Xilinx XC5204-5PC84C — FPGA семейства XC5200

Краткое описание

XC5204-5PC84C — это программируемая логическая интегральная схема (FPGA) из семейства XC5200 компании Xilinx (ныне AMD). Семейство XC5200 было представлено в середине 1990-х годов как экономичное решение для массовых применений и является дальнейшим развитием архитектуры XC4000 с улучшенной структурой логических блоков и сниженной стоимостью.

Микросхема выполнена по КМОП-технологии и предназначена для реализации цифровой логики средней степени интеграции: конечных автоматов, интерфейсных узлов, glue logic, контроллеров и т. п.

Расшифровка обозначения

• XC5204 — модель в семействе (эквивалент ~4000 логических вентилей)
• -5 — скорость (speed grade), 5 = стандартная скорость
• PC84 — тип корпуса: PLCC-84 (Plastic Leaded Chip Carrier, 84 вывода)
• C — коммерческий температурный диапазон (0…+70 °C)

Технические характеристики

| Параметр | Значение | |---|---| | Семейство | Xilinx XC5200 | | Тип | SRAM-based FPGA (переконфигурируемая) | | Эквивалентные вентили | ~4 000 | | Логические блоки (CLB) | 64 (в виде массива) | | Триггеры/защёлки | 256 | | Макс. пользовательских I/O | 69 | | Конфигурационная память | SRAM (загружается при включении) | | Напряжение питания ядра | 5 В ± 5 % | | Напряжение I/O | 5 В (TTL/CMOS-совместимые) | | Корпус | PLCC-84 (PC84) | | Рабочая температура | 0…+70 °C (Commercial) | | Speed grade | -5 | | Технология | CMOS SRAM | | Конфигурация | из ПЗУ/микроконтроллера/PC через последовательный или параллельный интерфейс | | Совместимость по уровням | LVTTL / LVCMOS 5 В |

Ресурсы и производительность

• Логических ячеек: ~1 900 (в терминах эквивалентных вентилей — около 4 000)
• CLB: 64 блока по 4 логические ячейки
• Максимальная частота: ~50–80 МГц (типично для speed grade -5)
• Тип блоков ввода-вывода (IOB): с поддержкой трёх состояний и регулируемой скоростью нарастания

Точные значения задержек, максимальной частоты и потребления зависят от конкретного проекта и должны уточняться по Xilinx XC5200 Series Data Sheet (DS005).

Партномера (order codes)

Семейство XC5204 выпускалось в разных корпусах, скоростях и температурных диапазонах. Формат: XC5204-[Speed Grade][Package][Temp]

Основные варианты

| Партномер | Корпус | Темп. диапазон | Примечание | |---|---|---|---| | XC5204-5PC84C | PLCC-84 | 0…+70 °C | базовый commercial | | XC5204-6PC84C | PLCC-84 | 0…+70 °C | быстрее (grade -6) | | XC5204-5PC84I | PLCC-84 | −40…+85 °C | industrial | | XC5204-5PQ100C | PQFP-100 | 0…+70 °C | больше I/O | | XC5204-5PQ160C | PQFP-160 | 0…+70 °C | max I/O | | XC5204-5TQ144C | TQFP-144 | 0…+70 °C | тонкий корпус | | XC5204-5VQ100C | VQFP-100 | 0…+70 °C | very thin QFP | | XC5204-5BG225C | PBGA-225 | 0…+70 °C | BGA | | XC5204-5BG225I | PBGA-225 | −40…+85 °C | BGA industrial |

Также встречаются варианты с суффиксами M (military, −55…+125 °C) и B (burn-in). Хотя XC5204 в военном исполнении был менее распространён, чем XC4000/QPro, отдельные партномера существовали по программам Xilinx Mil/Aero.

Префиксы и суффиксы

• XC — стандарт Xilinx
• Первая цифра модели: 5xxx — семейство 5200
• -5 / -6 — speed grade
• Буквы корпусов: PC (PLCC), PQ (PQFP), TQ (TQFP), VQ (VQFP), BG (BGA)
• C / I / M — Commercial / Industrial / Military

Совместимые модели и аналоги

Внутри семейства XC5200 (полностью взаимозаменяемы по средствам разработки)

• XC5202 — меньше логики (~2 000 вентилей)
• XC5204 — ~4 000 вентилей (данная модель)
• XC5206 — ~6 000 вентилей
• XC5210 — ~10 000 вентилей
• XC5215 — ~15 000 вентилей
• XC5220 — ~20 000 вентилей
• XC5225 — ~25 000 вентилей
• XC5230 — ~30 000 вентилей
• XC5235 — ~35 000 вентилей

Все члены семейства используют один и тот же поток конфигурации и поддерживаются одной версией САПР (XACT, Foundation, ISE — вплоть до ISE 6.x и позже только через legacy-библиотеки).

Функциональные аналоги у других производителей

Прямых pin-to-pin аналогов у конкурентов нет — это проприетарная архитектура Xilinx. В качестве замены по классу можно рассматривать:

• Altera FLEX 8000 / ACEX 1K (тоже SRAM FPGA 5 В)
• Lattice ispLSI / ORCA (у части моделей)
• Atmel AT40K

При этом ни один из них не является совместимым с XC5204 по конфигурационному потоку или разводке кристалла — только по классу применения.

Средства разработки

• Xilinx Foundation Series
• XACT / XACTstep
• Xilinx ISE (до версии 6.x включительно; в более новых — только через legacy-пакеты)
• Для загрузки конфигурации: XChecker, MultiLINX, а также сторонние программаторы, читающие последовательный/boundary-scan формат.

Применение

• Цифровые автоматы и глю-логика
• Шинные интерфейсы, мосты между логикой
• Контроллеры периферии, ISA/PCI-устройства
• Замена дискретной логики 74xx-серии
• Прототипирование на лабораторных стендах (широко использовалась в обучении в 90-е — начале 2000-х, например, в советах XC5210/XC5204)

Примечания

• Микросхема устарела (obsolete) — компания Xilinx прекратила производство семейства XC5200. Микросхемы доступны только на вторичном рынке/у дистрибьюторов складских остатков.
• Так как это SRAM-based FPGA, после каждого выключения питания требуется повторная конфигурация.
• При поиске замены в старых проектах обычно не нуждаются в pin-совместимости, рекомендуют мигрировать на современные семейства (Spartan-6/7, Artix-7) с использованием переходных проектов.
• Источник точных характеристик: Xilinx XC5200 Series Field Programmable Gate Arrays, DS005 (v3.x) — официальный даташит.

Если уточните конкретную задачу (замена микросхемы, поиск партномера в каталоге дистрибьютора, оформление BOM), могу подготовить более адресные данные.