时间:2025/12/27 13:36:38
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5CEBA5F23C7N是Intel(原Altera)公司Cyclone V系列中的一款现场可编程门阵列(FPGA)器件,采用基于28nm低功耗工艺技术的硬核处理器系统(HPS)架构,集成了高性能的双核ARM Cortex-A9 MPCore处理器与FPGA逻辑资源,适用于需要高度集成和灵活性的中端嵌入式应用。该器件属于Cyclone V E(Enhanced)子系列,主要面向成本敏感但对性能有一定要求的应用场景,如工业控制、视频处理、通信接口扩展、汽车辅助系统以及消费类电子产品等。5CEBA5F23C7N封装形式为FBGA-672(Fine-Pitch Ball Grid Array),具有较小的物理尺寸和良好的电气性能,适合高密度PCB布局。该芯片支持多种I/O标准,包括LVCMOS、LVTTL、SSTL、HSTL等,并具备丰富的外设接口资源,例如千兆以太网MAC、USB On-The-Go、SD/MMC控制器、SPI、I2C、UART等,可通过HPS独立运行Linux操作系统,同时利用FPGA部分实现定制化硬件加速或实时控制功能,从而实现软硬件协同设计。此外,该器件支持DDR3、DDR3L、LPDDR2等外部存储器接口,便于构建高效的数据处理系统。开发工具方面,用户可使用Intel Quartus Prime软件进行综合、布局布线和配置生成,并结合SoC Embedded Design Suite(SoCEDS)进行HPS端的软件开发与调试。
型号:5CEBA5F23C7N
制造商:Intel (Altera)
系列:Cyclone V E
逻辑单元(LEs):49,000
自适应逻辑模块(ALMs):24,500
寄存器:98,000
嵌入式存储器(M20K块):1,024 Kbits
DSP模块数量:80
I/O引脚数:312
核心电压:1.0V
封装类型:FBGA-672
工作温度范围:0°C 至 85°C(商业级)
收发器速度:无高速收发器(此型号为非GX版本)
处理器系统:双核ARM Cortex-A9 MPCore @ 800MHz
内存控制器:支持DDR3, DDR3L, LPDDR2
时钟管理单元(CMU):2个PLLs(在FPGA侧)
安全特性:支持JTAG加密、设备认证、一次性可编程(OTP)熔丝
Cyclone V E FPGA 5CEBA5F23C7N具备高度集成的系统级架构,其最显著的特性之一是将FPGA逻辑与硬核处理器系统(HPS)集成在同一芯片上,实现了真正的片上系统(SoC)设计。HPS内部包含双核ARM Cortex-A9处理器、内存控制器、外设接口及看门狗定时器等组件,能够独立运行嵌入式操作系统如Linux、FreeRTOS等,负责高层控制、网络通信和用户界面任务;而FPGA部分则可用于实现低延迟、高并行度的硬件逻辑,例如图像预处理、协议转换、电机控制算法或数据采集同步等实时功能。这种异构计算架构使得开发者可以在同一平台上实现软硬件协同优化,大幅提升系统整体性能和响应速度。
该器件采用28nm低功耗工艺制造,在保证较高逻辑密度的同时有效降低了动态和静态功耗,特别适合电池供电或散热受限的应用环境。其I/O系统支持多达312个用户可配置引脚,兼容多种单端和差分I/O标准,允许灵活连接各类传感器、存储器和接口芯片。此外,80个专用DSP模块为数字信号处理任务提供了强大支持,可用于实现滤波器、FFT、FIR、调制解调等功能,广泛应用于音频、视频和通信领域。
FPGA部分配备了超过1Mb的嵌入式存储资源(M20K块),可用于构建片上缓存、FIFO、查找表或状态机存储,减少对外部存储的依赖,提升系统可靠性。该芯片还具备强大的时钟管理和复位控制能力,支持多时钟域设计和异步信号同步,确保复杂系统中的时序稳定性。安全性方面,5CEBA5F23C7N提供JTAG访问加密、一次性可编程熔丝和设备身份认证机制,防止非法复制和逆向工程,保护知识产权。开发过程中可通过Quartus Prime工具链完成RTL设计、约束设置、综合与下载,并利用Qsys或Platform Designer进行IP集成和地址映射配置。
5CEBA5F23C7N广泛应用于需要中等规模逻辑资源与嵌入式处理器协同工作的工业与消费类电子系统。在工业自动化领域,它常被用于PLC控制器、运动控制卡、机器视觉采集模块和工业物联网网关,其中ARM处理器负责与上位机通信并执行调度任务,FPGA部分则实现高速IO扫描、编码器信号解码或多轴插补算法,满足实时性要求。在视频处理方面,该芯片可用于HDMI或Camera Link视频流的采集、缩放、色彩空间转换和帧率匹配,配合嵌入式Linux实现轻量级视频服务器或显示终端。
通信基础设施中,5CEBA5F23C7N可作为协议转换桥接器,例如将CAN、RS485、Modbus等传统工业总线与以太网或Wi-Fi模块互联,实现边缘节点的数据汇聚与转发。其内置千兆以太网MAC和USB OTG控制器大大简化了网络接口设计。在汽车电子领域,该器件适用于ADAS测试平台、车载信息娱乐系统原型开发或ECU功能验证平台,利用FPGA实现传感器融合逻辑或PWM驱动输出,同时运行Linux进行人机交互和远程诊断。
科研与教育领域也广泛应用此类SoC FPGA器件,作为教学实验平台或算法验证载体,学生和研究人员可通过它深入理解软硬件协同设计、实时操作系统移植、硬件加速器构建等关键技术。此外,在医疗设备、测试测量仪器和智能楼宇控制系统中,5CEBA5F23C7N凭借其高集成度、低功耗和可重构特性,成为替代传统ASIC或MCU+外部逻辑方案的理想选择,缩短产品开发周期并降低BOM成本。
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