2025/05/20 2,199

XCS20-3TQ144I FPGA vadovas: funkcijos, programos, alternatyvos ir duomenų lapas

Šis vadovas yra apie „XCS20-3TQ144I“, „Spartan/XL“ šeimos FPGA lusto tipą.Tai paaiškina, ką lustas daro, kaip ji veikia ir kur ją galima naudoti.Sužinosite apie jo loginę talpą, įvesties/išvesties kaiščius, įtampos lygius ir kaip ji tvarko skirtingą temperatūrą.Tai taip pat apžvelgia, kaip užprogramuoti lustą žingsnis po žingsnio, kaip signalai juda ir iš jo, kaip sudėti kelis lustus kartu ir kokie projektai šiam lustui tinka.Straipsnyje taip pat pabrėžiami pakuotės matmenys, gamybos fonas ir tinkami alternatyvūs modeliai, skirti skirtingiems projektavimo poreikiams.

Katalogas

XCS20-3TQ144I apžvalga

XCS20-3TQ144I, sukurta siekiant pateikti ekonomiškai efektyvią programuojamą logiką programoms, kurioms reikia vidutinio loginio tankio ir lanksčių I/O galimybių.Jis siūlo maždaug 20 000 sistemos vartų, teikiančių pakankamai loginių išteklių skaitmeniniams projektams įgyvendinti.Veikia 3,3 V su I/O suderinamumu 3,3 V ir 2,5 V sistemoms, jis palaiko „-3“ greičio laipsnį, pažymėdamas pusiausvyrą tarp našumo ir galios naudojimo.Jis įvertintas pramoninėje temperatūroje nuo –40 ° C iki +100 ° C, todėl ji yra tinkama atšiaurioms aplinkoms.Jis remiasi „XC4000“ architektūra, turinčia tvirtą palaikymą sistemoje programavimui ir sistemos greičiui, viršijančiam 80 MHz, kai tik idealiai tinka signalo apdorojimui, loginio prototipų sudarymui ir valdymo logikai sąnaudose jautriuose įrenginiuose.„Spartan“ ir „Spartan-XL“ šeima atspindi ankstyvą Xilinx FPGA kartą, kuria siekiama subalansuoti rezultatus ir įperkamumą.Pagaminta „XC4000“ architektūra, jie pateikia logines funkcijas, idealias didelio tūrio, sąnaudoms jautrioms programoms.

Jei jūsų projektas priklauso nuo šio patikimo „Spartan“ įrenginio, užsitikrinkite savo birių „XCS20-3TQ144I“ užsakymus šiandien, kad užtikrintumėte prieinamumą, kol atsargos trunka.

XCS20-3TQ144I CAD modeliai

XCS20-3TQ144I simbolis

XCS20-3TQ144I pėdsakas

XCS20-3TQ144I 3D modelis

XCS20-3TQ144I funkcijos

Loginė talpa:Ši talpa yra tinkama vidutinio nuotolio logikos programoms, tokioms kaip būsenos mašinos, sąsajos valdikliai ir vidutinio sunkumo signalo apdorojimo užduotys, nereikalaujant didelio tankio FPGA išteklių.

I/o kaiščiai: Su palaikymu iki 113 įvesties/išvesties kaiščių, įrenginys įgalina lanksčią ryšį su išoriniais komponentais.Šios I/O linijos gali būti sukonfigūruotos įvairiems standartams, leidžiančioms FPGA sąsają su jutikliais, atminties moduliais, ryšių magistralėmis ir kitais sistemos periferiniais įrenginiais.

Veikimo įtampa: Prietaisas veikia pagal 3,3 V pagrindinį tiekimą ir yra suderinamas tiek su 3,3 V, tiek su 2,5 V I/O standartais.Šis įtampos lankstumas užtikrina lengvesnį integraciją į mišrių įtampos sistemas ir sumažina poreikį papildomiems lygio keitimo komponentams.

Greičio laipsnis: „-3“ greičio laipsnis nustato įrenginio vidinį laiką ir sklidimo delsimo charakteristikas.Ši klasifikacija padeda įvertinti maksimalų veikimo dažnį ir laiko apribojimus, ypač sinchroniniams projektams ar programoms, reikalaujančioms patikimo laiko našumo.

Temperatūros diapazonas: Įvertintas pramoninės temperatūros diapazonas nuo -40 ° C iki +100 ° C, XCS20-3TQ144I yra sukurtas patikimam veikimui reiklioje aplinkoje.Jis tinka naudoti tvirtose programose, tokiose kaip pramoninė automatizavimas, lauko sistemos ir automobilių elektronika, kur reikia plačios šiluminės tolerancijos.

