Xilinx XC3164A-2TQ144C

Xilinx XC3164A-2TQ144C — это FPGA (Field-Programmable Gate Array) из ранней серии XC3100A компании Xilinx (ныне AMD). Ниже приведено подробное описание, характеристики, парт-номера и совместимые модели.

📋 Описание

XC3164A-2TQ144C — это программируемая логическая интегральная схема (FPGA), выполненная по КМОП-технологии, относящаяся к семейству XC3100A. Серия XC3100A была одной из первых массовых FPGA Xilinx и широко применялась в телекоммуникационном оборудовании, промышленной автоматике, сетевых устройствах и системах обработки сигналов в 1990-х — начале 2000-х годов.

Серия XC3100A является усовершенствованной версией XC3100 с улучшенной производительностью и увеличенным числом логических ячеек. Микросхемы этого семейства содержат массив конфигурируемых логических блоков (CLB), окружённых программируемой матрицей соединений (PI — Programmable Interconnect) и периферийными блоками ввода-вывода (IOB).

Конфигурация FPGA хранится во внешней последовательной PROM (или загружается из микропроцессора), поскольку XC3100A не имеет встроенной энергонезависимой памяти — при отключении питания конфигурация теряется.

Расшифровка маркировки XC3164A-2TQ144C:

| Часть | Значение | |-------|----------| | XC | Xilinx CPLD/FPGA | | 31 | Семейство XC3100A | | 64 | Количество CLB (Configurable Logic Blocks), эквивалент ~64 макроячейки, ~1800 логических вентилей | | A | Ревизия A (улучшенная версия) | | -2 | Скоростной грайд (Speed Grade 2), меньшее число = выше быстродействие | | TQ | Тип корпуса — TQFP (Thin Quad Flat Pack) | | 144 | Количество выводов — 144 | | C | Коммерческий температурный диапазон (0…+70 °C) |

⚙️ Технические характеристики

| Параметр | Значение | |----------|----------| | Семейство | Xilinx XC3100A | | Тип логики | SRAM-based FPGA | | Число CLB | 64 | | Логические вентили (эквивалент) | ~1 800 | | Триггеры / регистры | 128 (2 на CLB) | | Число выводов I/O | 102 (максимально доступно) | | Корпус | TQFP-144 (Thin Quad Flat Pack) | | Скоростной грайд | -2 (например, ~125 МГц макс.) | | Напряжение питания ядра (Vcc) | 5 В ± 5% | | Напряжение I/O (Vccio) | 5 В (совместимо с TTL/CMOS) | | Технология | КМОП (CMOS) | | Конфигурационная память | Внешняя (последовательная PROM или MCU) | | Температурный диапазон | Коммерческий (C): 0…+70 °C | | Потребляемая мощность | Тип. ~0,5–1 Вт в зависимости от частоты | | Максимальная частота системы | ~80–125 МГц (зависит от -2) | | Количество логических вентилей на CLB | ~28 | | Количество триггеров на CLB | 2 | | Комбинационная логика | 4-входовые LUT, сумматоры, мультиплексоры |

Особенности

• Внутренние тристабильные буферы (TBUF) для I/O.
• Поддержка быстрых сумматоров и мультиплексоров внутри CLB.
• Программируемая матрица межсоединений (PI) с иерархией: Local, General, Long Lines.
• Онлайн-конфигурируемость (перезагрузка конфигурации на лету).
• Обратная совместимость с XC3100 (но лучше использовать XC3100A).

