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5CSEMA6U23I8N 发布时间 时间:2025/12/27 14:58:15 查看 阅读:12

5CSEMA6U23I8N是Intel(原Altera)公司推出的基于28nm工艺的Cyclone V SE系列FPGA(现场可编程门阵列)芯片之一。该器件属于Cyclone V FPGA的嵌入式系统级芯片(SoC)架构中的一个型号,集成了高性能FPGA逻辑资源与双核ARM Cortex-A9 MPCore处理器,适用于需要高集成度、低功耗和实时处理能力的应用场景。5CSEMA6U23I8N采用无铅、精细间距的BGA封装(U23为1152引脚FBGA,尺寸为23mm x 23mm),支持工业级温度范围(-40°C至+100°C),并具备多种高速接口和I/O标准兼容性,广泛用于通信、工业控制、视频处理和汽车电子等领域。
  该芯片的命名规则中,“5C”代表Cyclone V系列,“S”表示SoC(集成了处理器系统),“E”指嵌入式应用优化,“M”表示中等规模逻辑单元,“A6”表示具体容量等级,“U”代表封装类型,“23”为引脚数量标识,“I8”表示速度等级为8,工业级温度,“N”通常表示无铅环保封装。其FPGA部分提供了约150,000个逻辑单元(LEs),内嵌丰富的DSP模块、存储块以及高速收发器,能够支持高达3.125 Gbps的串行通信速率,满足多种高速数据传输需求。此外,片上硬核处理器系统(HPS)包含内存控制器、外设接口如Ethernet MAC、USB OTG、SDIO、SPI、I2C、UART等,便于构建完整的嵌入式系统解决方案。

参数

系列:Cyclone V SE
  逻辑单元(LEs):约150,000
  自适应逻辑模块(ALMs):约40,000
  嵌入式存储器比特:约5.6 Mb
  DSP模块数量:150个
  I/O引脚数:约480个(具体取决于封装和配置)
  最大用户I/O数:480
  核心电压(VCCINT):0.9V ±10%
  I/O电压范围:1.0V 至 3.3V(支持多电压标准)
  工作温度范围:-40°C 至 +100°C(工业级)
  封装类型:1152-pin FineLine BGA (23x23 mm)
  收发器速率:最高3.125 Gbps
  收发器数量:8通道
  处理器系统:双核ARM Cortex-A9 MPCore @ 800MHz
  时钟管理单元(PLL):4个全局时钟网络和专用PLL
  配置方式:支持主动串行(AS)、被动并行(PP)、JTAG等多种模式

特性

5CSEMA6U23I8N的核心优势在于其高度集成的异构架构设计,将FPGA的灵活可编程逻辑与ARM处理器的强大软件处理能力融合于单一芯片中,实现了软硬件协同处理的最佳平衡。FPGA部分采用28nm低功耗工艺制造,具有较高的逻辑密度和能效比,适合实现定制化算法加速、实时信号处理、并行任务调度等功能。其内部结构由可配置逻辑块(CLBs)、分布式和块状RAM、数字信号处理(DSP)模块、时钟管理单元(PLL/DCM)以及丰富的I/O单元组成,支持LVDS、PCIe、DDR3、SGMII等多种高速接口协议。
  该芯片的硬核处理器系统(HPS)集成了两个高性能ARM Cortex-A9内核,每个核心主频可达800MHz,具备独立的一级缓存(L1)和共享的二级缓存(L2),支持运行Linux、FreeRTOS等操作系统,适用于复杂的应用层程序开发。HPS还内置了内存控制器,可直接连接外部DDR2、DDR3或LPDDR2存储器,带宽充足,延迟低。同时,HPS提供了多个标准外设接口,如双千兆以太网MAC、USB 2.0 OTG、SD/MMC卡接口、CAN、SPI、I2C、UART等,极大简化了系统外围设计。
  FPGA与HPS之间通过高性能互连总线(如AXI桥)紧密耦合,实现低延迟、高带宽的数据交换。开发者可以利用Qsys或Platform Designer工具进行系统级建模,将FPGA逻辑作为协处理器或专用硬件加速模块,与ARM端协同完成图像处理、工业自动化控制、电机驱动、协议转换等任务。此外,该器件支持安全启动、加密配置、CRC校验等安全机制,提升系统的可靠性和抗干扰能力。其低静态功耗和动态电源管理技术也使其适用于对功耗敏感的嵌入式应用场景。

应用

5CSEMA6U23I8N因其强大的集成能力和灵活性,广泛应用于多个高要求的技术领域。在工业自动化中,它被用于PLC控制器、运动控制卡、机器视觉系统,其中FPGA实现实时I/O处理和高速脉冲输出,ARM运行人机界面或网络通信协议栈。在通信基础设施中,该芯片可用于小型基站、光传输设备、网络交换机,利用其高速收发器支持Ethernet、OTN、CPRI等协议,实现数据包处理与转发。
  在视频与图像处理方面,5CSEMA6U23I8N可用于高清视频采集卡、监控DVR/NVR设备、医疗成像系统,FPGA负责图像去噪、缩放、色彩空间转换等预处理,ARM则进行编码压缩(如H.264/H.265)和网络流媒体推送。汽车电子领域中,该芯片可用于ADAS辅助驾驶系统的传感器融合模块,整合雷达、摄像头和超声波信号,实现目标检测与路径规划。
  此外,在测试测量仪器、航空航天与国防电子系统中,5CSEMA6U23I8N也表现出色,可用于信号发生器、频谱分析仪、无人机飞控系统等,提供高可靠性与长生命周期支持。其工业级温度特性和抗辐射设计增强了在恶劣环境下的稳定性。结合Altera提供的完整开发工具链(如Quartus Prime、SoC EDS、Qsys),工程师可以快速完成从系统建模、逻辑综合、布局布线到软件调试的全流程开发,显著缩短产品上市时间。

替代型号

5CSEMA6U23C8N
  5CSXFC6U23I7N
  5CSEBA6U23I7N

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