Xilinx XC4028XL-3HQ240I — Описание и характеристики

Общее описание

XC4028XL-3HQ240I — это программируемая логическая интегральная схема (FPGA) из семейства Xilinx XC4000XL, выпускавшаяся компанией Xilinx (ныне AMD). Семейство XC4000XL представляет собой усовершенствованную версию классических FPGA XC4000E/EX с пониженным напряжением питания ядра (3,3 В) и улучшенными характеристиками быстродействия.

Микросхема предназначена для реализации цифровой логики средней и высокой сложности: контроллеров, интерфейсных блоков, DSP-функций, периферийных устройств и встраиваемых систем. Корпус типа HQ240 — это 240-контактный пластиковый PQFP (Plastic Quad Flat Pack) с теплоотводом, индекс I означает индустриальный температурный диапазон.

Расшифровка обозначения

| Часть | Значение | |-------|----------| | XC | Xilinx CPLD/FPGA (классическая серия) | | 4028 | Модель семейства (≈28 000 логических вентилей) | | XL | Extended Low-voltage (ядро 3,3 В) | | -3 | Скоростной грейд (Speed Grade 3 — рабочий) | | HQ240 | Корпус PQFP, 240 выводов | | I | Industrial (индустриальный температурный диапазон) |

Технические характеристики

Логическая структура (на базе XC4000XL)

| Параметр | Значение | |----------|----------| | Системных вентилей (max) | ~28 000 | | Логических блоков CLB | 1024 (матрица 32×32) | | Триггеров/регистров | 2 560 | | Логических ячеек | ~2 400 | | Таблиц истинности на CLB | 2 × 4-входные LUT + 3-вход. LUT | | IOB (двунаправленных выводов ввода-вывода) | до 193 | | Асинхронных RAM (Fast RAM) | 12 800 бит | | Синхронных RAM (Block RAM) | 12 800 бит | | Макс. пользовательских выводов I/O | 193 |

Электрические параметры

| Параметр | Значение | |----------|----------| | Напряжение питания ядра (VCCINT) | 3,0 … 3,6 В (ном. 3,3 В) | | Напряжение питания периферии (VCCIO) | 3,3 В стандартно (совместимо с 5 В по выводам) | | Тип выводов | LVTTL, LVCMOS, 3,3 В вход/выход; 5 В толерантные | | Потребляемая мощность | зависит от проекта, ориентировочно 0,5–1,5 Вт | | Макс. рабочая частота | до ~150 МГц для внутренней логики (в зависимости от дизайна) |

Тактовые и служебные ресурсы

| Параметр | Значение | |----------|----------| | Глобальных линий синхронизации | 8 глобальных часовых сетей | | Полностью цифровой DLL (CLKDLL) | 4 шт. (для частотного синтеза и сдвига фазы) | | Схема сброса и конфигурации | JTAG, Slave Serial, SelectMAP | | Внутренняя JTAG-загрузка | есть | | Конфигурационная память | внешняя (PROM/Flash/ISP через JTAG) |

Корпус и температурный режим

| Параметр | Значение | |----------|----------| | Корпус | HQ240 (PQFP-240) | | Размер корпуса | 32 × 32 мм (плюс выводы) | | Шаг выводов | 0,5 мм | | Work temp. | Индустриальный (I): −40 … +100 °C | | MTBF | типично порядка высоких значений; обеспечивается Xilinx |

Парт-номера (заказные коды) и альтернативы

Часть реализаций серии регистрировалась в системах западных производителей под несколькими номерами. Частыми партномерными вариациями семейства XC4028XL являются:

| Парт-номер | Описание | |-------------|----------| | XC4028XL-3HQ240I | Базовая индустриальная версия в PQFP-240, скорость−3 | | XC4028XL-2HQ240I | Скорость−2 (медленнее), тот же корпус | | XC4028XL-1HQ240I | Скорость−1 (самый медленный грейд) | | XC4028XL-3HQ240C | Коммерческий температурный диапазон | | XC4028XL-2HQ240C | Коммерческий, speed −2 | | XC4028XL-3BG352I | BGA-352, другая упаковка | | XC4028XL-3BG432I | BGA-432, расширенный I/O | | XC4028XL-3PG198I / | XC4028XL-3PG299 | CPGA упаковки в других партномерных линиях сем. XC4001XL…XC4036XL | | XC4028EX-3PQ240I | Совместимая модель XC4000EX (аналог без снижения I/O-толерантности к 5 В, с повышенной логикой) — редка | | XC4036XL-3HQ240I | «Следующая» модель по гейт-базе (больший объём), частично совместимая логика |

Важно: в скорых линиях могут присутствовать внутренние парт-номера (Customer-specific P/N). Легитимным обозначением считается сам код «XC4028XL-XСorrpusX».

Совместимые модели (пин-совместимые / эквиваленты)

Полная бинарная и «pin-to-pin» совместимость внутри семейства XC4000XL реализуется не всегда идентично — важнее об имеющемся уровне согласования программного и уровневого I/O:

• Полнопакетные аналоги в HQ240:

  • XC4028XL
  • XC4036XL (пин-совмес. в тот же HQ240, но требуется перенастройка целевого проекта при сборке)
  • XC4044XL
  • Более старшие XC4052XL — уже в другие корпуса

• Ближайшие родственные модели в серии XC4000 (старые не ниже 3,3 В):

  • XC4028EX — улучшенная версия FPGA с расширенной логикой, плюс-минус аналог по гейт-мощности (не гарантируется идентичность архитектуры CLB).
  • XC4025E — предшественник из XC4000E

• Эквивалент из Xilinx/AMD FPGA:

  • Спартан-метод полная цифровая замена невозможна в разъеме напрямую; для переработки проекта ближайшими направлениями являются Spartan-II/Spartan-3/XC3S и пр. последующие серии, но тогда требуется ре-проект.

Особенности использования и замены

1. Конфигурация: внешняя PROM серии XC17xx или XC18Vxx, ISP Flash.
2. I/O толерантны к 5 В при питании CORE 3,3 В.
3. Для обновления существующих изделий следует учитывать:
   • общее снятие серии XC4000XL с производства (Obsolete),
   • требования по EOL-переходам на другие семейства (Spartan или Artix).
4. При замене учитывать точный номер XC4028XL как именование, JTAG IDCODE там делится по корпусам — проверяйте по документации Xilinx DS0006 (XC4000XL Data Sheets), и Xilinx Product Tables.

Если захотите дополнить или уточнить для более практического вопроса (сняли родной чип, требуется найти функциональную замену либо переделать оригинальный прошивочный bitstream в новую серию), с радостью разверну процесс создания / переноса биткового файла .bit/.jed для целевого скаффолда.