Xilinx XC4003-5PC84C — Описание и характеристики

📋 Общее описание

XC4003-5PC84C — это FPGA (Field Programmable Gate Array) из семейства Xilinx XC4000, одного из первых массовых семейств ПЛИС компании Xilinx (выпускалось с начала 1990-х годов). Микросхема предназначена для реализации цифровой логики произвольной сложности методом программирования пользователем.

Семейство XC4000 стало революционным для своего времени: оно первым предложило архитектуру с матрицей CLB (Configurable Logic Blocks), распределённой памятью и богатыми ресурсами маршрутизации. Позже на базе XC4000 было создано семейство XC4000E/EX/XL/XLA с улучшенными характеристиками.

🔧 Расшифровка маркировки

| Часть кода | Значение | |---|---| | XC | Xilinx CMOS | | 4003 | Количество логических вентилей ≈ 3 000 (эквивалент) | | -5 | Скоростной класс (speed grade 5; чем меньше число — тем быстрее: -6, -5, -4, -3) | | PC84 | Тип корпуса: PLCC-84 (Plastic Leaded Chip Carrier, 84 вывода) | | C | Коммерческий температурный диапазон: 0…+70 °C |

📊 Технические характеристики

Логические ресурсы

| Параметр | Значение | |---|---| | Эквивалентных вентилей | ~3 000 | | CLB (Configurable Logic Blocks) | 100 | | Триггеров/защёлок | 360 | | Логических ячеек | 4-входовые LUT (2 на CLB) | | IOB (I/O Blocks) | 61 (из 84 выводов) |

Память

| Параметр | Значение | |---|---| | Конфигурируемая RAM | 3 200 бит | | Организация | распределённая (внутри CLB) |

Электрические параметры

| Параметр | Значение | |---|---| | Напряжение питания ядра (Vcc) | 5 В ± 5 % | | Напряжение на I/O (Vcc) | 5 В | | Совместимые уровни | TTL / CMOS | | Ток потребления (тип.) | ~150–300 мА (зависит от загрузки) | | Максимальная рабочая частота | ~80–100 МГц (для speed grade -5) |

Условия эксплуатации

| Параметр | Значение | |---|---| | Температурный диапазон | 0…+70 °C (Commercial) | | Корпус | PLCC-84 (пластик) | | Монтаж | SMD, серия выводов 1.27 мм | | Потребляемая мощность | 0,5–1,5 Вт (тип.) |

Конфигурация

| Параметр | Значение | |---|---| | Тип конфигурационной памяти | внешняя (SRAM-технология) | | Способы загрузки | Master Serial, Slave Serial, Master Parallel, Peripheral | | Bitstream | внешний PROM (Xilinx XC17xx) или МК |

🏷️ Парт-номера (Part Numbers)

Оригинальные парт-номера семейства (для варианта XC4003):

| Парт-номер | Корпус | Speed | Temp | |---|---|---|---| | XC4003-6PC84C | PLCC-84 | -6 | Commercial | | XC4003-5PC84C | PLCC-84 | -5 | Commercial | | XC4003-4PC84C | PLCC-84 | -4 | Commercial | | XC4003-5PC84I | PLCC-84 | -5 | Industrial (-40…+85 °C) | | XC4003-4PQ100C | PQFP-100 | -4 | Commercial | | XC4003-5PQ100C | PQFP-100 | -5 | Commercial | | XC4003-5PG120C | CPGA-120 | -5 | Commercial | | XC4003-5TQ144C | TQFP-144 | -5 | Commercial |

Парт-номера конфигурационных PROM (совместимые)

| Модель | Объём | Корпус | |---|---|---| | XC1736D | 36 кбит | DIP-8/SOIC-8 | | XC1765D | 65 кбит | DIP-8/SOIC-8 | | XC17128 | 128 кбит | DIP-8 |

🔄 Совместимые и родственные модели

Внутри семейства XC4000 (прямая замена по архитектуре)

| Модель | Вентилей | Комментарий | |---|---|---| | XC4002 | ~2 000 | младшая | | XC4003 | ~3 000 | базовая | | XC4004 | ~4 000 | старшая | | XC4005 | ~5 000 | | | XC4006, XC4008... | 6–8 тыс. | |

Родственные семейства (legacy, архитектурно совместимы)

• XC4000E — Enhanced, с большим числом I/O и RAM
• XC4000EX — Extended, до 13 000+ вентилей
• XC4000XL / XLA — 3.3 В версия с улучшенными характеристиками
• XC3000 — предшественник (не引脚-совместим)
• XC5200 — параллельное семейство

Современные аналоги (функциональные замены)

• Spartan / Spartan-II — прямые потомки архитектуры XC4000
• Spartan-3 / 3E — современная базовая замена по функционалу
• Spartan-6 / 7 — рекомендуемая замена для новых разработок
• Artix-7 — современный аналог начального уровня

⚠️ Важно: XC4003 устарел (End-of-Life), замены «pin-to-pin» от Xilinx нет. При модернизации необходим редизайн под Spartan/Artix с перекомпиляцией прошивки.

🛠️ Область применения (историческая)

• Промышленная автоматика и ЧПУ
• Телекоммуникационное оборудование
• Материнские платы и контроллеры (glue logic)
• Графические ускорители 90-х
• Прототипы ASIC
• Системы сбора данных

📎 Примечания

1. Технология конфигурации — SRAM, поэтому при отключении питания микросхема «теряет» прошивку и требует перезагрузки из внешнего PROM или микроконтроллера.
2. Все компоненты семейства XC4000 сняты с производства; на рынке доступны только остатки (NOS) и б/у компоненты.
3. Напряжение программирования — только 5 В; для замен на 3.3 В нужны преобразователи уровней.
4. Для разработки и программирования использовались пакеты XACT / XACTstep / Foundation / ISE (старые версии) и кабели XChecker / Parallel Cable III / Platform Cable USB.

Если нужна распиновка PLCC-84 или рекомендации по миграции на поддерживаемое семейство — дай знать, подгот

овлю отдельно.