Konfigūracija : Šis FPGA palaiko sistemos programavimą, leidžiantį atnaujinti ir modifikuoti dizainą net ir po to, kai lustas pritvirtintas prie PCB.Ši galimybė yra naudinga atliekant prototipų kūrimo ir lauko atnaujinimo metu, nes ji padidina lankstumą ir sutrumpina kūrimo ciklus.

Atitiktis: XCS20-3TQ144I neatitinka ROHS, tai reiškia, kad jame gali būti švino ar kitų ribotų medžiagų.Nors šis apribojimas tinka daugeliui pramonės ir senų sistemų, tačiau šis apribojimas gali turėti įtakos jo tinkamumui naudoti naujuose produktuose, kuriuos sieja dabartiniai aplinkos ir saugos standartai.

Supaprastinta „Spartan/XL IOB“ bloko schema

Ši diagrama parodo, kaip „Spartan/XL FPGA“ I/O blokas (IOB), pavyzdžiui, XCS20-3TQ144I valdymo signalai, einantys į lustą ir iš jos.Jis valdo tiek įvesties, tiek išvesties funkcijas, naudodamas konfigūruojamą logiką.Išėjimo signalui signalas eina per multiplekserį ir prieš išsiunčiant jį gali būti laikomas „flip-flop“.Išvesties kelias apima trijų būsenų buferių (T) valdymą, pasirenkamą laikymąsi (OK) ir programuojamos funkcijos, tokios kaip pasukimo greitis ir įtampos lygis (TTL/CMOS).Išvesties tvarkyklė siunčia galutinį signalą į lusto išorinį kaištį (paketo padėklas).Įvestis pirmiausia išorinio kaiščio signalas yra buferingas, ir prireikus jis gali būti atidėtas.Tada jis praeina per kitą „Flip-Flop“, kur jį galima užfiksuoti laikrodžio signalu.Įvesties kelias apima programuojamą ištraukimą ar ištraukimą, kad būtų išvengta plūduriuojančių verčių.Apskritai, IOB leidžia valdyti, kaip signalai patenka ir išeina iš FPGA su lanksčiu laiku, įtampos lygiu ir loginiu elgesiu, padėdami XCS20-3TQ144I prisitaikyti prie daugybės skirtingų grandinių dizainų.

„Spartan/XL Express Mode“ grandinės schema

Ši diagrama parodo, kaip „Spartan-XL FPGA“, kaip ir XCS20-3TQ144I, yra užprogramuojami naudojant „Express Mode“ su 8 bitų duomenų magistrale.Pirmasis lustas gauna duomenis iš sistemos per kaiščius D0 - D7.3,3kΩ rezistorius pakelia init liniją aukštai, nebent sąrankos metu kyla problemų.Pagrindiniai valdymo signalai (programa, init, atlikta ir CCLK) yra dalijami visose FPGA.Kai programa mažėja, visi lustai ruošiasi konfigūracijai.Duomenys teka iš pirmojo lusto „Dout“ į kitą mikroschemą D0-D7, leidžiant „Daisy“ grandininti kelis įrenginius.CCLK laikrodžio signalas saugo viską sinchroniškai.Ši sąranka yra naudinga, kai keletą FPGA reikia greitai ir tinkama tvarka užprogramuoti kartu.

XCS20-3TQ144I specifikacijos

Tipas	Parametras
Gamintojas	AMD/Xilinx
Serija	„Spartan®“
Pakuotė	Dėklas
Dalies būsena	Pasenęs
Laboratorijų/CLB skaičius	400
Loginių elementų/ląstelių skaičius	950
Iš viso RAM bitai	12800
I/O skaičius	113
Vartų skaičius	20000 m
Įtampa - tiekimas	4,5 V ~ 5,5 V.
Montavimo tipas	Paviršiaus laikiklis
Darbinė temperatūra	-40 ° C ~ 100 ° C (TJ)
Paketas / atvejis	144-LQFP
Tiekėjo įrenginių paketas	144-TQFP (20x20)
Bazinis produkto numeris	XCS20

XCS20-3TQ144I programos

Skaitmeninio signalo apdorojimas (DSP)

„XCS20-3TQ144I“ gali tvarkyti duomenų skaičiavimus, todėl jis tinka DSP užduotims, tokioms kaip filtravimas, garso patobulinimas ir vaizdo srauto apdorojimas.Jo FPGA audinys leidžia sukurti pasirinktinius loginius vamzdynus, kurie efektyviai tvarko sunkius aritmetinius darbo krūvius, kurie būdingi garso moduliacijai, triukšmo mažinimui ir aido atšaukimo sistemose.Galite pritaikyti apdorojimo blokus tiesiogiai aparatinėje įrangoje, užtikrindami mažesnį delsą ir geresnį našumą, nei naudojant tradicinius mikrovaldiklius ar bendrosios paskirties procesorius.

