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XCV100E-8CS144C 发布时间 时间:2025/10/31 5:15:33 查看 阅读:9

XCV100E-8CS144C是赛灵思(Xilinx)公司推出的一款基于现场可编程门阵列(FPGA)技术的高性能可编程逻辑器件,属于Virtex-E系列。该器件于20世纪末至21世纪初广泛应用于通信、工业控制、图像处理和高端数字系统设计中。Virtex-E系列在前代Virtex架构的基础上进行了优化,提升了逻辑密度、性能和资源集成度,适用于需要高密度逻辑实现与较强数据处理能力的应用场景。XCV100E型号中的“100”表示其等效逻辑门数约为100万门,具备丰富的可编程逻辑单元(CLB)、输入输出引脚以及嵌入式块状RAM资源。后缀“-8”代表该器件的速度等级为8ns,意味着其关键路径延迟较低,适合对时序要求较高的高速设计。“CS144”指封装形式为144引脚的薄型小外形封装(TQFP),具有较小的封装尺寸和良好的电气性能,适合空间受限但需较高I/O密度的设计。“C”表示商业级温度范围(0°C 至 85°C),适用于常温工作环境下的非工业或非军事用途。作为一款经典FPGA,XCV100E-8CS144C支持多种I/O标准,具备灵活的时钟管理模块(如DLL延迟锁相环),可用于实现复杂的同步逻辑与时钟域转换。尽管该芯片已逐步被后续的Virtex-II及更先进的7系列、UltraScale系列所取代,但在一些老旧系统维护、教学实验平台或特定工业设备升级中仍具应用价值。

参数

型号:XCV100E-8CS144C
  制造商:Xilinx
  系列:Virtex-E
  逻辑单元数量:约100万门级
  配置单元(CLB):4,320个触发器,1,440个逻辑块
  可用用户I/O数量:108
  块状RAM容量:320Kbit
  最大系统时钟频率:约133MHz(典型值)
  速度等级:-8(8ns周期)
  封装类型:144引脚TQFP(Thin Quad Flat Package)
  工作温度范围:0°C 至 85°C(商业级)
  供电电压:2.5V核心电压,I/O支持3.3V/2.5V等多种电平
  配置方式:支持串行PROM、并行加载、JTAG在线配置
  查找表(LUT)数量:约2,880个4输入LUT

特性

Virtex-E系列FPGA采用0.22微米CMOS工艺制造,具备较高的逻辑集成度和性能表现,XCV100E-8CS144C在此基础上提供了良好的资源平衡性,适用于中等规模的复杂数字系统设计。其内部结构由可配置逻辑块(CLB)、输入输出块(IOB)、块状RAM(Block RAM)以及时钟分布网络组成。每个CLB包含多个切片(Slice),每个切片内含两个4输入查找表(LUT)和触发器,能够高效实现组合逻辑和时序逻辑功能。这些资源通过高度可编程的互连矩阵连接,允许用户自定义信号路径,从而构建任意数字电路。
  该器件内置多达320Kbit的块状RAM,分为多个独立的16Kbit存储块,可用于实现双端口RAM、FIFO缓存、状态机表或小型程序存储器,在通信协议处理或图像帧缓冲等应用中尤为有用。此外,片上还集成了数字延迟锁相环(DLL),可实现时钟去偏斜、频率合成、相位调整等功能,有效提升系统的时钟稳定性和同步性能。对于多时钟域设计,DLL支持自动校准机制,确保在不同工作条件下保持精确的时序关系。
  I/O方面,XCV100E-8CS144C提供多达108个用户可用I/O引脚,支持LVCMOS、LVTTL等多种电平标准,并可通过软件配置为输入、输出或双向模式。部分I/O还支持DDR(双倍数据速率)传输,提高数据吞吐能力。器件支持多种配置模式,包括主从串行、主从并行以及JTAG调试模式,便于系统开发与现场升级。安全性方面,支持配置加密和读回保护,防止知识产权泄露。虽然该芯片不包含硬核处理器或专用乘法器(这在后来的FPGA中成为标配),但其灵活性和成熟的设计工具链(如Xilinx ISE)使其在当时成为科研与工程领域的主流选择之一。

应用

XCV100E-8CS144C因其高逻辑密度和灵活的可编程特性,曾广泛应用于多个高科技领域。在电信基础设施中,它被用于实现ATM交换机、SDH/SONET线路接口卡、协议转换器等设备的核心逻辑控制与数据路径处理。由于其支持高速I/O和块状RAM,适合进行信元缓冲、头字段解析和流量调度等任务。在图像处理系统中,该芯片可用于视频采集前端的时序生成、像素数据缓存、色彩空间转换或简单的边缘检测算法实现,常见于医疗成像设备、工业相机控制器或早期高清显示驱动板中。
  在自动化与工业控制领域,XCV100E-8CS144C常被用作PLC(可编程逻辑控制器)的协处理器或运动控制卡的核心,执行多轴插补运算、PWM波形生成、编码器信号解码等实时控制任务。其低延迟特性和可靠的时钟管理能力保证了控制系统的时间确定性。此外,该器件也出现在测试与测量仪器中,例如逻辑分析仪、信号发生器或频谱监测设备,用于高速数据采集、触发判断和数据预处理,减轻主机CPU负担。
  科研与教育机构也将其用于FPGA教学实验平台和原型验证系统,帮助学生理解硬件描述语言(如Verilog或VHDL)与数字系统架构之间的关系。尽管目前已停产且不再推荐用于新设计,但在设备维修、备件替换或遗留系统维护项目中仍有实际需求。许多原始设备制造商(OEM)仍在使用库存或二手市场渠道获取该芯片以维持生产线运行。

替代型号

XC2V1000-6CS144C
  XCV150E-7CG144C
  XC3S1500-5FG456C

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XCV100E-8CS144C参数

  • 标准包装198
  • 类别集成电路 (IC)
  • 家庭嵌入式 - FPGA(现场可编程门阵列)
  • 系列Virtex®-E
  • LAB/CLB数600
  • 逻辑元件/单元数2700
  • RAM 位总计81920
  • 输入/输出数94
  • 门数128236
  • 电源电压1.71 V ~ 1.89 V
  • 安装类型表面贴装
  • 工作温度0°C ~ 85°C
  • 封装/外壳144-TFBGA,CSPBGA
  • 供应商设备封装144-LCSBGA(12x12)