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EPF10K20TC144-4 发布时间 时间:2025/12/27 13:33:07 查看 阅读:20

EPF10K20TC144-4是Altera公司(现为Intel Programmable Solutions Division)推出的经典可编程逻辑器件(PLD),属于FLEX(Flexible Logic Element Matrix)10K系列中的中等规模现场可编程门阵列(FPGA)。该器件采用嵌入式可编程结构,结合了门阵列的高性能与可编程逻辑的灵活性,适用于多种复杂逻辑设计应用。EPF10K20TC144-4中的‘EPF’代表FLEX 10K系列,‘10K20’表示该器件具有相当于2万个典型门的逻辑容量,‘TC144’指其采用144引脚TQFP(Thin Quad Flat Package)封装,‘-4’则表示其速度等级为-4 ns,属于该系列中较快的型号之一。该芯片广泛应用于通信、工业控制、消费电子和计算机外设等领域,在20世纪90年代末至21世纪初曾是主流的FPGA解决方案之一。虽然目前已被更先进的Cyclone、Arria和Stratix系列所取代,但由于其稳定性和成熟的设计生态,仍在部分老旧系统维护和教育领域中使用。

参数

型号:EPF10K20TC144-4
  制造商:Altera (Intel)
  系列:FLEX 10K
  逻辑单元(LEs):约8,192个
  等效门数:20,000门
  嵌入式阵列块(EABs):5个
  每个EAB容量:2,048位
  总RAM容量:10,240位
  I/O引脚数:100
  最大用户I/O:100
  逻辑阵列块(LABs):48个
  每个LAB包含:16个逻辑单元
  时钟管理:支持全局时钟网络
  电源电压:5V
  封装类型:144-TQFP
  速度等级:-4 ns
  工作温度范围:0°C 至 70°C
  制造工艺:CMOS EEPROM 技术
  配置方式:支持串行、并行及JTAG配置

特性

EPF10K20TC144-4采用FLEX 10K架构,其核心由逻辑阵列块(LAB)、嵌入式阵列块(EAB)和快速互连结构组成,具备高度灵活的逻辑实现能力。每个逻辑阵列块(LAB)包含16个逻辑单元(LE),每个LE由查找表(LUT)、触发器和控制逻辑构成,能够实现任意4输入布尔函数,并支持寄存器旁路和异步复位等功能。这种结构使得设计者可以高效地实现组合逻辑和时序逻辑电路。
  嵌入式阵列块(EAB)是该器件的重要特性之一,可用于实现片上存储器、FIFO、状态机或乘法器等复杂功能。每个EAB提供2,048位的RAM空间,总共5个EAB可提供超过10K位的存储容量,支持双端口操作,适合需要数据缓冲或查表的应用场景。EAB的引入显著增强了FPGA在处理数据密集型任务时的能力,使其不仅限于纯逻辑控制,还能承担一定的数据处理任务。
  该器件采用全局时钟网络和低偏斜布线结构,确保时钟信号在芯片内部的传播延迟最小化,从而提高系统的时序性能和稳定性。它支持多个全局时钟、时钟使能和高扇出信号分配,允许设计者构建复杂的同步系统。此外,EPF10K20TC144-4支持热插拔和三态输出控制,增强了其在系统级设计中的兼容性和可靠性。
  在配置方面,该FPGA支持多种配置模式,包括主动串行(AS)、被动串行(PS)、被动并行(PP)以及JTAG边界扫描配置。JTAG接口不仅用于配置,还可用于在线调试和系统内测试,极大地方便了开发和维护过程。器件内部采用SRAM工艺存储配置数据,因此每次上电后需重新加载配置信息,通常配合EEPROM或微控制器完成自动配置。
  EPF10K20TC144-4的工作电压为5V,兼容TTL/CMOS电平,便于与传统外围设备接口连接。尽管功耗相对现代FPGA较高,但在当时的技术背景下仍具有良好的能效比。其144引脚TQFP封装提供了充足的I/O资源,适合中等复杂度的系统集成。整体而言,该器件在灵活性、性能和集成度之间取得了良好平衡,是早期FPGA技术发展的重要代表之一。

应用

EPF10K20TC144-4因其强大的逻辑实现能力和丰富的I/O资源,被广泛应用于多个工业和技术领域。在通信系统中,常用于协议转换、接口桥接(如UART、SPI、I2C实现)、帧同步和编码解码等功能模块的设计,尤其适合需要定制化逻辑处理的通信前端设备。
  在工业自动化与控制领域,该芯片常作为主控逻辑单元,用于实现PLC(可编程逻辑控制器)的核心逻辑、电机控制时序生成、传感器信号预处理以及人机界面(HMI)的逻辑协调。其高可靠性和抗干扰能力使其适用于恶劣工业环境下的控制系统。
  消费电子产品中,EPF10K20TC144-4曾用于老式打印机、扫描仪、数码相机和多媒体设备中的图像处理流水线控制、显示驱动逻辑和外设接口管理。由于其支持多I/O和时序精确控制,非常适合需要精确时序协调的设备。
  在计算机外设和接口扩展应用中,该器件可用于实现ISA或PCI总线接口逻辑、DMA控制器、中断控制器等,帮助系统扩展功能模块。同时,也常用于原型验证平台和教学实验系统中,作为学生学习数字逻辑设计、Verilog/VHDL编程和FPGA开发的实践平台。
  此外,该芯片还被用于军事和航空航天领域的非关键子系统中,执行特定逻辑功能或信号调理任务。虽然现已逐步退出主流市场,但在系统升级受限或备件替换需求下,仍有一定存量应用场景。

替代型号

EPF10K20RC240-4
  EPF10K30TC144-4
  EPF10K10TC100-4
  Cyclone EP1C3T144C7N

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EPF10K20TC144-4参数

  • 产品培训模块Three Reasons to Use FPGA's in Industrial Designs
  • 标准包装60
  • 类别集成电路 (IC)
  • 家庭嵌入式 - FPGA(现场可编程门阵列)
  • 系列FLEX-10K®
  • LAB/CLB数144
  • 逻辑元件/单元数1152
  • RAM 位总计12288
  • 输入/输出数102
  • 门数63000
  • 电源电压4.75 V ~ 5.25 V
  • 安装类型表面贴装
  • 工作温度0°C ~ 85°C
  • 封装/外壳144-LQFP
  • 供应商设备封装144-TQFP(20x20)
  • 其它名称544-2218