Xilinx XCV200E-6CS144I

Xilinx XCV200E-6CS144I — Описание и технические характеристики

Общее описание

XCV200E-6CS144I — это программируемая логическая интегральная схема (ПЛИС) семейства Virtex-E компании Xilinx (ныне AMD). Это высокопроизводительная FPGA, предназначенная для широкого спектра применений, требующих высокой логической емкости, гибкости и производительности. Модель выполнена в компактном корпусе CS144 (Chip Scale) с шагом выводов 0.5 мм, что делает ее пригодной для использования в системах с ограниченным пространством — например, в портативной электронике, телекоммуникационном оборудовании и встраиваемых системах.

Семейство Virtex-E построено на базе усовершенствованной 0.18-мкм КМОП-технологии с медной металлизацией, что обеспечивает низкое энергопотребление и высокую скорость работы по сравнению с предыдущими поколениями. Микросхема оснащена блочной памятью, цифровыми DLL (Delay-Locked Loop) для синхронизации и поддержкой множества стандартов ввода/вывода (LVTTL, LVCMOS, PCI, GTL+ и др.).

Основные области применения:

• Цифровая обработка сигналов (DSP)
• Высокоскоростные интерфейсы и шины
• Периферийные контроллеры
• Прототипирование ASIC и цифровых схем
• Телекоммуникационное и сетовое оборудование

Технические характеристики (основные параметры)

| Параметр | Значение | |----------|----------| | Семейство | Virtex-E | | Логические ячейки (Logic Cells) | 5 292 эквивалентных логических ячеек | | Количество системных вентилей (System Gates) | До 200 000 | | Конфигурируемые логические блоки (CLB) | 384 (по 4 слайса на каждый) | | Слайсы (Slices) | 1 536 | | Триггеры/регистры | 3 072 (в корпусе CS144 доступно меньше из-за ограничений I/O) | | Ёмкость блочной памяти (Block RAM) | 20 блоков по 2 Кбит (итого ~40 Кбит)
(в реальности 19 440 бит используемой памяти) | | Встроенные умножители (Hard Multipliers) | Нет (в Virtex-E умножители не интегрированы, требуется Logic) | | Цифровые DLL/DCM | 4 (в корпусе CS144 доступны внутренние, без выделенных выводов для тактовых генераторов) | | Максимальное количество пользовательских выводов (I/O) | 108 (для данного корпуса) | | Поддержка стандартов ввода/вывода | LVTTL, LVCMOS 3.3V / 2.5V / 1.8V, PCI 33/66 МГц, GTL+, HSTL, SSTL | | Тактовая частота (максимальная) | До 320 МГц (внутренняя логика), до 200+ МГц для I/O (зависит от стандарта и нагрузки) | | Техпроцесс | 0.18 мкм (6-слойная медь) | | Напряжение ядра (VCCINT) | 1.8 В (питание ядра) | | Напряжение ввода/вывода (VCCO) | 3.3 В / 2.5 В / 1.8 В (индивидуально для банков) | | Корпус | CS144 (Chip Scale BGA, 144 вывода, шаг 0.5 мм) | | Диапазон температур | -40 °C … +100 °C (промышленный чип — индекс I) | | Способ конфигурации | Последовательный (Master Serial, Slave Serial), параллельный (SelectMAP), JTAG (IEEE 1149.1) | | Конфигурационная память | Внешняя (на основе SPI Flash или BPI) | | Скоростной рейтинг (Speed Grade) | -6 (среднее быстродействие семейства) |

Парт номер (Part Number)

Полный парт номер данной микросхемы: XC V200E -6 CS144 I

Расшифровка маркировки:

• XC — фирменный префикс Xilinx (Super Logic).
• V200E — семейство Virtex-E, индекс ёмкости 200 (эквивалент 200k системный вентилей).
• -6 — скоростной класс (Speed Grade) = 6 (не самый быстрый, но оптимальный по цене/скорости).
• CS144 — тип корпуса (CS = Chip Scale, 144 вывода).
• I — температурный диапазон Industrial (промышленный: -40…+100 °C).

Прочие модификации (возможные парт номера для того же корпуса и семейства):

• XCV200E**-5**CS144 I **(CG) — скоростной класс -5.
• XCV200E**-7**CS144 I — скоростной класс -7 (быстрее).
• XAV200E (автомобильная версия) — редко.
• Букво-цикловые модификации: XCV200E-6CS144C (коммерческий диапазон 0 … +85 °C).

Совместимые модели (Package/Pin/Functional)

Для плат, использующих XCV200E-6CS144I, совместимость по посадочному месту и электрической схеме зависит от корпуса и количества выводов, а не от модели кристалла. Ниже перечислены устройства семейства Xilinx Virtex-E с таким же корпусом CS144 (144 контакта):

| Модель | Тип корпуса | Примечания по совместимости | |--------|-------------|-----------------------------| | XCV150E-6CS144I | CS144 | Меньшая ёмкость (~150k), менее широкая логика, но P2P совместим (при наличии тех же внешних напряжений). | | XCV50E-6CS144I | CS144 | Намного меньше логики, но физически идентичен — можно использовать как бюджетную замену. | | XCV100E-6CS144I | CS144 | Средний размер, тоже совместимо. | | XCV200E-5CS144I / C | CS144 | Железная совместимость, но разный класс скорости. | | XC2S200E-6CS144I *(Хотя это Spartan-IIE, кроссплатформенные пины)| — Не совместим из-за разных требований по напряжению I/O (хотя логика близка) *.

Важно: внутри семейства Virtex-E верхняя модель XCV400E в этом же корпусе не производится из-за ограниченности количества питающих/землёных выводов — невозможность удовлетворить мощность ядра. Поэтому замены возможны только между младшими моделями: XCV50E/100E/150E/200E.

Программное обеспечение для разработки:

• ISE Design Suite 14.7 — поддержка VirtexE (последняя поддерживаемая версия IDE).
• Язык описания: VHDL/Verilog, а также графическое проектирование в редактор схем.

Особенности эксплуатации

1. Питание: Кристалл требует три разновидности напряжений:

   • VCCINT 1.8 В (ядерное),
   • VCCAUX 3.3 В (для вспомогательных цепей и сапфиров),
   • VCCIO/VCCO (программируемое: 3.3, 2.5, 1.8 В — для каждого банка свои ноги).

2. Тепловыделение: При типовой нагрузке порядка 50-100 мА (логика/не быстрый I/O) — чип холодный (не требует радиатора). В очень динамическом асинхронном режиме может требоваться активное охлаждение, но обычно в CS144 корпусе ставить сложно.

3. Конфигурирование: Обязательное питание для loading flash (JTAG, Select MAP). Нужна схема с внешней EEPROM (XCF01S и т.п.) или цепочка дефолт с периферией.

4. Ввод/вывод: Корпус CS144 имеет ограничение по току — у каждого вывода допустимый ток ~10 мА. Использование большого количества сильноточных pin в топ без подтягивающих буферов усложняет физику схем, т.к. мало земли и сплошные перемычки.

Заключение: XC/V200E-6CS144I — качественная ориентированная на промышленность FPGA старого поколения, предназначенная для аналоговой периферии и динамической обработки сигналов в миниатюрном форм-функторе, и успешно применяется в старых устройствах телекома и запорной аппаратуры до сих пор.

Если вам необходимо точное пин-назначение или библиотека безопасности, пожалуйsta, смотрите официальный User Guide фирмы Xilinx (UG017).