Xilinx XC4405-PC84I

Отличный выбор! Xilinx XC4405-PC84I — это классический и мощный программируемый логический массив (FPGA) из семейства XC4000, которое в свое время было флагманским для Xilinx. Вот подробное описание, характеристики и совместимые модели.

Общее описание

XC4405-PC84I — это компонент из семейства XC4000E, представляющего собой улучшенную версию базового семейства XC4000. Эти FPGA были известны своей высокой производительностью, богатой иерархией ресурсов и широкими возможностями ввода-вывода. Они широко использовались в 1990-х — начале 2000-х годах в сложных цифровых системах: телекоммуникационном оборудовании, высокопроизводительных вычислениях, системах обработки сигналов и прототипировании ASIC.

Расшифровка маркировки:

• XC — серия Xilinx Commercial (промышленный температурный диапазон).
• 4405 — номер модели, где "4" — семейство 4000, "405" — конкретный вариант логической емкости и конфигурации.
• P — корпус Plastic Quad Flat Pack (PQFP).
• C — коммерческий температурный диапазон (0°C до +85°C). Важно: В маркировке указан "PC84", что подразумевает коммерческий диапазон. Буква I в конце (PC84I) является частью полного кода корпуса и указывает на конкретный вариант исполнения (обычно Industrial? Нет, здесь "I" — это часть индекса корпуса от производителя). Основной температурный диапазон определяется символом "C" в "PC84".
• 84 — количество выводов (84-pin).
• I — как часть кода PC84I, это внутренний производственный индекс Xilinx, часто обозначающий незначительные ревизии или упаковку. Ключевой параметр — "C" (после "P").

Ключевые технические характеристики

• Семейство: XC4000E (Enhanced)
• Логическая емкость: ~5 000 логических вентилей (это оценка в эквивалентных вентилях 2-вход-NAND, а не в современных CLB/LUT). Более точная метрика для XC4000 — количество Configurable Logic Blocks (CLB).
• Количество CLB: 100 CLB (основной строительный блок).
  • Каждый CLB содержит два 4-входовых Look-Up Table (LUT) и два триггера, что позволяет реализовать широкий спектр комбинационных и последовательных логических функций.
• Количество вводов-выводов (User I/O): 61 программируемый пользователем ввод-вывод (из 84 выводов корпуса остальные — питание, земля, конфигурация).
• Внутренняя RAM: Семейство XC4000E позволяло конфигурировать LUT в CLB как статическую RAM, обеспечивая распределенную память на кристалле. Общий объем зависел от конфигурации.
• Частота: Максимальная тактовая частота внутренней логики могла достигать 80-100 МГц (зависит от конкретного дизайна и пути сигнала).
• Техпроцесс: ~0.6 микрон (600 нм) CMOS процесс.
• Напряжение питания: 5V (одно напряжение, TTL-уровни). Это классическое 5-вольтовое питание.
• Конфигурация: Загружается из внешней памяти (PROM, обычно Xilinx серии XC1700/1800) или через микропроцессор. Поддерживает несколько режимов (Master Serial, Slave Serial, Peripheral, Master Parallel).
• Корпус: PQFP84 (Plastic Quad Flat Pack, 84 вывода). Габариты примерно 20x20 мм.

Парт-номера и альтернативные обозначения

Полный парт-номер обычно включает в себя маркировку на корпусе. Для данного чипа это:

• XC4405PC84I — основной коммерческий парт-номер.
• XC4405-PC84I — то же самое, с дефисом для удобства чтения.

Важные нюансы:

1. Температурный диапазон: Буква C в "PC84" указывает на коммерческий диапазон (0°C to +85°C). Существовали также версии:
   • XC4405PQ84I — индустриальный диапазон (-40°C to +100°C). Q = Industrial.
   • XC4405PM84I — военный диапазон (-55°C to +125°C). M = Military.
2. Скоростная grade (скоростной сорт): В конце полной маркировки может стоять цифра, обозначающая скоростной сорт (например, -4, -5). Чем выше цифра, тем быстрее чип. В данной маркировке (PC84I) скоростной сорт не указан явно, что может означать стандартную (типовую) скорость. На корпусе чипа может быть нанесен дополнительный код, например, XC4405PC84-4.
3. Упаковка: Буква I может быть заменена на C или другие, что указывает на тип упаковки (трей, туба).

Рекомендуется всегда проверять даташит и маркировку на конкретном корпусе.

Совместимые и аналогичные модели

1. Прямые аналоги в том же семействе (XC4000E):

• XC4005E — Базовая модель емкостью 5K gates. XC4405 — это ее вариант с конкретным соотношением I/O/CLB и, возможно, улучшенными характеристиками.
• XC4003E (меньшая емкость, ~3K gates) и XC4008E (большая емкость, ~8K gates) — для масштабирования дизайна вверх или вниз.
• XC4005E-PC84 / XC4005E-PQ84 — самые близкие прямые аналоги по логической емкости и корпусу.

2. Модели с повышенной производительностью (следующее поколение или специализированные):

• Семейство XC4000XLA/XV — более поздние и производительные версии семейства 4000 с улучшенными характеристиками и большим количеством ресурсов.
• Семейство Spartan (Spartan-II, Spartan-3) — более современные (но уже устаревшие) FPGA с напряжением 3.3V/2.5V, значительно большей логической емкостью и низкой стоимостью. Не являются pin-to-pin совместимыми, требуется переразводка платы и переход на новые инструменты разработки.
• Семейство XC5200 — альтернативное семейство Xilinx того же периода, оптимизированное под стоимость.

3. Совместимые микросхемы конфигурационной памяти (PROM): Для загрузки конфигурации в XC4405 необходима внешняя PROM:

• XC1700 Series (e.g., XC1701, XC1704)
• XC1800 Series (e.g., XC1801, XC1810)
• Совместимые PROM от других производителей (Atmel, AMD) с соответствующим форматом и таймингами.

Важное предупреждение: Данная микросхема является устаревшей (Obsolete). Xilinx (ныне AMD) уже много лет не производит и не поддерживает семейство XC4000. Приобретение возможно только на вторичном рынке (с риском получить б/у или нерабочий экземпляр). Для новых разработок категорически рекомендуется выбирать современные семейства FPGA (например, AMD Spartan-7, Artix-7 или Intel Max 10, Cyclone 10).

Для работы с XC4405 потребуются устаревшие версии ПО ISE (версии 10.1 и старше), которые могут не работать на современных операционных системах. Часто разработку ведут на старых компьютерах или в виртуальных машинах.