Xilinx XC4028XLA-09BG256 — Описание и характеристики

📋 Общее описание

XC4028XLA-09BG256 — это программируемая логическая интегральная схема (FPGA) из семейства Xilinx XC4000XLA (eXtended Logic Architecture, Low-power/Advanced). Семейство XC4000XLA представляет собой усовершенствованную версию популярного семейства XC4000E с пониженным энергопотреблением и повышенным быстродействием. Данный чип выпускался в конце 1990-х — начале 2000-х годов и на сегодняшний день является устаревшим (Obsolete / NRND).

🔧 Расшифровка маркировки

| Часть кода | Значение | |-----------|----------| | XC4028XLA | FPGA семейства XC4000XLA, эквивалент ~28 000 логических вентилей | | -09 | Скоростной грайд: 0.9 нс (speed grade), задержка базового логического элемента | | BG256 | Тип корпуса: BGA (Ball Grid Array), 256 выводов | | C / I | Температурный диапазон: Commercial (0…+70 °C) / Industrial (-40…+85 °C) |

⚙️ Технические характеристики

Логическая ёмкость

| Параметр | Значение | |----------|----------| | Эквивалентные вентили | ~28 000 | | Configurable Logic Blocks (CLB) | 1 024 | | Логические ячейки (Logic Cells) | ~3 072 | | Input/Output Blocks (IOB) | 256 | | Триггеры/регистры (Flip-Flops) | 2 048 | | Блоки памяти RAM (distributed) | 25 600 бит (32 Kbit) |

Ресурсы ввода-вывода

• Максимум пользовательских I/O: 384 (зависит от конфигурации корпуса)
• Для корпуса BG256: до 196 пользовательских выводов I/O
• Поддержка стандартов: LVTTL, LVCMOS, PCI, GTL, GTL+, SSTL
• Программируемые pull-up/pull-down резисторы
• 5V tolerant входы

Тактовые ресурсы

• 4 глобальных тактовых линии (Primary Global Clock)
• 4 дополнительных "hierarchical" тактовых буфера (BUFG)
• Встроенные DLL (Delay-Locked Loop), 8 штук (по 2 на каждый угол), для устранения перекоса тактов
• Максимальная рабочая частота системного такта: ~125 МГц (при speed grade -09)

Конфигурация

• Технология: SRAM-based (требует внешнюю память конфигурации при каждом включении)
• Способы конфигурации:
  • Master Serial
  • Slave Serial
  • Master Parallel (Byte-wide / SelectMAP)
  • Slave Parallel (SelectMAP)
  • JTAG (IEEE 1149.1)
• Объём конфигурационных данных: ~ 416 024 бит (~508 Кбит)

Электрические параметры

| Параметр | Значение | |----------|----------| | Напряжение ядра (Vccint) | 3.3 В (в отличие от XC4000E с 5 В) | | Напряжение I/O (VccO) | 3.3 В или 2.5 В | | Потребление (типичное) | ~ 150–300 мА в зависимости от нагрузки | | Температурный диапазон (C) | 0 … +85 °C | | Температурный диапазон (I) | -40 … +100 °C |

Физические параметры корпуса BG256

• Тип: Plastic Ball Grid Array (PBGA)
• Размер массива: 16 × 16 шариков
• Шаг шариков: 1.27 мм | размер корпуса: 27 × 27 мм
• Рабочее напряжение I/O банков программируется

📦 Парт-номера (Ordering Part Numbers)

Стандартные OPN по формату Xilinx: XC4028XLA-[Speed]-BG256[Temp]

| Парт-номер | Speed | Темп. диапазон | Статус | |-----------|-------|----------------|--------| | XC4028XLA-09BG256C | -09 | Commercial (0…70 °C) | Obsolete | | XC4028XLA-09BG256I | -09 | Industrial (-40…85 °C) | Obsolete | | XC4028XLA-08BG256C | -08 | Commercial | Obsolete | | XC4028XLA-08BG256I | -08 | Industrial | Obsolete | | XC4028XLA-07BG256C | -07 | Commercial | Obsolete | | XC4028XLA-07BG256I | -07 | Industrial | Obsolete | | XC4028XLA-6BG256C | -6 | Commercial | Obsolete | | XC4028XLA-6BG256I | -6 | Industrial | Obsolete |

Артикульные обозначения Xilinx выглядели, например: XC4028XLA-09BG256C — полный "Order Book Part Number".

🔄 Совместимые/эквивалентные модели

1️⃣ Внутри семейства XC4000XLA (совместимы по пинам и архитектуре, но различаются логической ёмкостью)

| Модель | Вентилей | CLB | IOB | |--------|----------|-----|-----| | XC4010XLA | ~10 000 | 400 | 160 | | XC4013XLA | ~13 000 | 576 | 192 | | XC4020XLA | ~20 000 | 784 | 192 | | XC4028XLA | ~28 000 | 1024 | 256 | | XC4036XLA | ~36 000 | 1296 | 288 | | XC4044XLA | ~44 000 | 1600 | 320 | | XC4052XLA | ~52 000 | 1936 | 352 | | XC4062XLA | ~62 000 | 2304 | 384 |

⚠️ Полная пиновая совместимость внутри серии XC4000XLA (корпус BG256) и частично с XC4000E/EX в одинаковых корпусах.

2️⃣ Семейство XC4000E / XC4000EX (предшественник)

• XC4028E — прямая предшествующая модель (5 В питание, без сниженного энергопотребления)
• Программная среда и дизайн переносимы с некоторыми правками, прямая замена ограничена из-за разницы питания (3.3 В vs 5 В).

3️⃣ Ближайшие современные аналоги

| Замена | Примечание | |--------|-----------| | Spartan-3 / Spartan-3E | Начальный уровень, 3.3В I/O, современнее | | Spartan-6 | Низкое энергопотребление, BGA-эквиваленты | | XC3S50 / XC3S200 | Прямой идеологический наследник | | Altera/Intel ACEX / Cyclone I | Конкурирующая линейка тех же лет |

4️⃣ Конфигурационные EEPROM/Flash (обязательный аксессуар)

• Xilinx XC1701, XC1702, XC17128, XC17256 — PROM-память конфигурации
• XC17S серия — Serial PROM от Xilinx
• Altera-аналог (для Altera): EPC — не совместим
• Источник схемы: System ACE (современная замена) — Xilinx Flash, последние годы — Altera конфиг.

⚠️ Важные замечания

1. Статус: Семейство XC4000XLA давно снято с производства. Найти оригинальный XC4028XLA-09BG256 можно только на вторичном рынке (eBay, брокеры электроники).
2. EDA-поддержка: Проектирование велось в Xilinx ISE Design Suite 6.x или ниже (последняя официальная поддержка — ISE 9.x / 10.x ограниченно). Современные Vivado эту FPGA не поддерживают.
3. Формат файла конфигурации: .BIT, при Raw — существовала утилита PROMGen.
4. Замена для нового дизайна: рекомендуется использовать FPGA Spartan-6, Spartan-7, Artix-7 с пересмотром топологии платы — прямой ремонтной замены нет.

Если нужно — могу дополнительно:

• Оформить данные в таблицу в стиле datasheet,
• Подобрать функциональный современный аналог под конкретную задачу,
• Рассказать про восстановление проекта с старого PROM-XC17xx.