Xilinx XC4013XLA-09PQ208C — описание и характеристики

Общее описание

XC4013XLA-09PQ208C — это FPGA (Field Programmable Gate Array) из семейства XC4000XLA компании Xilinx (ныне AMD). Семейство XC4000XLA представляет собой усовершенствованную (Low-power/High-performance "XLA") версию классического семейства XC4000E/EX и предназначено для высокоскоростных логических приложений с относительно низким энергопотреблением.

Микросхема выполнена по КМОП-технологии, имеет статическую конфигурационную память (SRAM-based), что позволяет многократно переконфигурировать кристалл. Конфигурация загружается из внешней последовательной ПЗУ или от управляющего устройства.

Корпус PQ208 — пластиковый PQFP (Plastic Quad Flat Pack) с 208 выводами. Суффикс C обозначает коммерческий температурный диапазон (0…+70 °C). Скоростной грейд -09 — 0,9 нс (характеристика задержки базового логического элемента).

Технические характеристики

| Параметр | Значение | |---|---| | Производитель | Xilinx (AMD) | | Семейство | XC4000XLA | | Модель | XC4013XLA | | Скоростной грейд | -09 | | Корпус | PQ208 (208-pin Plastic Quad Flat Pack) | | Температурный диапазон | Коммерческий (0…+70 °C) | | Напряжение ядра (Vcc) | 3,3 В ± 5% | | Напряжение периферии (VccIO) | 5 В толерантные входы/выходы | | Технология | КМОП, SRAM-конфигурация | | Системных вентилей | ~13 000 | | Логических ячеек (CLB) | 576 (24×24 матрица) | | Триггеров/защёлок | 1 536 | | Табличных генераторов (LUT) | Каждый CLB = 2 × 4-input function generators | | Блоков ввода-вывода (IOB) | 160 | | Внутренняя распределённая RAM | 18 432 бит | | Встроенная блочная RAM | Отсутствует (нет Block RAM) | | Умножители | Нет | | БЛОК CLB | 24 × 24 массива | | Макс. частота | до ~111 МГц (в зависимости от схемы) | | Задержка логики | ~0,9 нс на вентиль | | Конфигурационная память | SRAM (энергозависимая) | | Интерфейс конфигурации | Последовательный / SelectMAP / периферийный | | Кол-во выводов I/O | 160 (max) | | Потребляемая мощность | Зависит от дизайна, характерно ~0,3–1 Вт | | Аналоговые возможности | Нет |

Ключевые особенности

• SRAM-конфигурация — неограниченное число перепрограммирований;
• Малое энергопотребление по сравнению с XC4000E/EX;
• Высокое быстродействие (-09 — один из быстрых грейдов);
• Возможность «горячей» замены конфигурации (частичное/полное переконфигурирование);
• Совместимость по выводам с рядом кристаллов XC4000E/EX/XLA;
• Встроенные ресурсы распределения тактовых сигналов (глобальные буферы);
• Поддержка IEEE 1149.1 JTAG (Boundary Scan).

Парт-номера (варианты заказа)

Полный номер формируется по шаблону: XC4013XLA — [speed] — [package] — [temp] — [доп. опции]

Возможные вариации парт-номеров:

| Парт-номер | Описание | |---|---| | XC4013XLA-09PQ208C | Коммерческий, PQFP-208, -09 (базовый вариант) | | XC4013XLA-09PQ208I | Индустриальный (-40…+85 °C) | | XC4013XLA-07PQ208C | PQFP-208, -07 (медленнее) | | XC4013XLA-07PQ208I | Индустриальный, -07 | | XC4013XLA-09PQ160C | PQFP-160, коммерческий | | XC4013XLA-09PQ160I | PQFP-160, индустриальный | | XC4013XLA-09BG256C | BGA-256, коммерческий | | XC4013XLA-09BG256I | BGA-256, индустриальный | | XC4013XLA-09HQ208C | HQFP-208 (heat-sink), коммерческий | | XC4013XLA-09CB228C | CQFP / керамика | | XC4013XLA-09PQ240C | PQFP-240 | | XC4013XLA-4PQ208C | грейд -4 (медленный) |

Встречаются также обозначения вида XC4013XLA-09PQ208C с добавлением индексов партии/типа упаковки.

Совместимые и родственные модели

По архитектуре и расположению выводов (pin-compatible семейства XC4000E/EX/XLA):

| Модель | Эквивалент | |---|---| | XC4005XLA | Одно из младших в линии | | XC4010XLA | Родственная, меньше логики | | XC4013XLA | Текущая | | XC4013E | Классический XC4000E, pin-совместим | | XC4013EX | Версия с улучшениями | | XC4020XLA | Больше логики | | XC4025XLA | ещё больше | | XC4028XLA | старшая в линии XLA | | XC4036XLA | Старшая версия | | XC4044XLA | Старшая |

Управление конфигурацией (совместимые микросхемы):

• XC17128X / XC17128E — конфигурационные ПЗУ;
• XC1701 / XC1702L / XC1736 / XC1765 / XC1718796 — от младших до старших Configuration PROM (production);
• ПЗУ Family XC17xxx (последовательные EPROM).

JTAG-контроллеры и специализированная элементная база:

• XC9500/XC9500XL (CPLD) — часто применяются совместно;
• XC5200 — родственное FPGA-семейство;
• Spartan → Spartan‑II/‑3 — идейные наследники, но не pin-совместимы.

Типовое применение

• Связь и телекоммуникации (интерфейсные шлюзы);
• Цифровая обработка сигналов средней сложности;
• Промышленная автоматика и контроллеры;
• Устройства авионики/управления ранних поколений;
• Макетирование ASIC и мелкосерийное производство;
• Платформы обучения HDL/FPGA в валидационных ПЗУ блоках.

Важные замечания

1. Семейство снято с производства Xilinx (устарело, End-of-Life). Сегодня заменяется на Spartan-3/6, Artix и т. д.
2. Конфигурация SRAM теряется при потере питания → нужна внешняя загрузка.
3. При отсутствии оригинального XC4013XLA возможны mSOP/DIP-CMOD версии чипов от сторонних производителей (эквиваленты ограничены по доступности).
4. При поиске среди б/у или сторонних клонов обращайте внимание на реальный speed grade -09/-07/-4 и темpературный диапазон — их совместимость с прошивкой.

Если требуется написать pinout/описать дерево тактовых или дать пример конфигурации через XC17xxx — уточните, подготовлю отдельно.