Microsemi APA600-FG256I

Microsemi APA600-FG256I — это высокопроизводительная FPGA (программируемая логическая интегральная схема) семейства ProASIC™PLUS (теперь принадлежит Microchip Technology). Это решение типа "система на кристалле" с флеш-памятью, известное своей энергонезависимостью, безопасностью и готовностью к работе сразу после подачи питания.

Ниже приведено подробное описание, технические характеристики, парт-номера и информация о совместимости.

1. Общее описание

Микросхема APA600 построена на базе архитектуры ProASIC PLUS, которая использует флеш-технологию для конфигурации логических элементов. В отличие от SRAM-based FPGA (например, Xilinx Spartan или Altera Cyclone), эта микросхема способна хранить конфигурацию внутри себя и запускаться мгновенно (Instant-On) без внешнего конфигурационного ПЗУ (PROM).

Ключевые особенности:

• Энергонезависимость: Не требует внешней загрузки при включении питания.
• Безопасность: Имеет встроенные механизмы защиты от копирования прошивки (безопасные ключи).
• Низкое энергопотребление: Не использует энергию на "прогрев" кристалла для конфигурации, статическое потребление чрезвычайно низкое.
• Стойкость к радиации: Обычно применяется в промышленной и военной электронике.
• Интерфейсы: Поддерживает множество стандартов ввода/вывода (LVCMOS, LVTTL, PCI, LVDS и др.). Интегрированные источники тактовой частоты (CCC — Clock Conditioning Circuitry).

2. Технические характеристики

| Параметр | Значение | | :--- | :--- | | Семейство | ProASIC PLUS | | Логические элементы (System Gates) | 600,000 системных вентилей (~15,000 логических ячеек) | | Блоки памяти (RAM/FIFO) | 108 288 бит (приблизительно 12 Kбит чистого RAM после выделения) | | Встроенная флеш-память | Интегрированная для конфигурации (внутренняя) | | Тактовая частота (макс.) | До 250 МГц (в зависимости от архитектуры дизайна) | | Количество PLL | Встроенные модули CCC (Clock Conditioning Circuits) для умножения/деления частоты, дескью и фазовой подстройки | | Количество вводов/выводов (I/O) | 240 пользовательских I/O (всего до 244) | | Корпус (Package) | FG256: 256-контактный Fine-pitch BGA (Ball Grid Array) | | Температурный диапазон| I (Industrial): от -40°C до +85°C (окружающая среда) | | Напряжение питания ядра (VCC) | 2.5 В (основное питание ядра) (Дополнительно может использоваться 3.3В для I/O и 1.5В для внутренних цепей) | | Стандарты ввода/вывода | LVTTL, LVCMOS 3.3/2.5/1.8 В, PCI 3.3, LVDS (требуют внешних резисторов или отдельных источников питания) | | Скорость | Скоростные сорта: Стандарт и "-1" (высокая производительность) |

Примечание: Технически из 256 шаров корпуса 240 являются пользовательскими GPIO, остальные отведены под питание и землю.

3. Парт-номера (Ordering Information) и Обозначения

Полное обозначение микросхемы кодируется следующим образом:

APA600-FG256I разбивается на:

• APA600 — Основное семейство (модель).
• FG — Тип корпуса: F = Fine-pitch BGA (256 шаров).
• 256 — Количество шаров.
• I — Температурный класс: I = Industrial (-40...85°C), C = Commercial (0...70°C), M = Military.

Существующие варианты (парт-номера), совместимые с этим корпусом:

| Парт-номер | Описание / Различие | | :--- | :--- | | APA600-FG256I | Промышленный температурный диапазон (-40°C...85°C). Стандартная скорость. | | APA600-FG256C | Коммерческий температурный диапазон (0°C...70°C). Стандартная скорость. | | APA600-FG456I | Отличается корпусом (456 шаров) — большее количество I/O (около 350), того же семейства. | | APA600-FGG256I | Версия с "green" (свинец-free/Pb-free) корпусом. | | APA600-FG256I плюс "-2" | Некоторые партии имеют модификацию скорости (например: APA600-2FG256I). Для точного серийного номера скорость уточняйте по маркировке. | | A3P600-FG256 | (Не совместимый по фото, но аналог). Если найдете более современный "ProASIC3", он является наследником данного интерфейса, но электрически НЕ совместим 1:1 по пинам из-за изменения архитектуры и напряжения (3.3V против 2.5V для ядра). |

4. Совместимые модели (Кросс-Девайсы)

Внутри самого семейства ProASIC PLUS существует стройная шкала, основанная на одном и том же наборе инструкций. Если вы разрабатываете реальную плату, вы сможете переставить эти микросхемы без изменения PCB, если изменение логики умещается:

| Меньшее устройство | Большее устройство | Описание | | :--- | :--- | :--- | | APA300-FG256 | APA600-FG256 | Имеют одинаковое количество I/O и тот же корпус. Разница — в объёме логики и встроенной памяти ПЗУ (ROM/Flash на кристалле). | | APA450-FG256| APA600-FG256 | Является промежуточным звеном между тремя сотнями и шестью стами порядков. Графики контактов полностью совместимы. | | APA750-FG256 | APA600-FG256 | Более мощная замена при увеличении логики (например, микросхемы 750). I/O совместимы, однако больше блоков RAM намного снижает напряжение шума нити — требует дополнительной фильтрации. Если дизайн использует почти все логические ячейки 600 — используйте APA750 как upgrade. |

Совместимость по корпусу: Все микросхемы в корпусе FG256 (Semiconductor Design) физически совместимы по пинам (Package Pin-to-Pin Compatible), если они относятся к одному семейству ProASIC PLUS.

5. Примечания для разработчика (Важно!)

1. Не является аналогом ACTEL: Микросхемы серии APA600 — это объемный (root architecture) формат. Это очень важное отличие: используется только 2.5V питание ядра (VT), и при переходе на ProASIC3 обязательно требуется перенос РСВ, так как у него питание ядра 1.5V.
2. Напряжение VCC: Многие конструкторы попадаются на том, что ставят 3.3В на центр кристалла. ВАЖНО: Ядро потребляет именно 2.5В. Проверьте выводы 41, 154 (образно, смотрите datasheet), на которые должна прийти 2.5В под каждый конкретный пин VCCPLA и VC CORE.
3. JTAG: Так как конфигурация встроенная флеш, для перепрограммирования используется интерфейс JTAG (IEEE 1149.1).

Программное обеспечение

Работает в среде Libero IDE (v8.5 или новее) от Microsemi/Microchip. Программирование осуществляется через прог. кабель FlashPro3 или FlashPro4.

Вам необходимо руководствоваться точным Datasheet (DS233) — ProASICPLUS Family User's Guide/Prologue для точного расположения питаний VDD (1.6V для JTAG, 2.5V для ядра) и активных пинов reset. Никогда не путайте их с шинами ввода-вывода!