time Built-In Self-Test for ADC and
flash memory triggered by software
•
Decoupled Parallel mode for high-performance
use of replicated cores
•
Nexus Class 3+ interface
•
Interrupts
– Replicated 16-priority controller
– Replicated 16-channel eDMA controller
•
GPIOs individually programmable as input,
output or special function
•
Three 6-channel general-purpose eTimer units
•
2 FlexPWM units
– Four 16-bit channels per module
•
Communications interfaces
– 2 LINFlexD channels
– 3 DSPI channels with automatic chip select
generation
– 2 FlexCAN interfaces (2.0B Active) with 32
message objects
– FlexRay module (V2.1 Rev. A) with 2
channels, 64 message buffers and data
rates up to 10 Mbit/s
•
Two 12-bit analog-to-digital converters (ADCs)
– 16 input channels
– Programmable cross triggering unit (CTU)
to synchronize ADCs conversion with timer
and PWM
•
Sine wave generator (D/A with low pass filter)
•
On-chip CAN/UART bootstrap loader
•
Single 3.0 V to 3.6 V voltage supply
•
Ambient temperature range –40 °C to 125 °C
•
Junction temperature range –40 °C to 150 °C
February 2014
This is information on a product in full production.
DocID15457 Rev 11
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www.st.com
Contents
SPC56EL60x, SPC56EL54x
Contents
1
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
Document overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Device comparison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Feature details . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.5.1
1.5.2
1.5.3
1.5.4
1.5.5
1.5.6
1.5.7
1.5.8
1.5.9
1.5.10
1.5.11
1.5.12
1.5.13
1.5.14
1.5.15
1.5.16
1.5.17
1.5.18
1.5.19
1.5.20
1.5.21
1.5.22
1.5.23
1.5.24
1.5.25
1.5.26
1.5.27
High-performance e200z4d core . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Crossbar switch (XBAR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Memory Protection Unit (MPU) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Enhanced Direct Memory Access (eDMA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
On-chip flash memory with ECC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
On-chip SRAM with ECC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Platform flash memory controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Platform Static RAM Controller (SRAMC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Memory subsystem access time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Error Correction Status Module (ECSM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Peripheral bridge (PBRIDGE) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Interrupt Controller (INTC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
System clocks and clock generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Frequency-Modulated Phase-Locked Loop (FMPLL) . . . . . . . . . . . . . . 20
Main oscillator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Internal Reference Clock (RC) oscillator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Clock, reset, power, mode and test control modules (MC_CGM,
MC_RGM, MC_PCU, and MC_ME) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Periodic Interrupt Timer Module (PIT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
System Timer Module (STM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Software Watchdog Timer (SWT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Fault Collection and Control Unit (FCCU) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
System Integration Unit Lite (SIUL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Non-Maskable Interrupt (NMI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Boot Assist Module (BAM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
System Status and Configuration Module (SSCM) . . . . . . . . . . . . . . . . 23
FlexCAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
FlexRay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2/162
DocID15457 Rev 11
SPC56EL60x, SPC56EL54x
1.5.28
1.5.29
1.5.30
1.5.31
1.5.32
1.5.33
1.5.34
1.5.35
1.5.36
1.5.37
1.5.38
1.5.39
1.5.40
1.5.41
Serial communication interface module (LINFlexD) . . . . . . . . . . . . . . . 25
Deserial Serial Peripheral Interface (DSPI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
FlexPWM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
eTimer module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Sine Wave Generator (SWG) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Analog-to-Digital Converter module (ADC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Cross Triggering Unit (CTU) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Cyclic Redundancy Checker (CRC) Unit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Redundancy Control and Checker Unit (RCCU) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Junction temperature sensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Nexus Port Controller (NPC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
IEEE 1149.1 JTAG Controller (JTAGC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Voltage regulator / Power Management Unit (PMU) . . . . . . . . . . . . . . . 32
Built-In Self-Test (BIST) capability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2
Package pinouts and signal descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.1
2.2
2.3
2.4
Package pinouts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Supply pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
System pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
Pin muxing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
3
Electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11
3.12
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
Absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
Recommended operating conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
Thermal characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
3.4.1
General notes for specifications at maximum junction temperature . . 101
Electromagnetic Interference (EMI) characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . 102
Electrostatic discharge (ESD) characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
Static latch-up (LU) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
Voltage regulator electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
DC electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
Supply current characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .110
Temperature sensor electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .112
Main oscillator electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .112
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3/162
4
Contents
SPC56EL60x, SPC56EL54x
3.13
3.14
3.15
3.16
3.17
3.18
3.19
FMPLL electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .114
16 MHz RC oscillator electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .116
ADC electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .116
3.15.1
Input Impedance and ADC Accuracy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
Flash memory electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
SWG electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
AC specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
3.18.1
Pad AC specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
Reset sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
3.19.1
3.19.2
3.19.3
3.19.4
3.19.5
Reset sequence duration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
Reset sequence description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
Reset sequence trigger mapping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
Reset sequence — start condition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
External watchdog window . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
3.20
AC timing characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
3.20.1
3.20.2
3.20.3
3.20.4
3.20.5
3.20.6
RESET pin characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
WKUP/NMI timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
IEEE 1149.1 JTAG interface timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
Nexus timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
External interrupt timing (IRQ pin) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
DSPI timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
4
Package characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
4.1
4.2
ECOPACK® . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
Package mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
5
6
Ordering information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
Revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
4/162
DocID15457 Rev 11
SPC56EL60x, SPC56EL54x
List of tables
Table 1.
Table 2.
Table 3.
Table 4.
Table 5.
Table 6.
Table 7.
Table 8.
Table 9.
Table 10.
Table 11.
Table 12.
Table 13.
Table 14.
Table 15.
Table 16.
Table 17.
Table 18.
Table 19.
Table 20.
Table 21.
Table 22.
Table 23.
Table 24.
Table 25.
Table 26.
Table 27.
Table 28.
Table 29.
Table 30.
Table 31.
Table 32.
Table 33.
Table 34.
Table 35.
Table 36.
Table 37.
Table 38.
Table 39.
Table 40.
Table 41.
Table 42.
Table 43.
Table 44.
SPC56XL60/54 device summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Platform memory access time summary. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
LQFP100 pin function summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
LQFP144 pin function summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
LFBGA257 pin function summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Supply pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
System pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
Pin muxing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
Absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
Recommended operating conditions (3.3 V) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
Thermal characteristics for LQFP100 package . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
Thermal characteristics for LQFP144 package . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
Thermal characteristics for LFBGA257 package . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
EMI configuration summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
EMI emission testing specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
ESD ratings
,
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
Latch-up results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
Voltage regulator electrical specifications. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
DC electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
Current consumption characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
Temperature sensor electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
Main oscillator electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
FMPLL electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
16 MHz RC oscillator electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
ADC conversion characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
Flash memory program and erase electrical specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
Flash memory timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
Flash memory module life. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
SPC56XL60/54 SWG Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
Pad AC specifications (3.3 V , IPP_HVE = 0 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
RESET sequences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
Reset sequence trigger — reset sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
Voltage Thresholds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
RESET electrical characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
WKUP/NMI glitch filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
JTAG pin AC electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
Nexus debug port timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
External interrupt timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
DSPI timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
LQFP100 mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
LQFP144 mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
LFBGA257 mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
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