Xilinx XC4002A — Описание и характеристики

Общее описание

XC4002A — это FPGA (Field Programmable Gate Array) из семейства XC4000A, выпускавшаяся компанией Xilinx в 1990-х годах. Это одно из младших устройств серии, предназначенное для малопотребляющих и небольших логических проектов. Микросхема построена на основе статической КМОП-памяти конфигурации (SRAM-based), что делает её реконфигурируемой без ограничений по числу перезаписей.

Серия XC4000A стала развитием оригинального семейства XC4000, улучшив трассировочные ресурсы и увеличив быстродействие. XC4002A — базовый (самый маленький) кристалл в этой линейке.

Технические характеристики XC4002A

| Параметр | Значение | |---|---| | Логических ячеек (CLB) | 64 (8×8 матрица) | | Триггеров/защёлок | 128 | | Логических вентилей (эквив.) | ~2 000 | | Максимальное число пользовательских I/O | 64 | | Look-Up Tables (LUT) | 4-входовые, 2 на CLB | | Блоки RAM | нет (только распределённая память) | | Технология | SRAM, КМОП | | Напряжение питания ядра | 5 В ± 5% | | Напряжение I/O | 5 В (TTL/CMOS-совместимые) | | Корпуса | PLCC-44, PLCC-68, PQFP-100, PGA-84, TQFP-100 | | Макс. частота системы | ~ 60–80 МГц (зависит от корпуса и speed grade) | | Speed grades | -5, -6 | | Рабочая температура | 0…+70 °C (Commercial), -40…+85 °C (Industrial) | | Конфигурационная память | внешняя (PROM, EPROM, ПК/МК) | | Режимы конфигурации | Master Serial, Slave Serial, Peripheral, Boundary Scan (JTAG как опция) |

Отличительные особенности

• Поддержка двухпортовых управляющих функций: встроенные мышь (fast carry logic) для арифметики.
• Архитектурные элементы IOB (Input/Output Block) с тристабильными буферами.
• Глобальные клоковые линии GBUF (4 первичных + вторичные).
• Работает на частоте JTAG (в части версий — не поддерживает).

Парт-номера (Part Numbers)

Обозначение Xilinx для этой микросхемы формируется по стандартной схеме:

XC4002A - [speed] [package] [temp] [спецификатор]

Примеры типовых парт-номеров:

| Парт-номер | Описание | |---|---| | XC4002A-5PC44C | 5 нс speed, PLCC-44, Commercial | | XC4002A-5PC44I | то же, Industrial | | XC4002A-6PC44C | 6 нс, PLCC-44, Commercial | | XC4002A-5PC68C | 5 нс, PLCC-68 | | XC4002A-6PC68I | 6 нс, PLCC-68, Industrial | | XC4002A-5PQ100C | 5 нс, PQFP-100 | | XC4002A-6PQ100C | 6 нс, PQFP-100 | | XC4002A-5PG84C | 5 нс, PGA-84 | | XC4002A-6TQ100C | 6 нс, TQFP-100 | | XC4002APC44 | устаревший вариант без speed grade в индексе |

Второе выпускаемое обозначение (для Xilinx military/space):

• XC4002A-MQ84 — military grade
• XC4002A-CQ164 — пространственный/спец. корпус

Также существуют «восстановленные» аналоги у сторонних производителей (те же кристаллы на вторичном рынке):

• XC4002A-CPC44, XC4002A-CPQ100 и т.п. (in-system получасовая конфигурация).

Совместимые модели и аналоги

Полностью архитектурно совместимые (внутри серии XC4000A)

Модели, с которыми у XC4002A единство по схеме конфигурации, JTAG-командам и задержкам в посадочных местах:

• XC4003A
• XC4005A
• XC4006
• XC4008
• XC4010A
• XC4013A

Эти модели используют одинаковый bit stream-формат и инструменты разработки (XACT, Foundation), а для конфигурации через RAM/PROM достаточно более ёмкой PROM/XChecker.

Компактные альтернативы той же функциональности от других производителей

Если нужен более современный аналог (после снятия с производства):

• Altera ACEX EP1K (например, ACEX 1K-серия — ближайшая по количеству ячеек)
• Lattice MachXO / EC (для малых FPGA)
• Xilinx Spartan-3 XC3S50 и более новые
• Microchip/SiliconBlue SX–серии

Совместимость по инструментам разработки

• XACT 6.x / Foundation Series (до 2.1i) — поддерживает XC4000A напрямую (в т.ч. XC4002A).
• Xilinx ISE до 6.1i — совместима частично через device mapping (у Ise поздне — XC4000E/EX, XLA, XC4K legacy).
• JTAG-программатор Parallel Cable III/IV, HW-130, Platform Cable USB (в старом режиме).

Совместимость по посадочному месту

PLCC-44 получасовые старые PROM для конфигурации (XC1701, X17**, XC42"`) совместимы с прошивкой для XC4002A. Любая конфигурация ниже XC4008 по заполненности в половине EPROM может быть сгенерирована с границы размера устройства.

Кратко

XC4002A — компактная FPGA семейства XC4000A на 64 CLB (~2K вентилей), питание 5 В, корпуса от PLCC-44 до PGA-84, второй частью совместима по bitstream и tool-chain с другими членами XC4000A. Работает с внешними PROM (XC1701 и аналогичные). Парт-номера строятся по шаблону XC4002A-[speed]-[package][temp] (пример: XC4002A-5PC44C). Современная замена — Xilinx XC4005A, XC3S50 или Lattice MachXO.