Xilinx XC2S150 — Описание и характеристики

Общее описание

XC2S150 — это FPGA (ПЛИС) из семейства Spartan-II компании Xilinx (ныне AMD Xilinx). Семейство Spartan-II было представлено в 2000 году как недорогое решение для массовых приложений, наследник Spartan/XC4000. Микросхемы производятся по 0.18 мкм КМОП-технологии с 6 слоями металлизации и питанием ядра 2.5 В.

Spartan-II широко применялись в потребительской электронике, телекоммуникациях, промышленной автоматике, системах обработки сигналов и т.д.

Технические характеристики XC2S150

| Параметр | Значение | |---|---| | Семейство | Spartan-II | | Системных вентилей | 150 000 | | Логических ячеек (Logic Cells) | 3 888 | | Конфигурируемых логических блоков (CLB) | 864 CLB (по 4 slice) | | Слайсов (Slices) | 3 456 | | Триггеров (Flip-Flops) | 3 456 | | Блоков распределённой RAM | 12 288 бит | | Блоков Block RAM | 12 блоков × 4 Кбит = 48 Кбит | | Максимум пользовательских I/O | 173 (для FG456) / 205 (для остальных корпусов) | | Напряжение ядра (VCCINT) | 2.5 В | | Напряжение I/O (VCCO) | 3.3 В / 2.5 В / 1.8 В / 1.5 В | | Технология | 0.18 мкм CMOS, 6 слоёв металла | | Конфигурация | SRAM-based (нужна внешняя память) | | Блоков DLL (Delay Locked Loop) | 4 | | Множителей (умножителей) | Нет отдельных DSP-блоков | | Тактовая частота (макс.) | ~200 МГц (зависит от дизайна) |

Парт-номера (Part Numbers)

Формат: XC2S150 – [скорость] – [корпус] – [температурный диапазон]

По корпусам:

| Суффикс корпуса | Тип | Размер | Кол-во I/O | |---|---|---|---| | FT256 | Fine-Pitch Thin Quad Flat (TQFP) | 256 выводов | 173 | | FG256 | Fine-Pitch Ball Grid Array (FBGA) | 256 шариков | 173 | | FG456 | Fine-Pitch Ball Grid Array (FBGA) | 456 шариков | 205 | | PQ208 | Plastic Quad Flat Pack (PQFP) | 208 выводов | 140 | | TQ144 | Thin Quad Flat Pack | 144 вывода | 92 | | CS144 | Chip Scale Package (CSP) | 144 шара | 92 |

Классы скорости

• -5 (стандартный, самый быстрый)
• -6 (типовой)
• (в некоторых документах встречается -4 для extended temp)

Температурные диапазоны

• C — Commercial (0…+85 °C)
• I — Industrial (−40…+100 °C)

Примеры полных парт-номеров:

XC2S150-5FG256C
XC2S150-5FG256I
XC2S150-6FG256C
XC2S150-5FG456C
XC2S150-6FG456I
XC2S150-5PQ208C
XC2S150-6PQ208I
XC2S150-5TQ144C
XC2S150-5CS144C
XC2S150-5FT256C

Важно: конкретный набор парт-номеров зависит от статуса жизненного цикла. Spartan-II официально снят с производства (EOL), но множественные парт-номера встречались в каталоге Xilinx.

Совместимые и родственные модели

Внутри семейства Spartan-II (полностью pin/speed-совместимые по корпусам):

| Модель | Вентилей | Логических ячеек | Block RAM | |---|---|---|---| | XC2S15 | 15 000 | 432 | 16 Кбит | | XC2S30 | 30 000 | 972 | 24 Кбит | | XC2S50 | 50 000 | 1 728 | 32 Кбит | | XC2S100 | 100 000 | 2 700 | 40 Кбит | | XC2S150 | 150 000 | 3 888 | 48 Кбит | | XC2S200 | 200 000 | 5 292 | 56 Кбит |

Модели одной серии с одинаковым корпусом обычно имеют одинаковую распиновку — то есть XC2S150 можно заменить, например, на XC2S200 в том же корпусе FG256 (с миграцией дизайна, у XC2S200 больше ресурсов).

Родственные семейства (программная совместимость через ISE, IDE):

• Spartan-IIE (XC2S50E, XC2S100E, XC2S150E, XC2S200E, XC2S300E) — развитие Spartan-II с 1.8 В ядром.
• Spartan-3 / 3E / 3A / 3AN / 3ADSP
• Spartan-6, Spartan-7
• Virtex, Virtex-E, Virtex-II (старшие семейства того же поколения)

Инструменты разработки:

• Xilinx ISE (до версии 14.7) — основная среда
• Xilinx WebPACK ISE — бесплатная версия (поддерживала Spartan-II)
• iMPACT — для конфигурирования
• ChipScope Pro — отладка

Конфигурационная память (совместимая):

• XCF01S, XCF02S, XCF04S — Platform Flash (основные)
• XC18V00 серия — конфигурационные PROM
• Сторонние: серии Atmel AT17, ST M25P и др. (совместимые по протоколу)

Примечания

1. Статус: Spartan-II, включая XC2S150, давно снят с производства Xilinx/AMD. Чипы доступны только на вторичном рынке или из остатков.
2. Питание: требуется корректное соблюдение последовательности VCCINT (2.5 В) → VCCO.
3. Конфигурация: реализуется через Master/Slave Serial, SelectMAP, JTAG.
4. Замена на бОльшие модели: дизайн, собранный под XC2S150, легко мигрирует в XC2S200 и наоборот (с ограничением по ресурсам и распиновке).

Если нужны конкретные данные из datasheet DS001 (Spartan-II Family) или DS060, могу вытащить более детальные параметры по таймингам и скорам.