Xilinx XC3S250

Вот подробное описание, технические характеристики, список партномеров (Part Numbers) и совместимые модели для микросхемы Xilinx XC3S250 (семейство Spartan-3).

1. Общее описание

Xilinx XC3S250 — это программируемая логическая интегральная схема (FPGA) из семейства Spartan-3, предназначенная для недорогих решений с высокой плотностью логики. Это семейство пришло на смену Spartan-IIE и является «рабочей лошадкой» для прототипирования и малосерийного производства. Основное преимущество — низкая стоимость, но при этом наличие базовых цифровых блоков: умножения (18×18), блоков распределенной и блочной памяти (Block RAM).

Архитектура основана на 90-нм техпроцессе (пластины 300 мм). Чип содержит конфигурируемые логические блоки (CLB), блоки ввода-вывода (IOB), мультипликаторы, блоки памяти и линии глобальной синхронизации.

Области применения:

• Системы управления и автоматизации.
• Периферийные контроллеры интерфейсов (CAN, I²C, SPI).
• Простейшая обработка видеосигналов.
• «Клейкая логика» (Glue logic) между микроконтроллерами и памятью.

2. Технические характеристики

| Параметр | Значение | | ----------------- | ---------------------------------------- | | Логические ячейки (Logic Cells) | 5 296 (эквивалент ~5k ASIC вентилей) | | SLICEов** (общее) | 3 360 | | **Количество CLBов | 480 (по 4 слайса в каждом) | | Ядерное напряжение ––1.2В (VCCINT + 1.2В) | — | | I/O напряжение | 1.2V / 1.8V / 2.5V / 3.3V (в зависимости от банка) | | Функциональные блоки | — | | > Блочная память (BRAM) | 12 блоков × 18 Кбит = 216 Кбит (27 КБайт) | | > Встроенные умножители (18×18) | 4 | | > DCM (цифровые блоки синхронизации) | 2 шт. (Digital Clock Manager) | | > Поддержка SignalTap (Xilinx ChipScope) | Да | | Макс. время запуска (boot-up timing) | Типово — <30 мкс при SERIAL загрузке | | Управляющие режимы I/O | LVCMOS (одноточечный) и SelectIO с напряж. 3.3–1.2 | | Режим конфигурации | JTAG (IEEE1149.1), SPI, Serial BUS Slave, Serial BUS Master | | Количество I/O | Зависит от корпуса (см. партномера) | | Температура хранения | –65 °C to +150 °C | | Рабочая температура | См. коммерческие / промышленные модели |

Электрические характеристики (типовые для 1.2В/Vcore):

• VccInt (core) = 1.14 В … 1.26 В (номинал 1.2В).
• Vcco = от 1.2 до 3.3 В (отдельно для каждого банка I/O).
• Speed Grade: опция -4 или -5 в названии детали.

Коэффициент энергопотребления:

• В спящем режиме (non-process) ≤ 3 мА.
• При задействовании всех макроблоков (типично 8000 LUT) — до 1…1.7 Вт.

3. Парт номера (Part Numbers)

Производитель использует стандартную нотацию:
XC3S250 далее через пробел корпус, затем Speed grade упаковки (точка и -4 или -5), потом наклон для других кодов.

Возможные корпуса и I/O конфигурация:

| Part Number | Корпус (Package) | Выводов | I/O всего | Максимальное количество IO в каждой стороне | | -------------------- | ---------------- | ------- | ---------- | ------------------------------------------ | | XC3S250-4VQ | VQFP | 100 | 67 I/O | 20 корп. sides; 80 и пользовательских | | XC3S250-5VQ | VQFP | 100 | (а-ля -4) | -"- | | XC3S250-4FTG | FTBGA | TQ144 | ~108 I/O | Тонкая BGA | | XC3S250-5FTG | FTG | SOT-фут | | 1+ | | XC3S250E (Erratum) | - (No-change specs) | — | — | Устаревшее/ из особых серий | | XC3S250VQ100 | QFP100 (сборка более) | VQ=100 | 67/83 | 8–16 A (в боксе цифром меняется) |

Промышленные исполнения (Industrial grade I):

• XC3S250I в аналогичных корпусах с буквой ’I’ после цифр. Пример: XC3S250I-4VQG100.

(Если вам нужно Part family для базы – ключевое – XC3S250, варианты шага -4 / -5 по быстродействию.)

4. Совместимость с другими моделями (Drop-in & Direct Replacements)

Это самое важное для ремонта и бит-апгрейда.

4.1 Прямые репликаменты – одной микроэлектронной платформы

Следующие чипы (также с 1.2V core, BRAM/12 block × 18k) подойдут по разъемам формата layout (маска контактов та же) при условии одинакового корпуса PIC (сами посадки FTG / VQ такие же один-в-один):

| Оригинальное или заменяемое устройство | Примечания | | --------------------------------------------------- | --------------------------------------- | | XC3S100 / XC3S200 / XC3S400 (Core 1.2V РЧ) | В тех же 100-VQ100/TQ144 корпусах (или BGA) | | Покупать с осторожностью нагрева памяти c DDR ROM | --- | | На более мощный XC3S500 (4g) тот же ball print нет | Нет: XC3S500 400 P-balls heavier (neue корпус), **При проблемах о тесном VCCI – ориентир имейте.

Физически: можно переставить с XC3S200-4VQ100 в XC3S250-4VQ100 (нет механич. больших отличий: mass и plane of pins).

4.2 FPGA других серий – перегрузка footprint

Siemens (Spartan) III -> Xilinx Spartan-II (XC2S чего):

• совместимости питания почти нет – т.к. у II: HV~2.5В Core, здесь 1.2V.

Lattice specific совместимых пречных:

• Низкая совместимость. (Lattice ICE или Lattice Mach‑XO корпусы сильно иные).

Core voltage обязательное: если вы пытаетесь посадить 2µµ, то делать буферный преобразователь уровня? Ненужно просто.

4.3 Zynq / XC7S — нет, так как zynq 1.0 BGA overlay на 0.8mm не сойдётся.

4.4 Китайские НОН быстрые RUPIF – фирменные китайские точные восстановления;

Осторожно. Опирайтесь на название чисто Epm??? или Ралити .

Для замены уверенно подбирать в обращении: XC3S250-4’ PCBA для платежей с xc2/ old.

LTBR-PXA25x или EN board. Рекомендувается VQ100 BGA.

5. Дополнительная документация

Xilinx DS099 Spartan–251 (Product Specification) UG331 — Doc for placing configuration user guide.

После покупки заставьте чек Isize/Uptodate $is the latest rev: так для этих чипов имеется errata № 6 (очистка битов блока F на средние температуры) Важно.

Если нужно распиновку конкретного корпуса – уточните желаемый формат.