Xilinx XC3S50A-4FT256I — Описание и характеристики

Общее описание

XC3S50A-4FT256I — это FPGA (FPGA/ПЛИС) из семейства Spartan-3A производства компании Xilinx (ныне AMD). Семейство Spartan-3A было представлено в 2007 году как недорогое решение для массовых приложений, ориентированное на замену Spartan-3E в бюджетном сегменте.

Расшифровка парт-номера:

• XC3S — Xilinx CPLD/FPGA, семейство Spartan-3
• 50A — Spartan-3A, ~50 тыс. системных вентилей
• -4 — скоростной грейд (Speed Grade 4, самый быстрый в линейке)
• FT256 — корпус FineLine BGA, 256 шариков
• I — индустриальный температурный диапазон (−40…+100 °C, junction)

Технические характеристики

| Параметр | Значение | |---|---| | Семейство | Spartan-3A | | Логических ячеек (Logic Cells) | 1 584 | | System Gates (эквивалент) | 50 000 | | Configurable Logic Blocks (CLB) | 176 | | Slices | 704 | | Slice Flip-Flops | 1 408 | | 4-input LUTs | 1 408 | | Blocks RAM (Block RAM) | 3 блока по 18 Кбит | | Общий объём Block RAM | 54 Кбит | | Distributed RAM | 11 Кбит | | Умножители 18×18 (DSP48A) | нет (в Spartan-3A DSP только) | | Digital Clock Managers (DCM) | 2 | | Максимальные пользовательские I/O | 195 | | I/O стандарты | LVCMOS, LVTTL, PCI, LVDS, RSDS, mini-LVDS, SSTL, HSTL, LVPECL (через diff pairs) | | Напряжение ядра (Vccint) | 1,2 В | | Напряжение I/O (Vcco) | 1,2 / 1,5 / 1,8 / 2,5 / 3,3 В | | Скоростной грейд | −4 (быстрый) | | Рабочая температура | Индустриальный диапазон (−40…+100 °C) | | Корпус | FT256 — 256-ball FineLine BGA, 17×17 мм, шаг 1,0 мм | | Техпроцесс | 90 нм | | Конфигурационная память | SRAM (требуется внешняя загрузка) | | Источники конфигурации | Platform Flash, SPI, BPI, JTAG, Slave Serial/Parallel |

Ключевые особенности Spartan-3A

• Мультистандартные I/O-банки с поддержкой дифференциальных сигналов
• Встроенные DCM для синтеза частот и устранения джиттера
• Встроенный контроллер Device DNA (защита дизайна)
• Поддержка MicroBlaze™ soft-процессора
• Suspended mode / Hibernate для энергосбережения
• Напряжение конфигурации совместимо с 3,3 В

Парт-номера данной микросхемы

Основной номинал: XC3S50A-4FT256I

Возможные варианты заказа:

| Парт-номер | Greйд | Темп. | Корпус | Примечание | |---|---|---|---|---| | XC3S50A-4FT256I | −4 | Industrial | FT256 | Базовый индустриальный | | XC3S50A-4FTG256I | −4 | Industrial | FTG256 | Pb-free (RoHS) версия того же корпуса | | XC3S50A-5FT256I | −5 | Industrial | FT256 | Другой speed grade (у Spartan-3A градация −4/−5) | | XC3S50A-4FT256C | −4 | Commercial (0…+85 °C) | FT256 | Коммерческий диапазон | | XC3S50A-4FGG256C | −4 | Commercial | FGG256 | Pb-free, коммерческий | | XC3S50A-4VQG100I | −4 | Industrial | VQ100 (TQFP) | Другой корпус (100-pin) | | XC3S50A-4TQG144I | −4 | Industrial | TQ144 (TQFP) | Другой корпус (144-pin) | | XC3S50A-4CPG132I | −4 | Industrial | CP132 (Chip-scale BGA) | Другой корпус |

Буква G после обозначения корпуса означает green / Pb-free (без свинца).

Полный список корпусов схемы XC3S50A: VQ100, TQ144, CP132, FT256, FG320 (в FT256 — напряжения 265-ball).

Совместимые (pin-to-pin) модели семейств Spartan-3A

Внутри корпуса FT256 полностью pin-compatible следующие члены семейства Spartan-3A (можно менять без изменения платы):

| Модель | Логических ячеек | Block RAM | DCM | Корпус | |---|---|---|---|---| | XC3S50A-4FT256I | 1 584 | 54 Кбит | 2 | FT256 | | XC3S200A-4FT256I | 4 032 | 288 Кбит | 4 | FT256 | | XC3S400A-4FT256I | 8 064 | 360 Кбит | 4 | FT256 | | XC3S700A-4FT256I | 13 248 | 360 Кбит | 4 | FT256 |

Корпуса FT256 в линейках Spartan-3A / 3AN / 3A DSP частично пересекаются, но важно сверять datasheet/board layout, потому что часть 256-шариковых посадок отличаются раскладкой Vcco-банков.

Электрически и программно совместимые семейства, близкие к 3A

• Spartan-3AN (XC3S50AN) — та же логическая матрица + интегрированная Flash-конфигурационная память. Программно совместим с Spartan-3A дизайн-тулами (ISE/PlanAhead), но не pin-to-pin по конфигурационным ножкам на всех корпусах.
• Spartan-3A DSP (XC3SD1800A/3400A) — расширенные DSP-ресурсы, не полностью pin-compatible, ориентирован на другую нишу.
• Spartan-3E / Spartan-3 — не совместимы pin-to-pin; другой техпроцесс и напряжение конфигурации в ряде случаев.

Применение

• Устройства промышленной автоматизации
• Связь и магистральные интерфейсы (Ethernet, SDR, xDSL-решения)
• Embedded-дизайны с MicroBlaze
• Управление двигателями и LED-дисплеями
• Быстрый вывод в серию недорогих устройств (Consumer / Industrial)

Инструменты разработки

• ISE Design Suite (устаревшая, до v14.7 — последняя поддерживающая Spartan-3A)
• Xilinx Vivado — не поддерживает Spartan-3A
• HDL: Verilog / VHDL
• Отладочные генераторы: ChipScope (I, ISE)

Замечания по выбору парт-номера

1. Между -4 и -5 в Spartan-3A принципиально: числа идут как −4 (быстрый) и −5 (стандартный) — то есть меньше цифра = быстрее. Часто путают со Spartan-3E/Spartan-6, где логика обратная означает быстроту.
2. Для индустриального применения берётся суффикс I++; при заказе обязательна маркировка с буквой "I" в конце или "C" — иначе снимают с обеда производство/не поставляется.
3. Обязательно бронируйте у дистрибьюторов — Spartan-3A снят с массового производства (End-of-Life). Альтернатива — Spartan-6/7 или у китайцев-поставщиков/GD FPGA.