Xilinx XC4008E-4PG191I — Описание и характеристики

Общее описание

XC4008E-4PG191I — это программируемая логическая интегральная схема (FPGA) из семейства XC4000E компании Xilinx (ныне AMD). Семейство XC4000E было представлено в середине 1990-х годов и стало одним из самых массовых семейств FPGA своего времени, широко использовавшимся в телекоммуникациях, промышленной автоматике, сетевом оборудовании и встраиваемых системах.

Серия XC4000E является усовершенствованной версией XC4000 и отличается увеличенным числом логических блоков, улучшенной архитектурой межсоединений и поддержкой более высоких тактовых частот.

Расшифровка обозначения

| Часть | Значение | |---|---| | XC4008E | Тип микросхемы: FPGA семейства XC4000E, эквивалент ~8000 логических вентилей | | -4 | Скоростной грейд (speed grade), задержка ~4 нс | | PG191 | Тип корпуса: Plastic Pin Grid Array (PPGA), 191 вывод | | I | Industrial temperature range (−40 °C…+85 °C) |

Технические характеристики

| Параметр | Значение | |---|---| | Семейство | Xilinx XC4000E | | Тип | SRAM-based FPGA (переконфигурируемая) | | Эквивалентная логическая ёмкость | ~8 000 логических вентилей | | Число логических блоков (CLB) | 324 (матрица 18 × 18) | | Триггеры/защёлки | 648 | | Число блоков ввода-вывода (IOB) | 144 | | Конфигурируемая память | 6 144 бит распределённой RAM внутри CLB | | Число тактовых линий | 4 глобальные + локальные | | Скоростной грейд | -4 (типовое время задержки логического элемента ~0,7 нс) | | Максимальная системная частота | до ~80 МГц (зависит от реализации) | | Напряжение ядра (Vcc) | 5,0 В ± 5 % | | Напряжение I/O | 5,0 В (TTL/CMOS-совместимые) | | Тип корпуса | PG191 — Plastic PGA, 191 вывод | | Рабочая температура | Industrial: −40 °C … +85 °C | | Технология | КМОП, 0,5–0,6 мкм | | Способ конфигурации | Master Serial, Slave Serial, Master Parallel, Slave Parallel, Peripheral | | Конфигурационная память | внешняя (PROM/EPROM/контроллер) |

Особенности архитектуры

• Массив CLB с гибкими таблицами поиска (LUT) на 4 входа
• Быстрая арифметика с цепями ускоренного переноса (fast carry logic)
• Встроенная двухпортовая распределённая RAM
• 4 глобальные тактовые сети с программируемым сдвигом фазы
• Поддержка горячего подключения и IEEE 1149.1 (JTAG) — только в некоторых версиях (XC4000E не имеет встроенного JTAG; JTAG добавляется отдельными средствами)
• Многократное перепрограммирование (SRAM-технология)

Парт-номера (part numbers) и совместимые модели

Основной парт-номер

• XC4008E-4PG191I (базовый)
• XC4008E-4PG191C — Commercial (0 °C … +70 °C)

Скоростные грейды того же семейства

• XC4008E-1, -2, -3, -4 (число после дефиса — задержка в нс; меньше = быстрее)
• XC4008E-5 (более медленный вариант)

Другие варианты корпусов

| Суффикс корпуса | Описание | |---|---| | PG191 | Plastic PGA, 191 pin | | PQ160 | Plastic Quad Flatpack, 160 pin | | PQ208 | Plastic Quad Flatpack, 208 pin | | BG225 | Ball Grid Array, 225 ball | | TQ144 | Thin Quad Flatpack, 144 pin | | CB228 | Ceramic PGA, 228 pin (для military) |

Примеры полных парт-номеров

• XC4008E-1PG191C
• XC4008E-2PG191C
• XC4008E-3PG191I
• XC4008E-4PQ160C
• XC4008E-4PQ208I
• XC4008E-3BG225C
• XC4008E-4TQ144C

Military / HiRel-версии

• XC4008E-4CB228M — керамический корпус, военный диапазон
• XC4008ECB228M — для применений MIL-STD-883
• 5962-XXXXXXX — SMD-маркировка для военных применений

Логические аналоги и совместимые (не эквивалентные!) чипы

• XC4008E-4PG191I ↔ XC4008E-4PG191M (military-температура)
• XC4008E- ↔ XC4008 (предыдущее семейство)*: архитектурно близки, но не полные эквиваленты — XC4008E быстрее и содержит больше CLB
• XC4008E ↔ XC4010E ↔ XC4013E (совместимое эволюционное расширение семейства XC4000E)
• Программное обеспечение Xilinx ISE / Foundation Series — поддерживает всё семейство XC4000E

Применение

• Телекоммуникационное оборудование (маршрутизаторы, коммутаторы 1990-х)
• Промышленные контроллеры реального времени
• Средства военного и аэрокосмического назначения (в mil-версиях)
• Логика прототипирования и glue-logic в больших системах

Примечание

Микросхема снята с производства (obsolete). Сегодня её можно встретить:

• на вторичном рынке (eBay, AliExpress, поставщики устаревших компонентов)
• в ремонте и обслуживании старого промышленного/телекоммуникационного оборудования
• как IP-ядро в новых CPLD/FPGA семейства Spartan/Artix при перекомпиляции старого проекта под ISE/Vivado.

Для новых разработок рекомендуется использовать замену: Spartan-6 / Spartan-7 / Artix-7 — ближайшие по задачному назначению семейства Xilinx с электрически совместимым 3,3 В/1,2–1,8 В уровнем.

Если нужно — могу расписать посадочную схему разъёмов (pinout) или схему питания XC4008E отдельно.