Xilinx XC5204-6PQ160C

Отличный выбор! Xilinx XC5204-6PQ160C — это классический FPGA (программируемая логическая интегральная схема) из семейства XC5200, которое было очень популярно в 1990-х и начале 2000-х годов. Это устройство до сих пор можно встретить в обслуживании старого промышленного оборудования, телекоммуникационных систем и военной техники.

Вот подробное описание, характеристики и информация по совместимости.

Краткое описание

Xilinx XC5204 — это FPGA с низкой стоимостью и высокой производительностью для своего времени, основанная на архитектуре Logic Cell Array (LCA). Она относится к 4-му поколению FPGA от Xilinx. Модель XC5204-6PQ160C позиционировалась как устройство для реализации средних по сложности логических функций, прототипирования и замены TTL-микросхем.

Ключевые особенности для своего времени:

• Высокая плотность логики (по меркам середины 90-х).
• Встроенная система программирования (не требуется внешний PROM).
• Архитектура с предсказуемым временем задержки, что упрощало проектирование.
• Низкое энергопотребление (по сравнению с альтернативами).

Технические характеристики XC5204-6PQ160C

Расшифровка маркировки:

• XC5204 – семейство и модель (объем логики).
• -6 – индекс скорости (6 — самый быстрый в серии, задержка ~5.5 нс на логический элемент).
• PQ160 – тип корпуса (Plastic Quad Flat Pack, 160 выводов).
• C – промышленный температурный диапазон (C = Commercial: 0°C to +85°C; I = Industrial: -40°C to +100°C).

1. Логические ресурсы:

• Количество логических ячеек (Logic Cells): 2,388
• Количество эквивалентных вентилей (Gates): ~4,800 – 6,000 (типичная оценка)
• Конфигурируемые логические блоки (CLBs): 196
  • Каждый CLB содержит 2 логических элемента (Logic Cells), способных реализовать широкий набор функций.
• Входы/выходы (User I/O): 120 (из 160 выводов корпуса)

2. Архитектура и память:

• Архитектура: Матрица конфигурируемых логических блоков (CLB), окруженная программируемой системой ввода-вывода (IOB).
• Внутренняя RAM (Distributed RAM): Логические ячейки могли быть сконфигурированы как оперативная память (до 12 Кбит для XC5204).
• Триггеры (Flip-Flops): По 2 триггера на каждый CLB (всего 392).

3. Производительность (для скорости -6):

• Тактовая частота (макс.): До ~70-80 МГц для типовых конструкций.
• Задержка распространения сигнала (Logic Cell delay): ~5.5 нс.
• Время установки/выдержки (Setup/Hold time): Зависит от конфигурации, типично в районе 4-6 нс.

4. Электрические параметры:

• Напряжение питания ядра (Vccint): 3.3 В (Это было одним из ключевых преимуществ — низковольтная технология в эпоху 5В).
• Напряжение ввода-вывода (Vccio): 3.3 В или 5 В (программируемо на банк, что позволяло легко интерфейсироваться как с 3.3В, так и с 5В системами).
• Статическое энергопотребление: ~5-10 мА (типовое).
• Динамическое энергопотребление: Зависит от частоты и используемой логики.

5. Конфигурация (Программирование):

• Технология: На основе SRAM (конфигурация теряется при отключении питания).
• Способы загрузки: Последовательный (Master/Slava Serial), параллельный (SelectMAP), или через внешний конфигурационный ПЗУ (например, Xilinx Serial PROM).
• Размер конфигурационного битстрима: ~50 Кбит.

Парт-номера (полные маркировки) и совместимые модели

Прямые аналоги (зависит от доступности):

Замена должна осуществляться на устройство с точно такой же полной маркировкой (включая скорость и корпус), если это критично для временных параметров.

• XC5204-5PQ160C – более медленная версия (-5).
• XC5204-6PC84C – версия в корпусе PLCC84 (меньше выводов I/O).
• XC5204-6TQ144C – версия в корпусе TQFP144.

Совместимые модели в рамках семейства (для миграции проекта):

При переносе дизайна (если ресурсов XC5204 не хватает или требуется больше I/O) можно рассматривать следующие устройства того же семейства XC5200. Они имеют одинаковую архитектуру и инструменты проектирования, но разный объем ресурсов (в порядке возрастания):

• XC5202 – меньше логики (~1,200 ячеек), меньше I/O.
• XC5204 – данная модель.
• XC5206 – больше логики (~3,600 ячеек).
• XC5210 – еще больше (~4,800 ячеек).
• XC5215 – максимальная плотность в семействе (~6,200 ячеек).

Важно: Переход на другую модель требует повторной компиляции проекта в средствах разработки и проверки временных диаграмм.

Современные альтернативы (для новых разработок):

Семейство XC5200 давно снято с производства (NRND, а затем Obsolete). Xilinx (ныне AMD) рекомендует переходить на современные семейства для новых проектов:

• Spartan-3AN (также старовато, но более доступно) – прямое наследие, низкая стоимость.
• Spartan-6 – более современное, хорошее соотношение цена/производительность (но тоже постепенно снимается).
• Spartan-7 (серия Artix-7) – текущее поколение для cost-optimized решений. Например, XC7A35T в разы превосходит XC5204 по всем параметрам при сопоставимой цене в новых проектах.
• CoolRunner-II – если требуется только комбинационная и последовательная логика (CPLD-преемник).

Важная информация для инженеров:

1. Инструменты разработки: Для работы с XC5204 необходима старая версия ПО Xilinx ISE (версии 10.1 или ранее, т.к. поддержка была прекращена). Моделирование возможно в Active-HDL или ModelSim с соответствующими библиотеками.
2. Поставки: Устройство доступно только на вторичном рынке (у дистрибьюторов перепроизводства, на аукционах). Риск контрафакта высок.
3. Замена в существующем устройстве: Если вы ремонтируете плату, ищите точную маркировку. Учитывайте, что корпуса PQFP чувствительны к перегреву при пайке.

Вывод: XC5204-6PQ160C — это исторически важная и надежная FPGA, которая сыграла значительную роль в развитии программируемой логики. Для поддержки старых систем она еще актуальна, но для любых новых проектов категорически рекомендуется выбирать современные аналоги от AMD (Xilinx).