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EP20K100QC240-2 发布时间 时间:2025/12/27 13:50:48 查看 阅读:15

EP20K100QC240-2是Altera(现为Intel Programmable Solutions Division)生产的FLEX 20K系列中的一款现场可编程门阵列(FPGA)器件。该系列基于静态随机存取存储器(SRAM)技术,采用可重构逻辑模块(RCM)架构,能够实现复杂的数字逻辑功能。EP20K100QC240-2中的'EP'代表可擦除可编程逻辑器件,'20K'表示其属于FLEX 20K系列,'100'表示其等效逻辑门数约为10万门,'QC'代表封装形式为PQFP(塑料四边引线扁平封装),240表示引脚数量为240个,'-2'则表示其速度等级为-2,属于该系列中较快的性能等级之一。这款FPGA适用于需要中等规模逻辑集成、灵活性强且支持在系统编程的应用场景。由于其采用SRAM工艺,配置数据在断电后会丢失,因此通常需要外接配置芯片(如EPC系列串行配置器件)来存储配置信息并在上电时自动加载。该器件广泛应用于通信、工业控制、视频处理和原型验证等领域,在20世纪90年代末至21世纪初具有较高的市场占有率。尽管目前已被更先进的Cyclone、Arria和Stratix系列所取代,但在一些遗留系统维护和特定工业设备中仍有使用。

参数

型号:EP20K100QC240-2
  制造商:Altera(现Intel)
  系列:FLEX 20K
  逻辑单元(LEs):约100,000门级等效
  可编程逻辑块(PLBs):具体数量依据架构定义
  嵌入式RAM容量:典型值为5760比特(多个分布式的RAM块)
  I/O引脚数:173个用户可用I/O
  封装类型:PQFP-240
  电源电压:3.3V核心电压,I/O支持5V容忍
  工作温度范围:商业级(0°C 至 85°C)或工业级(-40°C 至 85°C),依版本而定
  速度等级:-2(传播延迟约为2ns左右,具体取决于路径)
  配置方式:支持PSD(被动串行)、PPS(主动并行串行)等多种模式
  配置器件兼容:EPC1424、EPC2等
  时钟管理:支持多全局时钟网络,具备时钟使能控制功能

特性

FLEX 20K系列采用了基于查找表(LUT)和可编程互连资源的架构,EP20K100QC240-2在此基础上提供了高度灵活的逻辑实现能力。其内部结构由多个可重构逻辑模块(RCM)组成,每个RCM包含多个逻辑阵列块(LAB),每个LAB内集成了多个逻辑单元(LE),这些逻辑单元可以独立配置为组合逻辑或时序逻辑功能。这种层次化的设计使得设计者可以在不牺牲性能的前提下高效地实现复杂的状态机、计数器、译码器等功能。
  该器件的一大特点是具备多全局时钟网络,允许最多八个全局时钟信号分布到整个芯片,从而有效减少时钟偏移并提高同步电路的稳定性。此外,还支持局部时钟驱动和时钟使能控制,进一步优化功耗与性能平衡。对于需要大量数据存储的应用,EP20K100QC240-2集成了多个小型嵌入式RAM块,可用于构建FIFO、缓存或状态存储器。虽然单个RAM块容量有限,但可通过拼接方式扩展总容量。
  I/O接口方面,该FPGA提供多达173个用户可编程I/O引脚,支持多种电气标准,包括LVTTL、LVCMOS以及5V输入容忍能力,使其能够无缝连接到旧有系统或其他外围设备。所有I/O均可配置为输入、输出或双向模式,并支持可编程上拉电阻和驱动强度控制。
  由于基于SRAM工艺,EP20K100QC240-2具有在系统可重配置的优势,即可以在运行过程中重新加载新的配置位流以改变功能,非常适合动态重构应用。然而这也要求必须配备外部非易失性配置存储器,在每次上电时进行重新配置。Altera提供了专用的下载电缆(如ByteBlaster)和开发软件(如Max+PLUS II)来支持设计输入、综合、布局布线及编程调试全过程。
  安全性方面,该器件支持配置加密和设计保护机制,防止未经授权的复制。同时,其热插拔兼容性和IEEE 1149.1 JTAG边界扫描测试功能也增强了系统的可维护性和测试便利性。

应用

EP20K100QC240-2因其良好的集成度和灵活性,被广泛应用于多个工业和技术领域。在通信设备中,常用于协议转换、数据包处理、接口桥接(如PCI-to-Local Bus桥)以及电信交换系统中的控制逻辑实现。由于其支持多全局时钟和高I/O密度,适合构建高速数据采集与传输系统,例如在测试测量仪器中作为主控逻辑单元协调ADC/DAC、传感器和微处理器之间的数据流动。
  在视频处理领域,该FPGA可用于实现视频解码、图像缩放、帧缓冲控制等功能,尤其适用于早期的数字标清视频设备。其内部RAM资源可用于构建行缓冲或像素队列,配合状态机完成同步时序控制。
  工业自动化控制系统也是其重要应用场景之一,如PLC扩展模块、运动控制器、人机界面(HMI)前端逻辑等。利用其可编程特性,能够快速响应客户需求变化,缩短产品开发周期。
  此外,该器件曾被广泛用于ASIC原型验证平台,作为功能验证的核心组件,在正式流片前模拟目标芯片的行为。教育和科研机构也曾将其用于数字系统教学实验平台,帮助学生理解FPGA架构和硬件描述语言(如VHDL或Verilog)的实际应用。
  尽管当前已有更先进、集成度更高的FPGA产品,但由于其成熟稳定、资料丰富,仍有一些老旧设备维修、军工设备延寿项目或特定行业遗留系统中继续使用EP20K100QC240-2进行替换或升级。

替代型号

EP2C8Q208C8N
  EP4CE10F17C8N
  EPM7128EQC100-10

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EP20K100QC240-2参数

  • 产品培训模块Three Reasons to Use FPGA's in Industrial Designs
  • 标准包装24
  • 类别集成电路 (IC)
  • 家庭嵌入式 - FPGA(现场可编程门阵列)
  • 系列APEX-20K®
  • LAB/CLB数416
  • 逻辑元件/单元数4160
  • RAM 位总计53248
  • 输入/输出数189
  • 门数263000
  • 电源电压2.375 V ~ 2.625 V
  • 安装类型表面贴装
  • 工作温度0°C ~ 85°C
  • 封装/外壳240-BFQFP
  • 供应商设备封装240-PQFP(32x32)