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EPF10K50GC403-4 发布时间 时间:2025/12/27 13:55:53 查看 阅读:11

EPF10K50GC403-4是Altera公司(现为Intel Programmable Solutions Group)推出的FLEX 10K系列中的一款现场可编程门阵列(FPGA)器件。该系列是基于SRAM工艺的可编程逻辑器件,采用查找表(LUT)架构,能够实现复杂的数字逻辑功能。EPF10K50GC403-4中的‘EPF’代表可擦写可编程器件,‘10K’表示属于FLEX 10K系列,‘50’表示其等效逻辑单元约为5万门,具备较高的集成度和灵活性。该器件封装形式为403引脚的GCBGA(Grid Array),适用于需要高密度逻辑集成和中等规模复杂度的应用场景。由于其支持多次编程和配置,适合原型设计、通信接口转换、工业控制以及嵌入式系统开发等应用领域。FLEX 10K系列引入了嵌入式阵列块(EAB, Embedded Array Block),可用于实现RAM、FIFO或乘法器等复杂功能,增强了数据处理能力。该芯片需外部配置器件(如EPC1或EPCS系列)在上电时加载配置数据,支持多种I/O标准,包括LVTTL、LVCMOS等,便于与外围设备接口兼容。尽管该型号已逐步被后续的Cyclone、Arria和Stratix系列所取代,但在一些老旧工业设备和遗留系统中仍可见其应用。

参数

型号:EPF10K50GC403-4
  制造商:Altera (现 Intel)
  系列:FLEX 10K
  逻辑单元(LEs):约50000门级等效
  嵌入式阵列块(EAB):8个
  可用用户I/O数:325
  封装类型:403-pin GCBGA
  工作电压:5V ±5%
  最大时钟频率:约100 MHz(取决于设计和布线)
  传播延迟:典型值4ns
  配置方式:被动串行(PS)、主动串行(AS)、JTAG
  配置存储器支持:EPC1, EPC2, EPCS 等系列
  工作温度范围:商业级(0°C 至 70°C)或工业级(-40°C 至 85°C)
  制造工艺:SRAM-based CMOS 工艺

特性

FLEX 10K系列采用了多层金属互连的SRAM工艺,使得EPF10K50GC403-4具备良好的性能和可重构性。其核心架构由逻辑阵列块(LAB, Logic Array Block)和嵌入式阵列块(EAB)组成。每个LAB包含多个逻辑单元(LE),每个LE由一个4输入查找表(LUT)、可编程触发器和本地高速互联线路构成,能够灵活实现组合逻辑和时序逻辑功能。这种结构允许高效的逻辑综合与布局布线,提升设计密度和运行速度。
  该芯片的EAB模块是其一大亮点,每个EAB可提供约2048位双端口RAM,可用于构建FIFO缓冲区、状态机表、小型数据存储或数字信号处理中的系数存储。在实现DSP功能时,EAB可协助完成乘法运算或滤波器系数存储,显著增强系统处理能力。此外,EAB支持异步和同步读写模式,适应多种应用场景。
  I/O引脚方面,EPF10K50GC403-4提供了多达325个用户可编程I/O,支持多种电平标准,包括5V TTL、3.3V LVCMOS等,具有可编程驱动强度和上拉/下拉电阻选项,提升了与其他外设的兼容性。所有I/O均支持三态控制,便于总线结构的设计。
  该器件支持多种配置模式,包括主动串行、被动串行和JTAG模式。通过JTAG接口,不仅可进行编程下载,还可实现在线调试和边界扫描测试,极大地方便了系统开发与故障排查。此外,它支持热插拔和多电压系统中的上电顺序管理,增强了系统的可靠性。
  由于基于SRAM工艺,该芯片不具备非易失性,每次上电后需从外部配置器件重新加载配置数据。因此,在系统设计中必须配备相应的配置存储器(如EPC1441或EPCS系列),并确保配置电路稳定可靠。虽然存在掉电丢失配置的问题,但这也带来了可重复编程的优势,非常适合研发阶段的快速迭代和现场升级。

应用

EPF10K50GC403-4广泛应用于需要中高端可编程逻辑能力的工业控制系统、通信设备、测试仪器和图像处理平台。在通信领域,常用于协议转换、接口桥接(如PCI-to-Local Bus、UART扩展、以太网MAC层实现)等任务,得益于其高I/O数量和灵活的逻辑资源,能有效整合多个接口功能于单一芯片中,降低系统复杂度和成本。
  在工业自动化中,该器件可用于PLC控制器、运动控制卡或传感器信号调理模块,利用其并行处理能力和实时响应特性,实现高速逻辑控制和状态监测。同时,其EAB资源可用于存储校准参数或历史数据记录,提升系统智能化水平。
  在视频和图像处理应用中,EPF10K50GC403-4可实现像素数据缓存、帧同步、色彩空间转换等功能。例如,在早期的视频采集卡中,该芯片负责将模拟视频信号数字化后的数据流进行格式转换和缓冲,再传送给主处理器或显示模块。
  此外,该器件也常用于教学实验平台和科研项目中,作为学习FPGA设计、Verilog/VHDL语言和数字系统架构的理想载体。由于其开发工具链成熟(如Quartus II软件支持),设计者可以方便地进行综合、仿真、布局布线和下载验证。
  尽管该型号已停产多年,但在维护旧有设备、替代老旧ASIC或ASSP芯片时仍有实际价值。尤其在军工、航空航天等长生命周期系统中,仍可能遇到使用该芯片的设备需要维修或仿制的情况。

替代型号

EP2C5Q208C8N
  EP4CE22F17C8N
  XC3S50A-4VQG100C

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