🔢 Парт-номера и варианты заказа

Xilinx использует систему обозачений вида XC3164A-[Speed][Package][Temp]. Возможные комбинации:

| Парт-номер | Корпус | Выводов | Скорость | Темпер. | |------------|--------|---------|----------|----------| | XC3164A-1TQ144C | TQFP | 144 | -1 | Коммерч. | | XC3164A-2TQ144C | TQFP | 144 | -2 | Коммерч. | | XC3164A-3TQ144C | TQFP | 144 | -3 | Коммерч. | | XC3164A-2TQ144I | TQFP | 144 | -2 | Индустр. | | XC3164A-3TQ144I | TQFP | 144 | -3 | Индустр. | | XC3164A-2PQ160C | PQFP | 160 | -2 | Коммерч. | | XC3164A-2PG156C | PGA | 156 | -2 | Коммерч. | | XC3164A-3PG156I | PGA | 156 | -3 | Индустр. |

Примечания:

• C — Commercial (0…+70 °C)
• I — Industrial (-40…+85 °C)
• -1, -2, -3 — speed grade (‑1 самый быстрый, но встречается реже)
• TQ — TQFP, PQ — PQFP (Plastic Quad Flat Pack), PG — CPGA (Ceramic Pin Grid Array)

Оригинальные парт-номера Xilinx (с префиксом заказа):

• XC3164A-2TQ144C
• XC3164A-2TQ144I
• XC3164A-3TQ144C
• XC3164A-4TQ144C

🔗 Совместимые модели

Внутри семейства XC3100A (pin-to-pin совместимость по корпусам)

| Модель | CLB | Логические вентили | Примечание | |--------|-----|--------------------|-------------| | XC3130A | 30 | ~600 | Младшая модель | | XC3142A | 42 | ~900 | Промежуточная | | XC3152A | 52 | ~1300 | Промежуточная | | XC3164A | 64 | ~1800 | Наша модель | | XC3172A | 72 | ~2200 | Старшая | | XC3190A | 90 | ~3000 | Самая крупная | | XC3195A | 95 | ~4500 | Топовая в серии |

⚠️ Важно: Pin-to-pin совместимость зависит от корпуса. В корпусе TQFP-144 могут быть функционально совместимы (с той же распиновкой) XC3164A, XC3172A (при наличии такого варианта), но не заменяются между разными корпусами.

Предыдущее поколение (XC3100, без "A")

• XC3164 — базовая версия, функционально близка к XC3164A, но менее производительна. Прямая замена возможна с ограничениями (проверить тайминги и tool support).
• XC3145, XC3120 и др. — старые модели, обратная совместимость частичная.

Программное обеспечение

• Xilinx Foundation Series / ISE (до версии 4.x–6.x) — поддержка FPGA серии XC3100A через библиотеку xc3000.
• XACT / XACTstep — оригинальные среды разработки Xilinx 90-х.
• Современный AMD/Xilinx ISE 14.7 формально не поддерживает XC3100A — требуется старая версия ISE (например, ISE 4.2i или 5.x) или XACT.

PROM для конфигурации

• Последовательные PROM: XC1701L, XC1765, XC17128 (объем зависит от размера конфигурационного файла XC3164A — около 30 кбит).
• Параллельные PROM и загрузка через MCU также возможны.

📦 Аналоги / замены сегодня

Оригинальный XC3164A является Obsolete (снят с производства). Возможные пути замены:

| Ситуация | Рекомендация | |----------|--------------| | Точная замена | Поиск XC3164A-2TQ144C/Ic на рынке остатков (broker) | | Функциональная замена | XC3172A (при достаточном количестве I/O) или переход на XC4000E/XL (с переделкой платы) | | Новая разработка | Spartan-6 / Spartan-7 / Artix-7 с Level Shifter для 5 В | | Сервисное обслуживание | Поиск ИС у брокеров, Xilinx/AMD cross-ref |

Популярные заменители по функциональности при редизайне: XC3S50, XC3S100, XC3064, XC3164A.

📚 Рекомендуемая документация

• Xilinx XC3100A Logic Cell Array Family Data Sheet (DS060, старая версия)
• XC3000 Series Field Programmable Gate Arrays — Product Specification
• Оригинальные XACT / XACTstep Development System User Guide
• Приложение XC3100A Ordering Information

Если нужна подробная распиновка TQFP-144 или конфигурационная последовательность загрузки — могу предоставить дополнительно.