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EP4CE15E22C6N 发布时间 时间:2025/12/27 13:45:52 查看 阅读:14

EP4CE15E22C6N是Altera(现为Intel Programmable Solutions Group)公司Cyclone IV E系列中的一款现场可编程门阵列(FPGA)芯片。该器件基于90纳米工艺技术制造,旨在为成本敏感型应用提供高性价比的解决方案。Cyclone IV系列FPGA在功耗、性能和逻辑密度之间实现了良好的平衡,适用于广泛的嵌入式、消费电子、工业控制、通信接口和便携式设备等领域。EP4CE15E22C6N属于该系列中的中等规模器件,具备足够的逻辑资源和I/O数量,适合中等复杂度的数字系统设计。该芯片采用无铅256引脚PQFP(E22封装),适用于标准表面贴装工艺,便于集成到PCB设计中。作为非易失性配置器件,EP4CE15E22C6N在上电时需从外部配置芯片(如EPCS系列)加载配置数据,完成内部逻辑结构的初始化。其内核工作电压为1.2V,I/O支持多种电压标准,包括3.3V、2.5V、1.8V等,增强了与其他外围器件的兼容性。此外,该器件支持JTAG接口进行编程和调试,也支持主动和被动配置模式,提升了系统设计的灵活性。Intel提供Quartus II(现为Quartus Prime)软件套件,用于该FPGA的设计输入、综合、布局布线、仿真和编程,配合丰富的IP核库,可显著加快开发周期。

参数

系列:Cyclone IV E
  逻辑单元(LEs):15,408
  寄存器:约19,000
  嵌入式存储器(比特):504,816
  M9K存储块数量:36
  总RAM容量:约504 Kbits
  乘法器数量:30
  乘法器位宽:9x9 bits
  I/O引脚数:169
  最大用户I/O:169
  GPIO支持标准:LVTTL, LVCMOS, SSTL, HSTL等
  内核电压:1.2V
  I/O电压范围:1.2V/1.5V/1.8V/2.5V/3.3V
  封装类型:256-pin PQFP(E22)
  工作温度:0°C 至 85°C
  速度等级:6(-6)
  配置方式:被动串行(PS)、主动串行(AS)、JTAG等
  配置器件兼容:EPCS 系列

特性

Cyclone IV E系列FPGA在架构设计上优化了逻辑单元与互连资源的分布,EP4CE15E22C6N继承了这一优势,提供了高效的逻辑实现能力。每个逻辑单元由查找表(LUT)、触发器和进位链组成,支持组合逻辑和时序逻辑的灵活配置。多个逻辑单元可组合成更大的功能模块,如加法器、状态机或小型处理器核心。其36个M9K存储块可被配置为单端口RAM、双端口RAM、移位寄存器或FIFO缓冲区,广泛应用于数据缓存、图像处理和协议转换场景。每个M9K块提供9Kbits存储空间,总计约504Kbits,满足中等规模数据存储需求。
  该器件集成了30个9x9位硬件乘法器,可动态配置为单个乘法器或级联形成更大位宽的运算单元,适用于数字信号处理(DSP)任务,如滤波、FFT和音频处理。乘法器支持流水线操作,可在高速时钟下稳定运行,提升系统吞吐量。I/O架构方面,169个用户I/O引脚支持多种电气标准和电压电平,允许与不同外设(如ADC、DAC、SRAM、LCD控制器)直接接口,减少电平转换电路的需求。每个I/O单元具备可编程驱动强度、上拉/下拉电阻和迟滞控制,增强了信号完整性与抗干扰能力。
  EP4CE15E22C6N具备低功耗特性,典型静态功耗低于100mW,结合动态电源管理技术,适用于电池供电或对能效要求较高的系统。其全局时钟网络包含多个低抖动锁相环(PLL),可实现时钟倍频、分频、相位调整和时钟切换,支持多时钟域设计。PLL输出可用于驱动内部逻辑、高速I/O或外部器件,确保系统时序同步。此外,该FPGA支持边界扫描测试(IEEE 1149.1 JTAG),便于生产测试和现场调试。通过Quartus Prime软件,开发者可进行时序分析、功耗估算和SignalTap逻辑分析仪集成,极大提升了开发效率与系统可靠性。

应用

EP4CE15E22C6N广泛应用于需要中等逻辑规模和高灵活性的数字系统中。在工业自动化领域,常用于PLC扩展模块、运动控制卡和传感器信号调理单元,利用其并行处理能力实现实时控制与多通道数据采集。在消费电子中,该芯片可用于HDMI视频桥接、USB转UART控制器、智能家电主控单元等,借助其I/O丰富性和协议可编程性,快速适配不同接口标准。通信设备如路由器、交换机的管理接口模块也常采用此FPGA进行协议转换与状态监控。
  在教育与科研领域,EP4CE15E22C6N是FPGA教学实验板的核心器件,支持Verilog/VHDL语言学习、数字电路设计验证和嵌入式系统开发。学生可通过其实现基础逻辑电路、有限状态机、简易CPU乃至软核处理器(如Nios II)的构建与调试。在医疗设备中,该芯片可用于便携式监护仪的数据采集前端,处理来自心电、血氧等传感器的多路信号,并进行初步滤波与编码传输。
  此外,该器件适用于原型验证平台,作为ASIC或SoC设计前期的功能验证载体。其可重配置特性允许工程师在不更换硬件的情况下迭代设计,缩短产品开发周期。在汽车电子中,可用于车身控制模块(BCM)的逻辑扩展,实现车灯控制、门窗联动和防盗逻辑等功能。得益于其成本效益和成熟生态系统,EP4CE15E22C6N在中小批量项目中具有显著优势,尤其适合预算有限但需要定制化逻辑功能的应用场景。

替代型号

EP4CE15F17C8N
  EP4CE22E22C6N
  EP4CE10E22C6N
  EP3C16E256C8
  5CEBA4M1F17C8N

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EP4CE15E22C6N参数

  • 产品培训模块Three Reasons to Use FPGA's in Industrial DesignsCyclone IV FPGA Family Overview
  • 特色产品Cyclone? IV FPGAs
  • 标准包装120
  • 类别集成电路 (IC)
  • 家庭嵌入式 - FPGA(现场可编程门阵列)
  • 系列CYCLONE® IV E
  • LAB/CLB数963
  • 逻辑元件/单元数15408
  • RAM 位总计516096
  • 输入/输出数81
  • 门数-
  • 电源电压1.15 V ~ 1.25 V
  • 安装类型表面贴装
  • 工作温度0°C ~ 85°C
  • 封装/外壳144-LQFP 裸露焊盘
  • 供应商设备封装144-EQFP(20x20)