Xilinx XC2S100E-7TQG144I — Описание и характеристики

Общее описание

XC2S100E-7TQG144I — это программируемая логическая интегральная схема (FPGA) из семейства Spartan-2E компании Xilinx (ныне AMD). Данное семейство было представлено в начале 2000-х годов и стало одним из самых массовых решений для недорогих приложений с высокой плотностью логики.

Микросхема построена на базе КМОП-технологии с питанием ядра 1,8 В и предназначена для реализации цифровой логики общего назначения: интерфейсов, контроллеров, DSP-функций начального уровня, прототипирования и встраиваемых систем.

Расшифровка маркировки:

• XC2S — Xilinx Spartan-II
• 100 — эквивалент ~100 тыс. системных вентилей
• E — версия Enhanced (Spartan-2E, питание ядра 1,8 В)
• -7 — скоростной грейд (speed grade)
• TQG144 — корпус TQFP-144 (Thin Quad Flat Pack)
• I — индустриальный температурный диапазон (−40…+100 °C)

Технические характеристики

| Параметр | Значение | |---|---| | Семейство | Spartan-2E (XC2S) | | Системных вентилей (эквивалент) | ~100 000 | | Логических ячеек (Logic Cells) | 2 700 | | Конфигурируемых логических блоков (CLB) | 600 (из них 300 слайсов…) — формально: 600 CLB, 2 400 слайсов | | Слайсов (Slice) | 2 400 | | Триггеров (Flip-Flop) | 2 400 | | Блоков распределённой RAM | 5 120 бит | | Блоков Block RAM | 10 шт. × 4 Кбит = 40 Кбит (5 Кбайт) | | Умножителей | Нет аппаратных умножителей (DSP-блоки отсутствуют) | | Блоков DLL (Digital Clock Manager) | 4 | | Максимальное число пользовательских I/O | 102 | | Банков I/O | 4 | | Скоростной грейд | −7 (задержка CLB-Slice ≈ 0,35 нс) | | Напряжение ядра (VCCINT) | 1,8 В ± 5% | | Напряжение I/O (VCCO) | 1,5 В / 1,8 В / 2,5 В / 3,3 В | | Стандарты ввода-вывода | LVTTL, LVCMOS (1,5/1,8/2,5/3,3), SSTL-2/3, HSTL-I/III, GTL+, PCI, LVDS (зависит от банков) | | Конфигурационная память | Внешняя (PROM, Flash, µC) — энергонезависимой памяти нет | | Температурный диапазон | Индустриальный: −40…+100 °C (Tj) | | Корпус | TQFP-144 (TQG144), шаг 0,5 мм, 20×20 мм | | Пиковая потребляемая мощность | Ориентировочно 0,5–1 Вт (зависит от загрузки) | | Технология | 0,15 мкм КМОП (8-слойный металл) |

Парт-номера (Part Numbers)

Основной парт-номер

• XC2S100E-7TQG144I — базовая микросхема (industrial, speed grade −7))

Возможные варианты того же кристалла

• XC2S100E-6TQG144C — speed grade −6, коммерческий диапазон (0…+85 °C)
• XC2S100E-7TQG144C — speed grade −7, коммерческий диапазон
• XC2S100E-6TQG144I — speed grade −6, индустриальный
• XC2S100E-6PQG208C / XC2S100E-7PQG208I — корпус PQFP-208 (208 выводов)
• XC2S100E-6FT256C / XC2S100E-7FT256I — корпус FTBGA-256
• XC2S100E-6CS144C — корпус CSG144 (Chip Scale)
• XC2S100E-6FG456C — корпус FBGA-456

Сопутствующие позиции (для комплектации)

• Конфигурационные PROM: XCF01S, XCF02S (Platform Flash)
• Оценочные платы: HW-SPAR2E-100-DK (Spartan-2E Starter Kit)

Примечание: конкретные суффиксы корпусов и грейдов могут отличаться; точный перечень приведён в документации Xilinx DS077 (Spartan-2E Family Data Sheet).

Совместимые модели (pin-to-pin и функциональные аналоги)

Внутри семейства Spartan-2E (частично совместимы по корпусу)

• XC2S50E — меньшая плотность, часто тот же корпус TQ144
• XC2S150E — большая плотность (pin-to-pin для PQ208/FT256 веток)
• XC2S200E / XC2S300E — большие плотности (проверить соответствие корпусов)

ВАЖНО: В корпусе TQ144 распиновка между разными плотностями Spartan-2E полностью pin-compatible (с оговоркой на некоторые питающие пины), что позволяет делать апгрейд проекта.

Совместимые серии (по конфигурации и IDE)

• Spartan-II (XC2S15/30/50/100/150/200) — предшественник, совместим по цепочке JTAG-конфигурации, но отличается ядром 2,5 В
• Spartan-3 / Spartan-3E — преемники; программная совместимость проектов в ISE, но не pin-to-pin

Поддерживаемое ПО

• Xilinx ISE Design Suite (версии 9.x – 14.7; ISE WebPACK поддерживал Spartan-2E до 14.7)
• Синтез: XST, Synplify, Precision
• Симуляция: ISim, ModelSim
• Программатор: iMPACT, Platform Cable USB (HW-USB-II-G)

Применение

• Промышленные контроллеры и интерфейсные мосты
• Связующие «клеевые» логические схемы с средней плотностью
• Прототипирование ASIC
• Системы сбора данных с LVDS
• Устройства с интерфейсами PCI, VME, RapidIO начального уровня

Статус жизненного цикла

Семейство Spartan-2E снято с производства (End of Life) у Xilinx/AMD. Микросхема больше не производится заводом; поставка возможна только через дистрибьюторов остатков или вторичный рынок. Для новых разработок рекомендуется замена на Spartan-6 LX9/LX16 или Artix-7, с переработкой проекта в Vivado.

Если требуется, могу отдельно расписать распиновку TQ144, схему загрузки (M0/M1/M2 режимы) или пример замены на современный аналог.