Ryšių sistemos

Ryšių platformose šis FPGA palaiko įvairių duomenų perdavimo, moduliavimo ir klaidų aptikimo/pataisos, naudojamų, įgyvendinimą.„XCS20-3TQ144i“, nesvarbu, ar tai laidinėse sistemose, tokiose kaip „Ethernet“, ar belaidžio perdavimo moduliuose, pateikia patikimą loginę infrastruktūrą laiko kritinėms ir protokolui jautrioms funkcijoms.Dėl konfigūruojamų I/O kaiščių ir deterministinio loginio atsakymo jis idealiai tinka tvarkyti rankų paspaudimus, įrėminti, paketų maršrutizavimas ir valdymo signalo dekodavimas pasirinktinėje ryšio aparatinėje įrangoje.

Valdymo sistemos ir pramonės automatizavimas

Gamyklų automatizavimo, robotikos ar variklio valdymo programose „XCS20-3TQ144I“ siūlo patikimą laiko ir apdorojimo sugebėjimus jutiklių įėjimams ir pavaros išėjimams valdyti.Galite suprojektuoti tikslias valdymo kilpas, užtikrinančias sinchronizuotą judesį ir greitą grįžtamojo ryšio reakciją, puikų CNC mašinose, konvejeriuose ir PLC sistemose.Įrenginio pramoninės temperatūros asortimentas taip pat užtikrina jo patvarumą ir našumą atšiaurioje operacinėje aplinkoje.

Duomenų gavimo sistemos

FPGA lygiagrečios apdorojimo galimybės leidžia efektyviai rinkti ir tvarkyti didelius duomenų kiekius iš analoginių-skaitmeninių keitiklių (ADC), jutiklių ar kitų matavimo įtaisų.Tai vertinga atliekant mokslinius prietaisus ir aplinkos stebėjimą, kai prieš prisijungdami ar perduodami duomenys turi būti apdorojami ir analizuojami vietoje vietoje.Galimybė pritaikyti logiką leidžia filtrauti, suspausti ir formatuoti jutiklių srautus.

Vaizdo ir vaizdo įrašų apdorojimas

Į vaizdą orientuotose programose, tokiose kaip stebėjimas, medicininis vaizdavimas ir mašinos matymas, XCS20-3TQ144I gali apdoroti vaizdinius duomenis.Tai palaiko kraštų aptikimą, objektų sekimą ar manipuliavimo pikselių funkcijas tiesiogiai aparatinėje įrangoje.Tai pašalina apdorojimo kliūtį, kurią bendrosios paskirties procesorių susiduria atliekant aukšto rėmo greičio užduotis ir įgalina geresnį programų, kurioms reikalingas greitas reakcijos laikas, pavyzdžiui, automatizuotų tikrinimo sistemų, našumą.

Tinklo įranga

Naudojami maršrutizatoriuose, jungikliuose ir tinklo sąsajos valdikliuose, FPGA gali valdyti paketų perjungimą, protokolo vertimą ir buferio valdymą.Galite išpažinti konkrečias funkcijas, tokias kaip antraštės patikrinimas arba kontrolinės sumos patvirtinimas į FPGA, optimizuodami sistemą, kad būtų mažesnis latentinis ir didesnis pralaidumas.Dėl plačios I/O suderinamumo ir programuojamos logikos taip pat leidžia lengvai sujungti skirtingus ryšių standartus.

Automobilių elektronika

Šis prietaisas gerai tinka transporto priemonių sistemoms, tokioms kaip informaciniai informaciniai, prietaisų skydelio prietaisai ir pažangios vairuotojo pagalbinės sistemos (ADAS).Jos gebėjimas atlaikyti pramoninę temperatūrą užtikrina stabilumą transporto priemonių aplinkoje.Šioje FPGA gali būti pritaikytos užduotys, tokios kaip kameros įvesties signalo apdorojimas, duomenų integracija iš kelių transporto priemonių posistemių ar valdant transporto priemonių ryšių autobusus.

