时间:2025/12/27 14:15:18
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5CEFA2M13C7N是Intel(原Altera)公司Cyclone V E系列中的一款现场可编程门阵列(FPGA)芯片。该器件基于28纳米低功耗高密度工艺技术制造,旨在为成本敏感型、高性能和低功耗应用提供理想的解决方案。Cyclone V E系列FPGA集成了一个硬核双核ARM Cortex-A9处理器系统(HPS)与灵活的可编程逻辑资源,使其成为嵌入式系统设计的理想选择。5CEFA2M13C7N的具体命名中,“5C”代表Cyclone V系列,“E”表示E系列,“FA”指封装类型和引脚数,“2M”表示逻辑单元数量约为94,000个LEs(Logic Elements),并具备约2,000 Kbits的嵌入式存储器以及丰富的DSP模块资源。“13”代表I/O数量等级,“C7”表示速度等级为-7,“N”表示无铅封装。该器件采用1932-pin FineLine BGA(FBGA)封装,适用于工业控制、视频处理、通信设备、消费类电子等多种应用场景。其高度集成的架构允许设计人员将处理器系统与定制逻辑集成于单个芯片上,从而减少PCB面积、降低系统功耗并提升整体性能。此外,该FPGA支持多种I/O标准,包括LVDS、SSTL、HSTL、PCIe接口等,并可通过Qsys系统集成工具进行软硬件协同设计,结合Quartus Prime开发套件实现高效的设计流程。
系列:Cyclone V E
逻辑单元(LEs):约94,000
寄存器:约86,000
嵌入式存储器(M20K块):约2,000 Kbits
DSP模块:150个(支持乘法累加操作)
I/O引脚数:约470个(具体取决于封装和配置)
最大用户I/O数:470
核心电压(VCC):1.0V
I/O供电电压:支持1.2V、1.5V、1.8V、2.5V、3.0V、3.3V
工作温度范围:0°C 至 85°C(商业级)或 -40°C 至 100°C(工业级)
封装类型:1932-pin FineLine BGA(FBGA)
速度等级:-7
收发器速率:支持最高2.5 Gbps(部分型号支持PCIe Gen1)
配置方式:支持主动串行(AS)、被动串行(PS)、被动并行(PP)等多种模式
FPGA架构:28nm工艺,基于查找表(LUT)结构
HPS处理器:双核ARM Cortex-A9 MPCore,主频可达800 MHz
外设接口:支持Ethernet MAC、USB、SDIO、SPI、I2C、UART、CAN等
Cyclone V E系列FPGA 5CEFA2M13C7N具备高度集成的异构系统架构,融合了可编程逻辑(FPGA fabric)与硬核处理器系统(Hard Processor System, HPS),其中HPS包含双核ARM Cortex-A9 MPCore处理器、内存控制器、外设接口及独立的L2缓存,实现了软硬件协同工作的强大能力。这种架构使得该芯片在嵌入式应用中能够同时承担实时控制任务与复杂的数据处理功能。
该器件提供了丰富的可编程逻辑资源,包括多达94,000个逻辑单元和150个专用DSP模块,适用于数字信号处理、图像处理和高速算法实现。其嵌入式存储器总量达到2 Mb以上,支持构建片上FIFO、缓存或状态机存储,有效减少对外部存储器的依赖。
在I/O灵活性方面,5CEFA2M13C7N支持多种单端和差分I/O标准,如LVCMOS、LVTTL、SSTL、HSTL、LVDS等,满足不同外围设备的电平兼容需求。此外,它还集成了高速收发器,可用于实现千兆以太网、串行通信或背板连接,增强系统的扩展性。
功耗优化是该芯片的重要特性之一。得益于28nm低功耗工艺和智能电源管理设计,5CEFA2M13C7N在保持高性能的同时显著降低了动态和静态功耗,特别适合对能效要求较高的便携式设备或长时间运行的工业系统。
开发支持方面,Intel Quartus Prime软件提供完整的综合、布局布线、时序分析和调试工具链,配合Qsys系统集成工具可实现IP核的快速集成与总线互联配置。此外,支持Linux、FreeRTOS等操作系统在HPS上运行,便于构建复杂的嵌入式应用平台。
5CEFA2M13C7N广泛应用于需要高性能计算与灵活逻辑控制相结合的嵌入式系统领域。在工业自动化中,常用于PLC控制器、运动控制卡、机器视觉系统和工业物联网网关,利用其FPGA逻辑实现高速I/O采集与时序控制,同时通过ARM处理器完成协议解析与网络通信。
在通信基础设施中,该芯片可用于实现基站中的前传接口转换、小型化路由器或交换机的数据包处理引擎,借助DSP模块实现滤波、调制解调等功能,并通过高速串行接口连接光模块或背板。
在视频与图像处理领域,5CEFA2M13C7N可用于高清视频采集卡、多路摄像头拼接系统、HDMI/DVI信号切换器等设备。FPGA部分可实现实时帧缓冲、色彩空间转换和缩放算法,而HPS则负责用户界面管理和网络传输。
此外,在测试测量仪器、医疗成像设备、雷达信号预处理系统中,该芯片也发挥着重要作用,尤其是在需要低延迟、高确定性响应的场景下表现出色。其双核ARM架构支持运行嵌入式操作系统,便于开发图形化界面和远程监控功能。
教育科研领域也常选用该型号作为FPGA教学平台或原型验证系统的基础器件,因其资料丰富、生态完善,有利于学生和研究人员快速上手并开展创新项目。
5CEFA3F13C7N
5CEFA4U13C7N
5CEFA5F13C7N
5CEBA4M13C7