Xilinx XC2S50-5FG256C — Спартан-II FPGA

Общее описание

XC2S50-5FG256C — это программируемая логическая интегральная схема (FPGA) из семейства Spartan-II компании Xilinx (ныне AMD). Данное семейство было представлено в 2000-х годах и ориентировано на недорогие массовые применения: встраиваемые системы, промышленная автоматика, телекоммуникации, потребительская электроника, системы управления и обработки сигналов.

Микросхема построена на архитектуре с массивами конфигурируемых логических блоков (CLB), встроенной блочной памятью (Block RAM), умножителями и блоками ввода-вывода, поддерживающими различные уровни сигналов (LVTTL, LVCMOS, PCI, GTL, SSTL и др.).

Корпус FG256 — это 256-выводной пластиковый BGA (FineLine Ball Grid Array), коммерческий температурный диапазон (C — Commercial, 0…+85 °C). Суффикс -5 обозначает скоростную градацию (speed grade 5 — самая быстрая в семействе).

⚠️ Важно: семейство Spartan-II снято с производства (EOL/Obsolete). Для новых разработок рекомендуется использовать Spartan-6, Spartan-7 или Artix-7.

Технические характеристики

| Параметр | Значение | |---|---| | Серия | Spartan-II | | Парт-номер | XC2S50-5FG256C | | Логические ячейки (Logic Cells) | 1 728 | | Эквивалентные системные вентили | ~50 000 | | Конфигурируемые логические блоки (CLB) | 384 CLB (в 24×16 массиве) | | Триггеры (Flip-Flops) | 1 536 | | Таблиц истинности (LUT) | 1 536 (4-входовых) | | Block RAM | 32 Кбит (2 блока по 4 Кбит × 4 = 32 Kb) | | Конфигурируемая распределённая RAM | до 24 576 бит | | Умножители | нет (в Spartan-II нет аппаратных DSP) | | DLL (Digital Clock Manager) | 4 блока DLL | | Максимальное число пользовательских I/O | 176 | | Напряжение ядра (VCCINT) | 2,5 В | | Напряжение периферии (VCCO) | 1,8 / 2,5 / 3,3 В | | Тип корпуса | 256-ball FBGA (FG256), 17×17 мм, шаг 1,0 мм | | Температурный диапазон | 0…+70 °C (Commercial) | | Технология | 0,18 мкм CMOS, SRAM-based | | Конфигурация | SRAM (загружается при включении из PROM/Flash/CPU) | | Скоростная градация | -5 (быстрая) |

Парт-номера семейства Spartan-II (совместимые / родственные)

Ниже — варианты того же кристалла XC2S50 в разных корпусах и скоростях (все взаимозаменяемы функционально по логике, но отличаются корпусом и температурой):

| Парт-номер | Корпус | Температура | |---|---|---| | XC2S50-5FG256C | 256-FBGA | Commercial 0…+70 °C | | XC2S50-5FG256I | 256-FBGA | Industrial −40…+100 °C | | XC2S50-5FGG256C | 256-FBGA (Green/RoHS) | Commercial | | XC2S50-5FGG256I | 256-FBGA (RoHS) | Industrial | | XC2S50-5FG456C | 456-FBGA | Commercial | | XC2S50-5TQ144C | 144-TQFP | Commercial | | XC2S50-5TQ144I | 144-TQFP | Industrial | | XC2S50-5PQ208C | 208-PQFP | Commercial | | XC2S50-5PQ208I | 208-PQFP | Industrial | | XC2S50-5CS144C | 144-CSR (Chip Scale) | Commercial | | XC2S50-6FG256C | 256-FBGA, speed -6 | Commercial | | XC2S50-4FG256C | 256-FBGA, speed -4 | Commercial |

Аналогичные парт-номера по другим объёмам того же семейства:

• XC2S15, XC2S30, XC2S50, XC2S100, XC2S150, XC2S200 — родственные FPGA Spartan-II (совместимы по архитектуре и ПО, различаются числом логики и корпусами).
• XC2S50-5FG256C родственен XC2S100/XC2S150 в том же корпусе FG256.

Совместимые модели / аналоги

По pin-to-pin совместимости (в том же корпусе FG256):

• XC2S50-5FGG256C/I
• XC2S50-6FG256C
• Сестринские Spartan-II: XC2S100-5FG256C, XC2S150-5FG256C (не pin-to-pin — разные кристаллы, но пайка возможна, требуется перепроверка цоколёвки)

Функциональные аналоги и близкие по характеристикам FPGA:

• Xilinx Spartan-IIE (XC2S50E) — прямое развитие Spartan-II, совместимая архитектура.
• Xilinx Spartan-3 / Spartan-3E / Spartan-6 — рекомендуемая замена при редизайне.
• Altera/Intel Cyclone (EP1C3, EP1C6) — конкурирующие по классу недорогие FPGA.
• Lattice ispMACH / LatticeEC / MachXO — в зависимости от задач.

Совместимое ПО и инструменты:

• Xilinx ISE Design Suite (вплоть до ISE 14.7) — официальная среда для Spartan-II. Vivado не поддерживает Spartan-II.
• iMPACT — программирование.
• Конфигурационные PROM: XC18V00 / XC17S00 серии (например XC17S50, XC18V512).
• JetBrains/ChipScope — отладка.

Применение

• Промышленные контроллеры
• Приводы и системы управления движением
• Телекоммуникационное оборудование (коммутация, мультиплексирование)
• Обработка сигналов в реальном масштабе времени
• Интерфейсные мосты (PCI, UART, CAN, SPI)
• Устройства видео- и обработки изображений (базовые)
• Прототипирование заказных ASIC

Примечания

1. Микросхема устарела (Obsolete) — производитель снял её с производства; поставки возможны только со складов старых запасов или из вторичного рынка.
2. Конфигурация SRAM — требуется внешняя энергонезависимая память (PROM/Flash) для загрузки «прошивки» при каждом включении.
3. При замене скоростной градации обязательно учитывать временные ограничения (timing) — более медленный чип (-6, -4) может не выйти на рабочую частоту.
4. Документация: DS001 (Spartan-II Data Sheet), UG002 (Spartan-II Libraries Guide), Xilinx ISE 14.7.

Если нужно — могу расписать цоколёвку FG256 для конкретного варианта использования или помочь подобрать современный аналог при редизайне.