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XC2064-70PC68C 发布时间 时间:2025/10/31 13:44:37 查看 阅读:18

XC2064-70PC68C是一款由Xilinx公司推出的早期现场可编程门阵列(FPGA)器件,属于XC2000系列中的XC2064型号。作为世界上首款商业化的FPGA,XC2064在电子设计自动化和可编程逻辑发展史上具有里程碑意义。该器件于1985年推出,采用了CMOS SRAM工艺制造,允许用户通过配置存储器中的位流数据来自定义内部逻辑结构和互连路径。XC2064-70PC68C中的“70”表示其典型输入输出延迟为70纳秒,“PC68”代表其采用68引脚塑料双列直插式封装(PDIP),适用于原型设计和中小规模的数字系统集成。该芯片主要面向通信、工业控制、测试设备和原型验证等应用领域。
  XC2064的基本架构由可配置逻辑块(CLB)、可编程互连资源和输入/输出模块组成。每个CLB包含组合逻辑和触发器,支持实现基本的逻辑函数与时序电路。虽然与现代FPGA相比,其资源极为有限——仅包含64个逻辑单元和少量的互连资源——但其设计理念奠定了后续FPGA发展的基础。XC2064-70PC68C无需特殊编程电压,支持在线重配置,极大提升了设计灵活性。此外,该器件工作电压通常为5V,兼容TTL电平,便于与当时的主流数字电路接口对接。由于其历史悠久,目前已停产,但在一些复古计算项目、教育演示和历史研究中仍有使用价值。

参数

制造商:Xilinx
  产品系列:XC2000
  逻辑单元数量:64 CLBs
  封装类型:68-pin PDIP (Plastic Dual In-line Package)
  速度等级:70 ns typical pin-to-pin delay
  工作电压:5V ±5%
  工作温度范围:0°C 至 70°C
  制造工艺:CMOS SRAM
  I/O数量:约58个可编程I/O
  配置方式:外部串行配置PROM加载

特性

XC2064-70PC68C的核心特性在于其开创性的可编程逻辑架构,标志着从固定功能逻辑器件向用户可定制逻辑的重大转变。该器件采用基于SRAM的配置技术,使得逻辑功能可以通过重新加载位流数据进行动态重构,这一特性在当时是革命性的。每个可配置逻辑块(CLB)能够实现基本的布尔函数、算术运算以及带有寄存器的时序逻辑,支持组合和时序电路的设计。CLB之间通过高度灵活的可编程互连矩阵连接,允许用户根据设计需求建立复杂的信号路径,尽管互连延迟和布线拥塞在复杂设计中可能成为限制因素。
  该芯片的I/O模块支持双向传输,并可配置为输入、输出或三态模式,兼容TTL电平标准,确保与当时广泛使用的数字集成电路无缝对接。由于采用5V CMOS工艺,XC2064在功耗方面相对较高,但在当时的工艺条件下仍具备良好的抗噪能力和稳定性。其68引脚PDIP封装便于手工焊接和实验板搭建,特别适合研发初期的原型验证和教学演示。
  XC2064-70PC68C需要外部非易失性存储器(如Xilinx配套的配置PROM)来存储配置数据,上电时自动加载至FPGA内部SRAM单元。这种机制虽然增加了外围元件数量,但也提供了配置更新的便利性。设计工具链方面,Xilinx提供了早期版本的开发软件,支持原理图输入和简单的逻辑综合,为工程师提供了从设计到实现的完整流程。尽管缺乏现代FPGA中的嵌入式存储器、乘法器或高速收发器等高级资源,XC2064的模块化架构和可重用性理念深刻影响了后续FPGA的发展方向。
  值得注意的是,XC2064-70PC68C不具备内部配置存储,断电后配置信息丢失,因此属于“掉电非易失”型器件。其70ns的速度等级意味着适用于中低速数字系统,无法胜任高频时钟应用。然而,在其发布时代,这一性能已足以满足多数控制逻辑和接口转换需求。总体而言,XC2064-70PC68C不仅是一项技术产品,更是推动电子设计方法变革的重要载体,为现代可编程逻辑器件的发展铺平了道路。

应用

XC2064-70PC68C主要用于1980年代末至1990年代初的各类数字系统原型开发、接口逻辑实现和专用控制电路设计。由于其可编程特性,它被广泛应用于通信设备中,用于实现协议转换、串并转换以及时序控制逻辑。例如,在早期的数据采集系统中,XC2064可用于协调A/D转换器、D/A转换器与微处理器之间的数据传输时序,充当状态机控制器的角色。
  在工业自动化领域,该器件常被用来构建定制化的PLC(可编程逻辑控制器)核心或实现复杂的继电器替代逻辑,减少传统硬连线电路的复杂性和维护成本。其灵活性使其成为测试与测量仪器中的理想选择,例如在逻辑分析仪或示波器中实现触发控制、数据缓冲和地址译码等功能。
  教育和科研机构也广泛采用XC2064-70PC68C作为教学平台,帮助学生理解数字逻辑设计、状态机理论和FPGA工作原理。其直观的架构和相对简单的开发流程降低了学习门槛,促进了可编程逻辑技术的普及。
  此外,该芯片还被用于军事和航空航天领域的低复杂度任务关键系统,尤其是在需要高可靠性和可修复性的场合。尽管其性能有限,但在特定环境中仍能提供优于ASIC的快速部署能力。如今,XC2064-70PC68C已退出主流市场,但在复古计算社区和硬件历史研究中仍具收藏和研究价值,常用于复刻早期计算机系统或展示FPGA技术演进历程。

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