Xilinx Xc2vp20-5fg676c

Xilinx XC2VP20-5FG676C — это мощная программируемая логическая интегральная схема (ПЛИС) семейства Virtex-II Pro, произведенная компанией Xilinx (ныне часть AMD).

Это устройство относится к категории SoC (System-on-Chip) старого поколения, поскольку содержит встроенные процессорные ядра IBM PowerPC. Архитектура основана на 90-нм технологическом процессе.

Ниже приведено подробное описание, технические характеристики, а также информация о парт-номерах и совместимости.

1. Технические характеристики (Datasheet)

Семейство: Virtex-II Pro (Platform FPGA) Корпус: FG676 (Ball Grid Array, 676 шариков, размер 27x27 мм) Speed Grade: -5 (самый медленный в серии, но наиболее энергоэффективный; шаг — 5, 6, 7) Температурный диапазон: C (Commercial — коммерческий, 0°C до +85°C)

Основные параметры:

• Логические ресурсы (Logic Cells): 20,880 (Примерно эквивалентно 20k логических вентилей «старого образца», на самом деле это количество ячеек CLB).
• Конфигурируемые логические блоки (CLBs): количество слайсов (Slices) — 9,288.
• Блочная память (Block RAM): 88 блоков BRAM (суммарно 1,584 Kb — примерно 1.5 Мбит или ~198 КБайт).
• Умножители (Dedicated Multipliers): 18x18 умножителей — 88 штук.
• Процессорные ядра: 2 x IBM PowerPC 405 (PPC405) с тактовой частотой до 300 МГц.
• DCM (Digital Clock Managers): 8 блоков (для синхронизации и деления частоты).

Ввод/Вывод:

• Количество пользовательских вводов/выводов (User I/O): около 416 (максимально доступно в данном корпусе).
• Максимальная скорость ввода/вывода (I/O Standards): Поддержка LVCMOS, LVTTL, PCI, PCI-X, LVDS, LVPECL, HSTL, SSTL и других.
• Multi-Gigabit Transceivers (MGT): Отсутствуют (в отличие от старших моделей, таких как VP30/VP40/VP50/VP70). В VP20 обычно MGT не устанавливались на кристалл, либо были недоступны в данном корпусе (они есть в VP20, но обычно требуют другого корпуса с большим количеством контактов для высокоскоростных линий, в FG676 они либо не выведены, либо отсутствуют).
• Интерфейсы: Нет встроенных жестких контроллеров гигабитного Ethernet или PCIe. Использовались программные ядра (Soft IP).

Внутренние коммуникации:

• Процессорные связи: DMA, PLB и OPB шины (стандарт IBM CoreConnect).
• Напряжения питания: Рекомендуемое VCCINT (ядро) — 1.5В (±5%), VCCAUX — 3.3В, VCCO секций (I/O) — зависит от стандарта.

Программирование:

• Поддержка JTAG.
• Загрузка через Platform Flash (XCFP) или SPI/BPI Flash.

2. Описание устройства

Это была одна из первых гибридных ПЛИС фирмы Xilinx, предназначенная для:

1. Прототипирования SoC: Отработка программного обеспечения на встроенных PowerPC.
2. Высокопроизводительной ЦОС: Обработка сигналов, фильтрация, FFT (БПФ).
3. Вычислительной техники: Контроллеры шин, либо логика встраиваемых систем.
4. Связи второго поколения: Не требовал больших трансиверов, но имел мощную периферию.

Главной особенностью VP20 является наличие встроенного процессорного ядра (PowerPC), которое позволяло выполнять сложные управляющие функции внутри ПЛИС без использования внешнего микроконтроллера. Но наличие софт-ядер и ограниченность скорости делают его морально устаревшим на сегодняшний день. Он не используется в новых дизайнах и продается в основном на вторичном рынке (stock).

3. Парт-номера (Классификация) и Совместимость

Расшифровка полного номера XC2VP20-5FG676C:

• XC: Префикс семейства.
• 2V: Virtex-II (серия).
• P: Pro (расширенная версия).
• 20: Емкость (по размеру).
• -5: Speed Grade (скорость).
• FG676: Тип корпуса (F = Leading-Quart Flatpack? Нет, F это BGA, G = изолирующий материал, 676 контактов).
• C: Температурный класс ($$C$$ommercial). Варианты: C - коммерческий (0..+85С), I - промышленный (-40..+100C).

Полные возможные и альтернативные парт-номера (саб-партс):

• XC2VP20-5FG676I (Industrial temperature grade)
• XC2VP20-6FG676C
• XC2VP20-6FG676I
• XC2VP20-7FG676C (более быстрый)
• XC2VP20-7FG676I

4. Совместимые модели (Alternative / Pin-compatible additions)

Поскольку архитектура Virtex-II Pro является масштабируемой, модели одного семейства с одинаковым корпусом (FG676) и кольцом питания являются пиновыми совместимыми по размеру, но имеют разную логику внутри.

Важно помнить: Xilinx устанавливала разное напряжение ядра для разных размеров кристаллов во втором поколении. Однако для Virtex-II Pro техпроцесс той же технологии (90 нм), а напряжение ядра — 1.5V. Кроме того, хотя форма выходных контактов может совпадать, кристалы разных размеров имеют разное количество GC (global clock) и расположение BRAM, из-за чего они физически не являются 100% pin-to-pin подключаемыми, если программатор не включает логику перпрошивки для управления топологией. Однако, формы расстановки выводов запатентованы компанией так, чтобы позволить "миграцию" вверх/вниз без изменения конструкции печатной платы (для миграции между XC2VPx внутри family).

Совместимые (семейные близнецы) в корпусе Xilinx Programmable Options:

1. XC2VP2 — младшая версия (меньше винтилей).
2. XC2VP4 — младшая/средняя.
3. XC2VP7 — посередине.

Они (без предварительного исправления разводки платы) требуют использования микропрограммы для адаптации топологической карты, но физически обычно совместимы.

Отличие от конкурентов (на вторичном рынке):

• Эмулятор (без оригинального набора базовой системы): Не применяется.
• Реальная совместимость с FPGA Altera: Сегодня — Altera Cyclone IV / V значительно мощнее, но они не могут просто занять разъем без редизайна платы, поэтому исключены как Plug-and-Play.

Резюме по использованию на практике:

Используется в некоторых старых системах радиосвязи, медицинских приборах (старые УЗИ) и высококлассных радиолюбительских SDR-конструкциях (в основном для исторических проектов).

Рекомендация актуальная: Для нового дизайна стоит рассматривать решения на Xilinx Artix-7 SoC, но FPGA внутренне намного меньше мощности, однако просты во работе с них легко реализуются через VHDL код. Для прошивки данного ретро-предка используйте старый Производственный прогенера ф S &P, стандартно Programmer "Chip Scope", работа со старым ISE (Design Suite 14.7).