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XC2S50E-5TQ144I 发布时间 时间:2025/10/30 3:43:51 查看 阅读:11

XC2S50E-5TQ144I是Xilinx公司推出的Spartan-3E系列中的一款现场可编程门阵列(FPGA)芯片。该器件基于先进的90纳米工艺技术制造,专为成本敏感型和高性价比应用而设计,广泛应用于通信、消费电子、工业控制和嵌入式系统等领域。XC2S50E属于Spartan-3E子系列,其逻辑资源适中,适合中等规模的数字逻辑设计。该芯片采用144引脚的TQFP(Thin Quad Flat Package)封装形式,工作温度范围为工业级(-40°C至+100°C),标识中的'I'表示工业级温度特性,'5'代表速度等级为-5,即具有中等偏快的传播延迟性能,适合对时序有一定要求但不极端的应用场景。
  Spartan-3E架构包含可配置逻辑块(CLB)、片上Block RAM、数字时钟管理器(DCM)、输入/输出块(IOB)以及乘法器等专用硬件模块。XC2S50E-5TQ144I支持多种I/O标准,包括LVTTL、LVCMOS、PCI、HSTL、SSTL等,具备良好的系统兼容性和接口灵活性。此外,该FPGA支持通过JTAG、Slave Serial或Slave Parallel模式进行配置,通常配合Xilinx的ISE Design Suite进行开发与综合,使用iMPACT工具完成编程与烧录。由于其非易失性配置存储依赖外部PROM或通过处理器引导加载,因此系统设计中需考虑配置器件的选择。尽管Xilinx已逐步转向7系列及更新的UltraScale架构,Spartan-3E系列仍因其成熟稳定、供应链充足而在许多存量项目中继续使用。

参数

型号:XC2S50E-5TQ144I
  制造商:Xilinx(现属AMD)
  系列:Spartan-3E
  逻辑单元数量:约50,000个系统门
  可用触发器数量:1,920个
  可配置逻辑块(CLB):1,200个slice
  Block RAM容量:28,672比特(共14块,每块1,800比特)
  最大用户I/O数量:100
  I/O标准支持:LVTTL, LVCMOS, PCI, HSTL, SSTL等
  速度等级:-5
  封装类型:144-TQFP(薄型四边扁平封装)
  工作温度范围:-40°C 至 +100°C
  电源电压:核心电压1.2V,I/O电压范围1.2V至3.3V可调
  时钟管理单元:包含2个数字时钟管理器(DCM)
  专用乘法器数量:4个18x18位硬件乘法器
  配置方式:支持JTAG、Slave Serial、Slave Parallel、SelectMAP等

特性

XC2S50E-5TQ144I具备多项关键特性,使其在中低端FPGA市场中具有较强竞争力。首先,其基于90nm CMOS工艺实现的低功耗架构,在保证性能的同时有效控制了动态与静态功耗,适用于对能效有一定要求的便携式或远程设备。其次,该器件集成了多个数字时钟管理器(DCM),能够实现时钟去抖、频率合成、相位调整和零延迟缓冲等功能,极大增强了时序控制能力,有助于满足复杂同步系统的设计需求。此外,其丰富的I/O功能支持多种电平标准和热插拔保护,允许直接连接不同电压域的外围器件,减少电平转换电路的设计复杂度。
  该芯片还内置了多达14块分布式Block RAM,总容量接近29Kbit,可用于构建FIFO、缓存、状态机或小型数据存储区,显著提升系统集成度。同时,集成的四个18x18位硬件乘法器为数字信号处理任务提供了基础加速能力,适用于滤波、FFT预处理等轻量级DSP应用。安全性方面,XC2S50E支持配置加密和读出保护机制,防止知识产权被非法复制。在可配置性上,支持多种配置模式,便于与微控制器、DSP或其他主控芯片协同工作,实现灵活的系统启动策略。最后,得益于Xilinx成熟的开发工具链和丰富的IP核库,开发者可以快速完成从设计输入到下载验证的全流程,缩短产品上市周期。这些特性共同构成了XC2S50E-5TQ144I在教育、原型验证和工业控制领域长期受欢迎的基础。

应用

XC2S50E-5TQ144I广泛应用于多个技术领域。在通信接口扩展方面,常用于实现UART、SPI、I2C、CAN、Ethernet MAC等协议的硬件逻辑,尤其适合需要多通道串行通信的工控设备。在视频处理领域,可用于VGA时序生成、图像缩放、色彩空间转换等基础操作,常见于教学实验平台或监控前端设备。工业自动化中,该芯片可用于PLC逻辑控制、电机驱动时序生成、编码器解码以及多轴协调控制等实时性要求较高的场景。
  此外,由于其具备一定的并行处理能力和可重构特性,XC2S50E也常被用于科研与教学实验平台,帮助学生理解数字逻辑、状态机设计、软核处理器(如MicroBlaze)部署等概念。在嵌入式系统中,它可作为协处理器加速特定算法,例如CRC校验、数据打包解包、报文过滤等任务。一些消费类电子产品利用该FPGA实现按键扫描矩阵、LED驱动控制或触摸屏接口桥接。另外,在测试测量仪器中,该器件可用于高速数据采集控制逻辑、触发判断和波形生成模块。虽然其性能无法满足现代高性能计算需求,但在中低速、定制化逻辑密集型应用中依然表现出良好的适应性和可靠性。

替代型号

[
   "XC3S50A-5TQ144C",
   "XC3S100E-5TQ144C",
   "XC6SLX9-3TQG144C"
  ]

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