时间:2025/10/30 23:16:58
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XC3164-4PC84I 是 Xilinx 公司推出的一款基于可编程门阵列(FPGA)技术的高性能集成电路,属于早期的 XC3100 系列产品。该器件于上世纪90年代初发布,是Xilinx在FPGA市场中奠定领先地位的重要产品之一。XC3164-4PC84I 采用静态CMOS工艺制造,具备低功耗、高集成度和灵活可编程的特点,适用于多种数字逻辑设计场景。其架构由可配置逻辑块(CLB, Configurable Logic Block)、可编程输入/输出块(IOB, Input/Output Block)以及片上互连资源组成,允许用户通过硬件描述语言(如VHDL或Verilog)实现自定义的组合和时序逻辑功能。该芯片支持在系统编程(In-System Programmability),并且可通过专用配置PROM进行上电自动加载。封装形式为84引脚PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier),便于焊接与更换,在当时的工业控制、通信接口、原型验证系统中广泛应用。
该型号中的‘4’表示其传播延迟为4ns,属于该系列中的高速版本,适合对时序要求较高的应用。后缀‘I’表明其工作温度范围符合工业级标准(-40°C 至 +85°C),使其能够在恶劣环境下稳定运行,适用于工业自动化、军事和航空航天等对可靠性要求较高的领域。尽管该芯片已逐渐被更先进的Spartan或Artix系列所取代,但由于其稳定性与成熟的设计生态,仍在一些老旧系统的维护与升级中发挥着作用。
型号:XC3164-4PC84I
制造商:Xilinx
系列:XC3100
逻辑单元数量:约128个CLB(64个Slice)
可用门数:约64,000门
最大系统门密度:64K gates
I/O引脚数:68
传播延迟(tpd):4ns
工作电压:5V ±10%
工作温度范围:-40°C 至 +85°C
存储温度范围:-65°C 至 +150°C
封装类型:84-pin PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier)
配置方式:串行PROM、从属并行、JTAG
互连架构:分段式通用布线矩阵
电源功耗:典型值约200mW(取决于使用率)
时钟管理:支持全局时钟网络
XC3164-4PC84I 的核心架构基于二维阵列式的可编程逻辑结构,每个可配置逻辑块(CLB)包含多个查找表(LUT)和触发器,能够实现复杂的组合逻辑与同步时序逻辑功能。其内部互连资源采用分级布线策略,包括本地连线、区域连线和全局驱动线,确保信号可以在芯片内高效传输,同时减少路径延迟。这种灵活的布线机制使得设计者可以优化关键路径,提升整体性能。该器件支持多时钟输入,并配备专用的全局缓冲器以驱动高扇出信号(如时钟、复位),有效降低时钟偏移(skew),提高系统的时序一致性。
该芯片采用非易失性配置存储技术,需外接配置PROM(如Xilinx XC1700系列)实现上电自动加载,也支持通过JTAG接口进行调试和在线编程,极大地方便了开发过程中的迭代测试。此外,XC3164-4PC84I 提供了强大的I/O灵活性,每个IOB均可独立配置为输入、输出或双向模式,并支持多种电平标准(主要为TTL/CMOS兼容)。所有I/O引脚均具备可编程上拉/下拉电阻和驱动强度控制,增强了对外部电路的适应能力。
安全性方面,该器件支持配置加密和读保护功能,防止设计被非法复制或逆向工程。虽然其容量相较于现代FPGA较小,但在当时代表了先进水平,广泛用于通信协议转换器、数据采集系统、工业控制器及教学实验平台。其工业级温度规格保证了在极端环境下的长期稳定性,适合部署于户外设备或车载系统中。Xilinx为其提供了完整的开发工具链支持,包括Foundation Series软件、逻辑综合器和仿真工具,使开发者能够完成从设计输入到下载验证的全流程操作。
XC3164-4PC84I 被广泛应用于多个技术领域,尤其在需要定制化数字逻辑且对可靠性要求较高的场合表现突出。典型应用包括工业自动化控制系统,例如PLC扩展模块、运动控制器和传感器接口单元,其中FPGA用于实现高速I/O处理、脉冲计数、PWM生成等功能。在通信领域,该芯片常用于协议转换器设计,如将RS-232、RS-485与TTL电平之间进行转换,或实现HDLC、SPI、I2C等串行协议的硬件级解析。由于其可重构特性,也被用作原型验证平台,帮助工程师在ASIC流片前验证数字电路设计方案。
在军事与航空航天领域,因其具备工业级温度适应性和较高抗干扰能力,XC3164-4PC84I 被用于雷达信号预处理、飞行控制逻辑单元和遥测数据编码器等子系统中。教育机构则利用该芯片开展数字系统课程教学,学生可通过实际编程掌握状态机设计、时序分析和硬件描述语言的应用技巧。此外,它还出现在一些老旧医疗设备、测试仪器和嵌入式测试平台上,承担主控逻辑或接口桥接任务。尽管目前已停产,但仍有大量备件用于系统维护和替代升级。
XC3164A-4PC84C, XC3164A-4PC84I, XC3164-4PQ100I