Arduino XC9572XL

Отличный выбор! XC9572XL — это классическая и популярная CPLD (Complex Programmable Logic Device) от Xilinx (ныне AMD), которая широко использовалась и до сих пор используется в любительских и профессиональных проектах, в том числе и в связке с Arduino.

Вот подробное описание, технические характеристики и совместимость.

Краткое описание для Arduino-разработчика

XC9572XL — это программируемая логическая микросхема, которая позволяет вам создавать собственные цифровые схемы без пайки кучи отдельных логических элементов (AND, OR, NOT, триггеры и т.д.). Вы описываете желаемую логику на языке (VHDL, Verilog) или в виде схемы, а программа (например, Xilinx ISE) "зашивает" эту конфигурацию в CPLD.

В контексте Arduino она часто используется для:

• Разгрузки контроллера: Вынос быстрых или параллельных задач из Arduino (декодирование сигналов, ШИМ, управление множеством светодиодов, опрос клавиатур).
• Создание сложных интерфейсов: Генерация или обработка специализированных протоколов связи.
• Прототипирование цифровых устройств: Перед тем как заказывать печатную плату с собственной микросхемой, логику можно отладить на CPLD.
• Логика "клея" (Glue Logic): Соединение различных периферийных устройств с Arduino, когда их интерфейсы не совсем совпадают.

Технические характеристики XC9572XL

| Параметр | Значение / Описание | | :--- | :--- | | Семейство | Xilinx XC9500XL (низковольтное, с низким энергопотреблением) | | Логических ячеек (Macrocells) | 72 (отсюда и число в названии) | | Эквивалентных логических вентилей | ~1600 | | Регистров (триггеров) | 72 (по одному на макроячейку) | | Максимальная частота работы | ~178 МГц (для внутренней тактовой частоты, F_CNT) | | Распространение сигнала (t_PD) | 5 нс (макс.) — очень высокое быстродействие. | | Объем памяти | 800 бит встроенной Flash-памяти (для конфигурации пользователя). | | Напряжение питания (V_CCINT) | 3.3 В (ядро) | | Напряжение ввода/вывода (V_CCO) | 3.3 В (совместимо с большинством современных Arduino и периферией) | | Уровни ввода/вывода | Совместимы с 3.3В и 5В TTL (5В-устойчивые входы, но выходы только 3.3В). | | Ток потребления | ~10-50 мА (в активном режиме, зависит от тактовой частоты и загрузки). | | Количество выводов ввода/вывода | 34, 44, 72, 84 (в зависимости от корпуса). Наиболее популярен PC44 (44-выводный PLCC). | | Количество банков ввода/вывода | 4 (можно задавать разные напряжения V_CCO для каждого, но обычно все на 3.3В). | | Технология | Flash-память (не требует внешней ПЗУ, можно перепрограммировать >10 000 раз). | | Температурный диапазон | C: Commercial (0°C to +70°C), I: Industrial (-40°C to +85°C) |

Парт-номера (Part Numbers) и Корпуса

Парт-номер формируется так: XC9572XL - <Скорость> <Корпус> <Температура>

• Скорость (t_PD):
  • -5 → 5 нс (самый быстрый)
  • -7 → 7 нс
  • -10 → 10 нс (самый медленный и распространенный)
• Корпус (Package):
  • PC44 → PLCC44 (Plastic Leaded Chip Carrier). Самый популярный для Arduino-проектов из-за удобства пайки на плату или использования панельки.
  • TQ100 → TQFP100 (100 выводов, тонкий корпус).
  • VQ64 → VQFP64 (64 вывода).
  • PC84 → PLCC84.
• Температурный диапазон:
  • C → Commercial.
  • I → Industrial.

Примеры популярных парт-номеров:

• XC9572XL-10PC44C – "рабочая лошадка": 10 нс, корпус PLCC44, коммерческий диапазон.
• XC9572XL-7VQ64I
• XC9572XL-5TQ100C

Совместимые и Аналогичные Модели

1. Внутри семейства XC9500XL (прямая совместимость по напряжению и инструментам):

• XC9536XL – 36 макроячеек, меньше выводов. Хорош для простых задач.
• XC95144XL – 144 макроячейки, больше выводов и ресурсов.
• XC95288XL – 288 макроячеек, топовая модель семейства.

Важно: Для программирования всех CPLD семейства XC9500XL используется одна среда разработки — Xilinx ISE WebPACK (бесплатная). Программатор может быть один и тот же (например, Platform Cable USB).

2. Более новое семейство от Xilinx/AMD (частичная совместимость):

• CoolRunner-II (XC2C64A, XC2C128). Еще более низкое энергопотребление, но другое семейство, требует внимания при переходе.

3. Аналоги от других производителей (функциональные аналоги, но не совместимые по выводам и ПО):

• Altera (ныне Intel) MAX II (EPM240, EPM570). Очень популярное семейство, прямые конкуренты. Также используют Flash-память, питание 3.3В. Для их программирования нужна среда Quartus II.
• Lattice ispMACH 4000Z. Еще один аналог.
• Микросхемы на базе ATF150xAS (Atmel). Популярны в клонах Arduino и промышленности.

Что нужно для работы с XC9572XL и Arduino?

1. Среда разработки: Xilinx ISE Design Suite 14.7 WebPACK (последняя версия с поддержкой этого семейства, бесплатная).
2. Программатор: Например, Xilinx Platform Cable USB, или клоны (например, от FTDI), или самодельные программаторы на базе Arduino (например, программатор с использованием JTAG).
3. Плата для прототипирования (Development Board): Можно купить готовую отладочную плату с установленной XC9572XL в PLCC-панельке, либо собрать свою. Минимальная обвязка — это стабилизатор 3.3В, кварц (опционально, можно использовать внутренний генератор), JTAG-разъем и выводы I/O на разъемы.
4. Соединение с Arduino: Через стандартные цифровые пины (помня о согласовании уровней 3.3В/5В). Часто используют шину SPI или параллельный интерфейс для обмена данными между Arduino и CPLD.

Итог: XC9572XL — это мощный, быстрый и гибкий инструмент для расширения возможностей Arduino в области цифровой логики. Его популярность обусловлена доступностью, обширной документацией и большим количеством примеров в сети.