Aviacijos ir kosmoso ir gynybos

Gynyboje ir avionikoje, kur svarbus patikimumas ir deterministinis elgesys, XCS20-3TQ144I yra naudojamas radaro signalo apdorojimui, užšifruotam ryšiui ir telemetrijos tvarkymui.Dėl nestabilios konfigūracijos ir spinduliuotės tolerancijos (tam tikru mastu dėl paprastesnės architektūros) jis tinka skrydžio sistemoms ir misijai kritinėms operacijoms.

Bandymo ir matavimo įranga

Osciloskopai, loginiai analizatoriai ir signalo generatoriai naudingi šio FPGA našumui ir pertvarkomam pobūdžiui.Tai leidžia sukurti lanksčias bandymo platformas, kuriose funkcijos, tokios kaip suaktyvinimas, bangos formos generavimas ar signalo analizė, galima pakoreguoti po gamybos, perprogramuojant logiką, gerinant universalumą ir pratęsiant produkto gyvenimo trukmę.

XCS20-3TQ144I Panašios dalys

• XCS20-4TQ144C

„XCS20-4TQ144C“ yra suderinama su PIN kodo alternatyva „XCS20-3TQ144i“, laikoma tame pačiame 144 kontaktų TQFP pakete ir siūlantis tuos pačius 113 I/O kaiščius ir 20 000 sistemos vartų.Pagrindinis skirtumas slypi jo greičio laipsnyje, kur pavadinimas „-4“ rodo šiek tiek mažesnį našumą, palyginti su „-3“ versija.Jis veikia komercinės temperatūros diapazone (nuo 0 ° C iki +85 ° C), todėl tai yra pakaitalas pritaikymui, nereikalaujant pramoninio lygio aplinkos tolerancijos.Šis įrenginys, skirtas „Legacy Designs“, kuriam prioritetas yra paketo suderinamumas, o ne maksimalus našumas, siūlo sklandų „Drop-In“ pakeitimą.

• XCS20-4PQ208C

Šis variantas pateikiamas didesniame 208 kontaktų PQFP pakete ir palaiko 160 I/O kaiščius, daugiau nei 113 iš XCS20-3TQ144I.Jis išlaiko tą pačią loginę talpą ir greičio laipsnį (-4), siūlančią identiškas apdorojimo galimybes.Išplėstinis I/O skaičius leidžia idealiai pritaikyti projektams, reikalaujantiems daugiau išorinių jungčių, tokių kaip sudėtingas sąsajos valdymas arba lygiagretus duomenų įvesties apdorojimas.Tai yra tinkama alternatyva, kai reikia padidinti I/O, nekeičiant pagrindinio logikos įgyvendinimo.

• XCS20-4VQ100C

„XCS20-4VQ100C“ yra kompaktiškas parinktis 100 kontaktų VQFP pakete su 77 I/O kaiščiais, išlaikant tuos pačius 20 000 sistemos vartus ir -4 greičio laipsnį.Nors jis turi mažiau kaiščių, mažesnis jo pėdsakas yra idealus erdvėje suvaržytame dizaine, kur lentos nekilnojamasis turtas yra ribotas.Tai daro geriausią alternatyvą tiems, kurie nori miniatiūrizuoti savo aparatinę įrangą, tuo pačiu išsaugant pagrindines FPGA funkcijas, ypač įterptosiose sistemose ar nešiojamose programose.

XCS20-3TQ144I Programavimo veiksmai

1. Dizaino įrašas

Programavimas pradedamas kurdamas savo skaitmeninės grandinės dizainą naudojant aparatinės įrangos aprašymo kalbą (HDL), tokią kaip VHDL ar „Verilog“.Šis žingsnis atliekamas „Xilinx ISE“ tinklalapio programinės įrangos rinkinyje, kuris suteikia integruotą kūrimo aplinką jūsų FPGA kodo rašymui ir valdymui.Šiame etape jūs apibrėžiate savo loginių funkcijų, registrų, būsenų mašinų ir sąsajų elgseną pagal jūsų programos reikalavimus.

2. Sintezė ir įgyvendinimas

Kai HTL kodas bus parašytas, jis turi būti susintetintas.Šis procesas paverčia jūsų aukšto lygio kodą į vartų lygio tinklą, atitinkantį XCS20-3TQ144I vidinius loginius blokus.Po sintezės įgyvendinimo etapas susieja tinklą į fizinius FPGA išteklius.Jis priskiria loginius elementus, maršrutus sujungia ir užtikrina laiko apribojimus.Štai kur ISE optimizuoja jūsų ploto, greičio ar galios dizainą, atsižvelgiant į pasirinktus nustatymus.

