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XC4003E-2PC84I 发布时间 时间:2025/10/31 2:20:42 查看 阅读:12

XC4003E-2PC84I是Xilinx公司推出的一款基于FPGA(现场可编程门阵列)技术的集成电路器件,属于Xilinx早期的XC4000系列。该系列在1990年代中后期广泛应用于通信、工业控制、图像处理以及原型验证等领域,代表了当时较为先进的可编程逻辑技术。XC4000系列采用CMOS工艺制造,支持高密度逻辑集成和灵活的系统设计。XC4003E作为该系列中的中等规模型号,适用于需要中等复杂度逻辑实现的应用场景。该器件的“-2”表示其速度等级为中高速,具有较短的传播延迟,适合对时序性能有一定要求的设计。“PC84”指封装形式为84引脚PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier),便于插装和焊接,常用于开发板或中小批量应用。“I”表示该器件的工业级温度范围(-40°C至+85°C),适用于工业环境下的稳定运行。XC4003E-2PC84I通过可编程逻辑块(CLB,Configurable Logic Blocks)、输入/输出模块(IOB)和互连资源实现用户自定义的数字逻辑功能,支持SRAM-based配置方式,通常需要外接配置存储器(如PROM)在上电时加载逻辑配置数据。由于其非易失性配置依赖外部存储,系统启动时间相对较长,但灵活性极高。随着技术发展,Xilinx已逐步推出更先进的Spartan、Virtex等系列替代XC4000系列,但XC4003E-2PC84I仍在部分老旧设备维护、教育研究及特定工业系统中使用。

参数

型号:XC4003E-2PC84I
  制造商:Xilinx
  系列:XC4000E
  逻辑单元数量:约3,000门(等效ASIC门)
  可配置逻辑块(CLB):包含多个CLB,每个CLB由多个触发器和查找表组成
  用户I/O数量:最多68个
  封装类型:84引脚PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier)
  工作电压:5V ± 5%
  速度等级:-2(典型传播延迟约为2ns)
  工作温度范围:-40°C 至 +85°C
  制造工艺:CMOS
  配置方式:SRAM-based,需外部配置存储器
  配置接口:支持主从模式串行/并行配置
  互连架构:分段式通用互连矩阵(General Interconnect Matrix)
  时钟管理:支持全局时钟网络,具备低偏斜特性

特性

XC4003E-2PC84I的核心特性之一是其基于SRAM的可编程架构,允许用户多次重复编程和重构逻辑功能,极大提升了设计灵活性和调试效率。每个可配置逻辑块(CLB)包含组合逻辑单元(通常为查找表结构)和可选的存储元件(如D触发器),能够实现复杂的组合与时序逻辑功能。这种模块化设计使得开发者可以通过硬件描述语言(如VHDL或Verilog)进行高层次设计综合,并利用Xilinx的开发工具链(如Foundation Series或Later ISE)完成布局布线与仿真验证。
  该器件支持多种I/O标准,具备较强的电气兼容性,能够在不同的外围接口中灵活配置驱动强度、上升下降时间及上拉/下拉电阻。输入/输出模块(IOB)支持三态控制,适用于总线结构应用。此外,其全局时钟网络设计有效降低了时钟信号的传播延迟和偏斜,提高了系统的时序稳定性,尤其适用于同步数字系统设计。
  XC4003E-2PC84I的互连资源采用分层和分段结构,提供丰富的布线通道,确保高密度逻辑连接的同时保持较低的拥塞率。尽管其布线资源相较于现代FPGA较为有限,但在当时已能满足大多数中等复杂度系统的需求。该器件支持多种配置模式,包括从PROM、微处理器或JTAG接口加载配置数据,便于实现系统级在线更新与调试。
  安全性方面,XC4003E-2PC84I不具备内置加密或防复制功能,配置数据以明文形式存储于外部存储器中,存在被逆向读取的风险。因此,在对安全性要求较高的场合需额外增加物理或软件防护措施。总体而言,该芯片在功耗、性能与成本之间取得了良好平衡,适合教学实验、原型开发及工业控制等长期稳定运行的场景。

应用

XC4003E-2PC84I广泛应用于1990年代末至2000年代初的多种电子系统中。在通信领域,它被用于实现协议转换器、数据复用/解复用逻辑、帧同步控制器等中等复杂度的数字信号处理功能。其灵活的I/O配置能力使其能够适配多种串行或并行接口标准,如RS-232、RS-485、TTL电平等,常用于嵌入式通信模块的设计。
  在工业自动化控制系统中,XC4003E-2PC84I用于构建PLC(可编程逻辑控制器)的核心逻辑单元,实现继电器控制、定时计数、状态机判断等功能。其工业级温度范围保证了在恶劣环境下的可靠运行,适用于工厂车间、电力监控等应用场景。
  该器件也常见于图像采集与处理系统中,例如用于摄像头接口的像素时序控制、FIFO缓冲管理、简单图像预处理算法的硬件加速。由于其具备足够的逻辑资源和较快的响应速度,能够实现实时视频流的初步处理任务。
  在科研与教育领域,XC4003E-2PC84I因其结构清晰、开发工具相对成熟,成为许多高校数字系统设计课程的教学平台。学生可通过该芯片学习FPGA开发流程、硬件描述语言编程、时序分析与系统集成等关键技术。此外,该器件还用于原型验证系统,帮助工程师在正式流片前验证ASIC设计的正确性。
  虽然目前已逐渐被更先进的FPGA所取代,但在一些老旧设备的维护升级、备件替换以及特定行业遗留系统中,XC4003E-2PC84I仍具有一定的应用价值。

替代型号

XC3S50-5PQ208C
  XC2C256-7PQ208C
  XC6SLX9-3FTG256C

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XC4003E-2PC84I参数

  • 标准包装15
  • 类别集成电路 (IC)
  • 家庭嵌入式 - FPGA(现场可编程门阵列)
  • 系列XC4000E/X
  • LAB/CLB数100
  • 逻辑元件/单元数238
  • RAM 位总计3200
  • 输入/输出数61
  • 门数3000
  • 电源电压4.5 V ~ 5.5 V
  • 安装类型表面贴装
  • 工作温度-40°C ~ 100°C
  • 封装/外壳84-LCC(J 形引线)
  • 供应商设备封装84-PLCC