Microsemi (Microchip) A2F500M3G-1FG256 — SmartFusion FPGA

Описание

A2F500M3G-1FG256 — это система на кристалле (SoC) класса SmartFusion от компании Microsemi (ныне Microchip Technology). Данная микросхема объединяет в одном корпусе три ключевых компонента:

1. FPGA-матрицу на базе флеш-технологии (Flash-based FPGA) с 500 000 эквивалентных системных вентилей;
2. Встроенный микроконтроллер ARM Cortex-M3 (hard IP) с рабочей частотой до 100 МГц;
3. Аналоговую подсистему (Analog Compute Engine, ACE) — программируемые аналоговые блоки, АЦП, ЦАП, компараторы.

Такое сочетание позволяет реализовать «однокристальные» решения для задач управления, промышленной автоматизации, мотор-контроллеров и встраиваемых систем, где требуется гибкость FPGA и вычислительные возможности MCU.

Технология Flash обеспечивает:

• Энергонезависимую конфигурацию (instant-on, без внешней ПЗУ);
• Устойчивость к сбоям (SEU-immunity) — критично для аэрокосмических и промышленных применений;
• Низкое энергопотребление в режиме ожидания.

Технические характеристики

FPGA-часть (Fusion-совместимая логика)

| Параметр | Значение | |---|---| | Эквивалентные системные вентили | 500 000 | | Логические элементы (VersaTiles) | ~ 24 000 | | Триггеры (D-Flip-Flop) | ~ 24 000 | | Блочная память (SRAM blocks) | 500 Kbit | | Множители (Math blocks) | 24 блока 18×18 | | Максимум пользовательских I/O | до 204 | | Рабочая частота логики | до 350 МГц |

Встроенный микроконтроллер

| Параметр | Значение | |---|---| | Ядро | ARM Cortex-M3 (hard IP) | | Частота | до 100 МГц | | Производительность | 1.25 DMIPS/МГц | | Flash-память программы | 256 Кбайт (eNVM) | | SRAM | 64 Кбайт | | Интерфейсы | SPI, I²C, UART, 32-битный таймер, DMA, Ethernet MAC |

Аналоговая подсистема

| Параметр | Значение | |---|---| | ADC | 12-бит, до 600 ksps, 8 каналов | | DAC | 12-бит | | Компараторы | до 10 | | Программируемые аналоговые блоки | до 3 сигма-дельта модуляторов, до 2 активных фильтров |

Общие

| Параметр | Значение | |---|---| | Корпус | FG256 (Fine-pitch Ball Grid Array, 256 шаров) | | Размер корпуса | 17 × 17 мм | | Напряжение ядра | 1.5 В | | Напряжение I/O | 1.5–3.3 В (bank-dependent) | | Температурный диапазон | 0…+85 °C (стандарт)/–40…+100 °C (I-grade, зависит от суффикса) | | Класс скорости | –1 (соответствует 100 МГц для Cortex-M3) |

Маркировка A2F500M3G-1FG256 расшифровывается так:

• A2F — семейство SmartFusion (техпроцесс 130 нм);
• 500 — 500 тыс. системных вентилей;
• M3 — ядро ARM Cortex-M3;
• G — числовые характеристики ADC/Ethernet (grade variation);
• -1 — speed grade;
• FG256 — корпус.

Парт-номера (orderable part numbers) — родственные исполнения

Приведём соответствия по семейству A2F500 с Cortex-M3:

| Парт-номер | Отличие | |---|---| | A2F500M3G-1FG256 | Базовое исполнение, промышленный диапазон 0…+85 °C | | A2F500M3G-1FG256I | Индустриальный диапазон –40…+100 °C | | A2F500M3G-1FG484 | Тот же кристалл, корпус FG484 | | A2F500M3G-2FG256 | Speed-grade –2 (быстрее, если доступен) | | A2F500M3G-1FGG256 | RoHS/halide-free, lead-free исполнение | | A2F500M3G-1FG256Y | Автомобильное/спец-исполнение | | A2F500M3G-PQ208 | PQFP-корпус | | A2F500M3G-CSG288 | CSP-корпус, так же лицензионно |

Сестринские изделия в линейке SmartFusion (другие плотности):

| Парт-номер | Вентили | Корпусные опции | |---|---|---| | A2F060M3G | 60 000 | FG144/FG256 | | A2F200M3G | 200 000 | FG256/FG484/PQ208 | | A2F500M3G | 500 000 | FG256/FG484 | | A2F500M3G-1FGG484 | 500 000 | FG484 RoHS |

Артикулы более старших: A2F1500 и A2F3000 не выпускались — линейка заканчивается на A2F500.

Инструменты и отладочные средства с совместимым парт-номером:

• SD Card Starter Kit: A2F500-DSTARTER-KIT / M2S…;
• Программатор FlashPro4 (MPN FLASHPRO4);
• Оценочные платы A2F-EVAL-KIT, A2F500-DEV-KIT.

Совместимые модели и аналоги

Полностью pin-to-pin совместимые (тот же корпус FG256)

В одном корпусе FG256 и с тем же расположением выводов встречаются:

• A2F200M3G-1FG256 (меньше логики, но pin-compatible в общем случае — проверять нужно);
• A2F500M3G-1FG256I, -2FG256, версии с индексом FGG;
• FPGA Fusion семейства A2F500 во всех speed-grade вариациях того же корпуса.

Важно: pin-to-pin замену следует подтверждать по официальному pinout, так как some FG256 используются и другими семьями.

Совместимые (по инструментам и архитектуре)

• Вся серия SmartFusion (A2FxxxM3) — IDE Libero SoC, FlashPro, SoftConsole;
• Родственное семейство SmartFusion2 (M2Sxxx) и IGLOO2 (M2GLxxx) — программная и частично архитектурная преемственность.

Функциональные аналоги

• Xilinx Zynq-7000 (ARM + FPGA, но SRAM-based);
• Intel/Altera Cyclone V SoC (ARM + FPGA);
• Microchip PolarFire SoC — продвинутый потомок Microsemi SoC;
• Cypress/Infineon PSoC 5LP — ARM Cortex-M3 + аналоговый блок + программируемая логика (низкая логическая плотность);
• Atmel/Microchip SAM + small CPLD — если iные решения.

Однако по сочетанию Flash-FPGA + Cortex-M3 + аналоговая подсистема + SEU-устойчивость прямой замены у A2F500M3G практически нет, кроме преемников SmartFusion2 / IGLOO2 от Microchip.

Области применения

• Промышленные приводы, сервоконтроллеры и мотор-контроллеры;
• Аналоговый сбор данных, программные системы защиты;
• Встраиваемые контроллеры энергетики (SSD storage, BLDC);
• Авиационные и военные системы с повышенными требованиями к стойкости к радиации (Specific A2F части);
• Приборы мониторинга и Smart Grid.

Примечание

Если нужно сгенерировать конкретный список артикулов под конкретный корпус/диапазон температур и RoHS, а также точный pin out и временные параметры, — можно воспользоваться интерактивным продукт-селектором и Libero SoC от Microchip. Некоторые парт-номера (ускоренные grade, радиационно-стойкие и авто-версии) доступны только по специальному заказу, часть серии снята с производства.