Xilinx XC3064-70 — Описание и характеристики

Общее описание

XC3064 — это ПЛИС (FPGA) из семейства XC3000 компании Xilinx, одного из первых массовых семейств FPGA (выпуск — конец 1980-х – 1990-е годы). Серия XC3000 стала революционной для своего времени, заложив основу архитектуры логических блоков (CLB), которые используются в FPGA до сих пор.

Микросхема представляет собой SRAM-based FPGA с конфигурируемой логикой и матрицей межсоединений. Конфигурация хранится во внешней памяти (PROM) и загружается при включении питания.

Суффикс -70 обозначает скоростной грейд (speed grade): максимальная задержка распространения ~70 нс (медленный грейд). В семействе также были грейды -100, -125, -150 (чем больше число — тем выше быстродействие).

Технические характеристики XC3064

| Параметр | Значение | |---|---| | Семейство | XC3000 | | Тип | SRAM FPGA | | Логические блоки (CLB) | 224 | | Эквивалентные вентили | ~4 500 – 6 000 | | Триггеры (Flip-Flops) | 448 | | Макс. число пользовательских выводов I/O | 120 | | Конфигурируемые логические блоки | 16×14 массив CLB | | Напряжение питания ядра | 5 В ± 5% (TTL-совместимые входы/выходы) | | Технология | КМОП, 1.0 µm (для поздних ревизий) | | Скоростной грейд | -70 (задержка ~70 нс) | | Конфигурационная память | внешняя (PROM XC17xx / XC18xx) | | Корпуса | PLCC84 (PC84), PQFP100, PGA (PG84/PG175), CQFP | | Температурные диапазоны | Commercial (0…+70 °C), Industrial (-40…+85 °C), Military | | Режимы конфигурации | Master Serial, Slave Serial, Master Parallel, Peripheral |

Основные ресурсы логики

• CLB: 224 логических блока, каждый содержит:
  • 2 триггера
  • Функциональные генераторы (LUT на 4–5 входов)
  • Логику быстрого переноса
• IOB (Input/Output Blocks): до 120, с программируемыми уровнями и тристабильными выходами
• Внутренние межсоединения: иерархическая матрица (Long lines, Direct interconnect, General interconnect)

Парт-номера (Part Numbers)

Формат обозначения Xilinx: XC3064 - SpeedGrade - Package - Temperature

Примеры парт-номеров:

| Парт-номер | Описание | |---|---| | XC3064-70PC84C | PLCC-84, speed -70, commercial | | XC3064-70PC84I | PLCC-84, speed -70, industrial | | XC3064-70PQ100C | PQFP-100, commercial | | XC3064-70PG84C | PGA-84, commercial | | XC3064-70PG175C | PGA-175, commercial | | XC3064-100PC84C | PLCC-84, speed -100 | | XC3064-125PC84C | PLCC-84, speed -125 | | XC3064-150PC84C | PLCC-84, speed -150 (самый быстрый) | | XC3064A-70PC84C | Ревизия "A" (улучшенная) | | XC3064A-100PQ100I | PQFP-100, industrial, ревизия A | | XC3164-70... | Аналог из другого подсемейства (см. ниже) |

Примечание: суффикс A (например XC3064A) означает обновлённую ревизию кристалла с меньшим энергопотреблением.

Совместимые модели и аналоги

Внутри семейства XC3000 (пин-совместимые в ряде корпусов)

• XC3020 — 64 CLB, ~2000 вентилей
• XC3030 — 100 CLB, ~3000 вентилей
• XC3042 — 144 CLB, ~4200 вентилей
• XC3064 — 224 CLB, ~4500–6000 вентилей
• XC3090 — 320 CLB, ~9000 вентилей
• XC3100 / XC3100A — улучшенная версия с более высокой скоростью
• XC3100L — низковольтная версия (3.3 В)

Пин-совместимые между собой

• XC3064 ↔ XC3164 (в подсемействе XC3100) — часто взаимозаменяемы при учёте разницы в питании
• XC3064A ↔ XC3064 (при одинаковом корпусе)

Конфигурационные PROM (для загрузки битстрима)

• XC1736, XC1765, XC17128, XC17256 (Master Serial)
• XC1765D / EPC-серия (Altera) через конвертер форматов
• ПЗУ общего назначения (EPROM) через режим Peripheral/Parallel

Toolchain (для прошивки/проектирования)

• XACT (Xilinx Development System, старые версии)
• Foundation Series (старые релизы, ≥ 2.x)
• ISE 8.x / 9.x (с ограниченной поддержкой; официально XC3000 поддерживался до ~ISE 10.1)
• Сторонние: Synopsys FPGA Compiler, Exemplar Leanardo

Функциональные аналоги у других производителей

• Altera FLEX 8000 / FLEX 10K (более позднее поколение)
• Actel ACT 1 / 2 (antifuse, не SRAM)
• Atmel AT40K серия
• Queen's University / агрегаторы не предлагают полного клона — замены по коду нужно регенерировать.

Области применения (исторические)

• Прототипирование цифровых схем
• Интерфейсная логика (ISA, VME, реже PCI)
• DSP-примитивы до эпохи массовых DSP
• Телеком-оборудование, промышленные контроллеры 90-х
• Учебные стенды по цифровой схемотехнике

Важные замечания при замене

1. Питание и уровни: XC3064 — 5 В TTL; UPD-ревизии иногда 3.3 В → проверяйте по маркировке (есть XC3064 vs малти impress led).
2. Конфигурационный файл привязан к корпусу и паd-ring — нельзя использовать битстрим от PLCC на PQFP без пересборки проекта.
3. Грейд -70 самый медленный — при замене на -100/-125 проект, собранный под -70, работать будет (лучшее время), а наоборот — нет.
4. Пин-совместимость между PIы QFP и PLCC иногда лишь частичная — проверяйте конкретный package pinout из datasheet.

Краткий блок-сводка

XC3064 = 224 CLB, ~6000 gate, 448 FF, до 120 I/O, 5В
-70 = speed grade (70 нс)
Корпуса: PC84, PQ100, PG84, PG175, CQFP
Prom совместимые: XC17xx Series
ПОстрее: XC31xxA предпочтительнее при замене