3. Bitstream generavimas

Po įdiegimo dizainas paverčiamas konfigūracijos failu, žinomu kaip „Bitstream“ (.bit).Šiame faile yra visa informacija, reikalinga FPGA programuoti, įskaitant loginių blokų, maršruto ir konfigūracijos bitų išdėstymą.Šis žingsnis yra svarbus, nes „Bitstream“ veikia kaip tiltas tarp jūsų programinės įrangos dizaino ir aparatinės įrangos konfigūracijos.

4. FPGA programavimas

Norėdami įkelti „Bitstream“ į FPGA, naudosite programinės įrangos įrankį „Impact“, įtrauktą į ISE.Pradėkite prijungdami „XCS20-3TQ144I“ prie savo kompiuterio naudodami suderinamą JTAG programuotoją, pavyzdžiui, „Xilinx“ platformos kabelį USB.Paleiskite smūgį, ir jis aptiks FPGA įrenginį naudodamas ribinį skenavimą.Tada priskirkite savo sugeneruotą .bit failą aptiktam įrenginiui ir inicijuokite programavimo procesą.Įrankis perduoda „Bitstream“ į įrenginį, sukonfigūruodamas jo vidinę logiką.

5. Patikrinimas

Kai programavimas bus baigtas, patikrinkite, ar FPGA elgiasi taip, kaip numatyta.Tai galima atlikti atliekant funkcinį bandymą kūrimo lentoje arba testbench arba paleidžiant ISE modeliavimą naudojant bangos formos išėjimus.Jei išvestis neatitinka lūkesčių, grįžkite į dizaino įrašą arba sintezės veiksmus, kad pašalintumėte triktis ir peržiūrėtumėte savo logiką.

XCS20-3TQ144I Pakuočių matmenys

• Paketo tipas: 144-TQFP (plonas keturratis plokščias pakuotė)

• Kūno dydis: 20 mm × 20 mm

• Žingsnis (Švino tarpai): 0,5 mm

• Montavimo tipas: Paviršiaus laikiklis

• Paketas/atvejis: 144-LQFP (žemo profilio keturratis plokščias paketas)

XCS20-3TQ144I Gamintojas

Iš pradžių XCS20-3TQ144I Xilinx, pirmaujanti įmonė programuojamų loginių prietaisų, žinomų dėl novatoriškos FPGA technologijos, srityje.Po „Xilinx“ įsigijimo Išplėstiniai mikro įrenginiai (AMD ) 2020 m. Visi „Xilinx FPGA“ produktai, įskaitant „XCS20-3TQ144I“, dabar yra parduodami ir palaikomi pagal AMD prekės ženklą.AMD ir toliau palaiko „Xilinx“ naujovių palikimą, siūlydamas patikimą dizaino palaikymą, ilgalaikį gyvenimo ciklo valdymą ir integraciją platesniame adaptyvių kompiuterių sprendimų portfelyje.Kaip oficialus gamintojas, AMD užtikrina prieigą prie dokumentų, programinės įrangos įrankių ir išteklių, reikalingų panaudoti seną ir dabartines FPGA šeimas.

Išvada

„XCS20-3TQ144I“ yra patikimas ir lankstus lustas, gerai veikiantis daugelyje elektroninių projektų, ypač tų, kuriems reikalinga vidutinio lygio logika ir stiprus I/O valdymas.Tai gali tvarkyti sunkią aplinką, palaiko sistemą sistemos programavimą ir gerai tinka tokiems dalykams kaip signalo apdorojimas, pramoninės mašinos, ryšių sistemos ir dar daugiau.Taip pat galite pasirinkti panašias lusto versijas su daugiau ar mažiau kaiščių, atsižvelgiant į jūsų dizaino poreikius.Programavimas yra paprastas naudojant „Xilinx“ įrankius.Nors ji yra iš senesnės FPGA šeimos, ji vis tiek naudinga ir šiandien yra visiškai palaikoma AMD, bendrovės, kuri dabar valdo visus „Xilinx“ lustus.

Duomenų lapas PDF

Xcs20-3tq144i duomenų lapai:

„Xilinx Reach211 Cert.pdf“

„Spartan“, „Virtex FPGA/SCD 18/Oct/2010.pdf“