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XCV50E-5PQ240I 发布时间 时间:2025/10/30 3:20:28 查看 阅读:21

XCV50E-5PQ240I 是 Xilinx 公司推出的一款基于 FPGA(现场可编程门阵列)架构的高性能可编程逻辑器件,属于 Virtex-II 系列产品。该芯片采用先进的 0.15 微米 CMOS 工艺制造,具有高密度逻辑单元、丰富的 I/O 资源和强大的系统集成能力,适用于复杂数字系统的设计与实现。XCV50E-5PQ240I 封装形式为 PQFP-240(Plastic Quad Flat Package),具备良好的散热性能和电气特性,适合在工业控制、通信设备、图像处理以及航空航天等领域中使用。该器件支持多种 I/O 标准,包括 LVTTL、LVCMOS、HSTL、SSTL 等,能够灵活地与外部电路进行接口连接。此外,它还集成了片上时钟管理模块(DCM - Digital Clock Manager),可实现时钟频率的倍频、分频、相位调整和抖动滤除等功能,提升了系统时序的稳定性与精度。
  XCV50E-5PQ240I 的“-5”表示其速度等级为 -5,意味着该器件具有较快的传播延迟和较高的工作频率,适合对时序要求较高的高速应用场合。器件的工作温度范围标定为工业级(-40°C 至 +85°C),因此能够在恶劣环境条件下稳定运行。作为早期高端 FPGA 的代表之一,XCV50E 在当时广泛应用于需要大量并行处理能力和高度定制化逻辑设计的场景中。尽管目前已有更新的 FPGA 架构推出,但 XCV50E 系列仍在一些 legacy 系统维护和特定领域中继续使用。

参数

型号:XCV50E-5PQ240I
  制造商:Xilinx
  系列:Virtex-II
  逻辑单元数量:约 50,000 门级等效
  系统门数:50,000 gates
  可用逻辑单元(CLB):若干个 Configurable Logic Blocks
  块 RAM 容量:约 256 Kbits
  最大用户 I/O 数量:173
  封装类型:PQFP-240
  引脚数:240
  工作电压:2.5V(核心电压),3.3V/2.5V/1.8V(I/O 电压)
  速度等级:-5
  工作温度范围:-40°C 至 +85°C
  工艺技术:0.15 μm CMOS
  时钟管理单元(DCM):支持多个 DCM 模块,用于时钟合成与同步
  支持的 I/O 标准:LVTTL, LVCMOS, HSTL, SSTL, GTL, GTLP 等

特性

XCV50E-5PQ240I 具备多项先进特性,使其成为当时高性能 FPGA 设计中的重要选择。首先,该器件采用了基于查找表(LUT)结构的可配置逻辑块(CLB),每个 CLB 包含多个触发器和组合逻辑资源,支持复杂的组合与时序逻辑功能实现。这种架构允许用户通过 HDL(如 VHDL 或 Verilog)进行高度灵活的功能定义,并可在开发过程中反复编程验证,极大提高了设计效率。
  其次,XCV50E 集成了多达 256 Kbit 的块状 RAM 资源,分布在多个独立的 18Kbit 或 4Kbit 存储块中,可用于构建 FIFO、缓存、状态机或小型数据存储单元,在不占用额外逻辑资源的前提下提升系统性能。这些 RAM 块支持双端口访问模式,允许同时读写操作,特别适用于图像处理或多通道数据流管理。
  再者,该 FPGA 提供了多达 173 个用户可编程 I/O 引脚,支持多种电平标准和接口协议,包括但不限于 PCI、LVDS(需外部电阻)、SPI、I2C 和 UART 等,便于与各类外设和处理器协同工作。所有 I/O 均具备可编程驱动强度和上拉/下拉电阻配置功能,增强了信号完整性与抗干扰能力。
  另一个关键特性是内置的数字时钟管理器(DCM),每个芯片配备多个 DCM 单元,能够对输入时钟进行精确的倍频、分频、移相和去抖处理。这一功能使得系统可以生成内部高频时钟以提高运算速度,或对不同模块提供相位对齐的时钟信号,有效解决跨时钟域问题。
  此外,XCV50E 支持边界扫描测试(IEEE 1149.1 JTAG 标准),便于生产测试与在线调试。其非易失性配置存储机制依赖于外部 PROM 或配置控制器,上电后自动加载比特流完成初始化。整体架构支持部分重配置功能(在某些条件下),允许动态修改部分逻辑而不影响其余电路运行,提升了系统的灵活性与响应能力。

应用

XCV50E-5PQ240I 广泛应用于多个高要求的技术领域。在通信基础设施中,它常被用于实现高速数据包处理、协议转换、信道编码(如 Turbo 编码、卷积编码)以及光传输网络中的映射与解映射功能。由于其强大的并行处理能力和低延迟特性,非常适合构建 ATM 交换机、SDH/SONET 复用设备和基站基带处理单元。
  在图像与视频处理领域,该 FPGA 可承担实时图像采集、滤波、边缘检测、色彩空间转换及压缩编码(如 JPEG)等任务。利用其内部 RAM 和并行架构,能够高效处理来自 CCD 或 CMOS 传感器的数据流,并输出至显示模块或网络接口。
  工业自动化方面,XCV50E 被用于运动控制卡、PLC 扩展模块和多轴伺服驱动系统中,执行高速脉冲生成、位置反馈采集和 PID 控制算法。其确定性延迟和可预测的行为使其成为硬实时控制系统中的理想选择。
  此外,在军事与航空航天领域,该器件用于雷达信号预处理、电子战系统和飞行控制计算机中,得益于其宽温工作能力和抗辐射设计(在封装级别有一定防护)。科研仪器如高能物理探测器前端采集系统也采用此类 FPGA 进行事件触发与数据聚合。
  最后,在原型验证平台和 ASIC 前仿系统中,XCV50E 经常作为目标芯片的功能模拟载体,帮助设计团队在流片前完成软硬件联合验证,显著降低开发风险与成本。

替代型号

XC2V50-5PQ240I
  XCV50-5PQ240C

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