Xilinx XCV50E-6FG256C

Отличный выбор! Xilinx XCV50E-6FG256C — это классический FPGA из семейства Virtex-E, которое в свое время было флагманской серией для высокопроизводительных приложений. Сейчас это устаревшее, но все еще встречающееся в легаси-проектах семейство.

Вот подробное описание и технические характеристики.

Краткое описание

XCV50E-6FG256C — это программируемая логическая интегральная схема (FPGA) из семейства Virtex-E, изготовленная по 180-нм технологическому процессу. Она ориентирована на высокопроизводительные и сложные логические задачи, такие как цифровая обработка сигналов (DSP), телекоммуникации, сложное управление и прототипирование ASIC.

Ключевые особенности семейства:

• Высокая производительность: Быстрые блоки RAM и арифметические умножители.
• Иерархическая память: Распределенная RAM (SelectRAM) и блочная RAM.
• Гибкая система ввода-вывода: Поддержка различных стандартов.
• Цифровые DLL (Delay-Locked Loop): Для управления задержками и синхронизацией.

Детальные технические характеристики (XCV50E-6FG256C)

• Семейство: Virtex-E
• Логических ячеек: ~ 12,960 (эквивалентно ~50,000 системных вентилей, отсюда индекс "50").
• Конфигурационная память (бит): 1,107,296
• Блоки RAM:
  • Блочная RAM (Block RAM): 32 блока по 4Kbit каждый. Итого 128 Kbit синхронной двухпортовой RAM.
  • Распределенная RAM (Distributed RAM): До 40 Kbit, реализуемая в логических ячейках (LUT).
• DSP-элементы: Встроенные высокоскоростные 18x18-битные умножители (количество зависит от модели, у XCV50E — 4 таких умножителя).
• Тактовая система: 4 цифровых DLL (Delay-Locked Loop) для управления фазами, подавления джиттера и синхронизации доменов.
• Ввод-вывод (I/O):
  • Максимальное число пользовательских I/O: 150 (в корпусе FG256).
  • Стандарты: Поддержка LVTTL, LVCMOS (3.3V, 2.5V, 1.8V), PCI (33 MHz, 3.3V), GTL/GTL+, AGP, HSTL, SSTL и других.
  • Напряжение питания ядра (Vccint): 1.8V.
  • Напряжение питания портов ввода-вывода (Vcco): Программируемое: 3.3V, 2.5V или 1.8V (на банк).
• Корпус: FG256 — Fine-Pitch Ball Grid Array, 256 шариков.
• Температурный диапазон: C = Commercial (0°C to +85°C Junction).
• Скоростной сорт: -6 — самый медленный в линейке Virtex-E. Указывает на максимальную тактовую частоту (порядка 100-150 МГц для типовых ресурсов).

Полная расшифровка парт-номера (Part Number)

Разберем маркировку XCV50E-6FG256C:

1. XC — Префикс Xilinx.
2. V — Семейство Virtex.
3. 50 — Примерный объем логики в тысячах системных вентилей (~50K).
4. E — Подсемейство Virtex-E (Enhanced, 180 нм, 1.8V ядро).
5. -6 — Скоростной сорт. Чем меньше число, тем быстрее чип. -6 — самый медленный, -8 — быстрее.
6. FG256 — Тип корпуса. FG256 = 256-контактный Fine-Pitch BGA (шариковый массив с мелким шагом).
7. C — Диапазон рабочих температур. C = Commercial (коммерческий, 0°C до +85°C).

Другие возможные варианты в семействе XCV50E:

• Скоростные сорта: -6, -7, -8.
• Корпуса: BG352, BG432, FG456, FG680 и др. (количество I/O меняется).
• Температурный диапазон: I = Industrial (-40°C to +100°C).

Совместимые и альтернативные модели

1. Прямые аналоги в том же семействе (Virtex-E):

• XCV50E-7/8FG256C/I — Более быстрые версии (-7, -8) или с промышленным диапазоном (I).
• XCV50E-6BG352C — Та же логика, но в корпусе с 352 выводами (больше I/O).
• Другие плотности Virtex-E: Для меньшего объема логики — XCV100E, XCV200E. Для большего — XCV300E, XCV400E, XCV600E, XCV1000E, XCV1600E, XCV2000E, XCV2600E, XCV3200E.

2. Предыдущее и последующее поколения (Требуют перепроектирования!):

• Предшественник: Virtex (V100, V250 и т.д.) — 220 нм, 2.5V ядро. Прямой совместимости по выводам нет, требуется переразводка платы.
• Прямой наследник: Virtex-EM — Улучшенная версия Virtex-E с увеличенной блоковой памятью. Частично совместим по выводам (pin-to-pin) в некоторых корпусах, но требуется проверка по документации.
• Следующее поколение: Virtex-II (130 нм, 1.5V ядро) и Virtex-II Pro (с PowerPC ядрами). Не совместимы.

3. Современные альтернативы (для новых проектов):

Для новых разработок использование Virtex-E не рекомендуется. Современные аналоги по объему логики (но в разы более производительные и энергоэффективные):

• Xilinx Artix-7 (например, XC7A50T) — Низкая стоимость, низкое энергопотребление, 28 нм.
• Xilinx Kintex-7 (например, XC7K70T) — Баланс стоимости и производительности.
• Xilinx Spartan-6 (например, XC6SLX25) — Более старое, но доступное семейство (45 нм), чем Artix-7.

Важное примечание: Переход на современную платформу требует полного перепроектирования (из-за смены архитектуры, корпусов, инструментов разработки — Vivado вместо ISE), но дает огромный выигрыш в производительности, энергопотреблении и доступности компонентов.

Инструменты разработки

Для работы с XCV50E требуется устаревшая среда разработки Xilinx ISE WebPACK (версии 10.1 - 14.7). Поддержка в современных ОС (Windows 10/11) может потребовать патчей или запуска в виртуальной машине. Современный Vivado данное семейство не поддерживает.