وبلاگ شرکت در مورد Xilinx XA7S50-1CSGA324I قابلیت اطمینان بالا اسپارتان-7 XA اتومبیل FPGA

شركت الکترونيک شينزين مينگجيادا توليد و بازيافت شيليکسXA7S50-1CSGA324Iتراشه Spartan-7 XA با قابلیت اطمینان بالا

زيلينکسXA7S50-1CSGA324Iیک آرایه دروازه قابل برنامه ریزی میدان (FPGA) درجه صنعتی / درجه حرارت گسترده است که متعلق به خط فرعی محصول سری Spartan-7 است. با تکنولوژی پیشرفته فرآیند 28nm ،تخصیص متوازن منابع، قابلیت اطمینان بالا و مصرف انرژی کم، به طور گسترده ای برای برنامه های کاربردی مانند کنترل صنعتی مناسب است.الکترونیک و ابزار خودرو که الزامات سختگیرانه ای برای سازگاری با محیط زیست و کنترل هزینه دارند، که آن را به یک انتخاب مقرون به صرفه برای طراحی منطق در مقیاس کوچک و متوسط تبدیل می کند.

I. موقعیت مرکزی و تجزیه و تحلیل مدلXA7S50-1CSGA324I

نام مدل XA7S50-1CSGA324I مشخصات اصلی دستگاه را خلاصه می کند و موقعیت عملکردی و سناریوهای قابل استفاده آن را به وضوح تعریف می کند، همانطور که در زیر تجزیه و تحلیل شده است:

- XA: نشان دهنده درجه حرارت گسترده است، سازگار با کاربردهای خودرو و صنعتی، پشتیبانی از طیف گسترده ای از دمای عملیاتی و اطمینان از عملکرد پایدار در محیط های خشن؛

- 7S50: متعلق به سری Spartan-7/Artix-7 است، با منابع منطق هسته ای حدود 50K سلول های منطق، برای سناریوهای کنترل منطق کوچک و متوسط قرار داده شده است.

- -1: شناسه درجه سرعت، نشان دهنده درجه عملکرد بالا است که قادر به پاسخگویی به الزامات کنترل و پردازش سیگنال در زمان واقعی در اکثر سناریوهای صنعتی است.

- CSGA324: مشخصات بسته، یک آرایه 324 پین سرامیکی ستون شبکه (CSGA) ، ارائه عملکرد تبعید حرارتی عالی و ثبات مکانیکی؛

- I: درجه حرارت درجه صنعتی، پاسخگویی به نیازهای وسیع دمای کاربردهای صنعتی و اطمینان از قابلیت اطمینان دستگاه در دمای شدید.

درXA7S50-1CSGA324Iبه عنوان یک FPGA کم هزینه، با قابلیت اطمینان بالا و کم مصرف با استفاده از قابلیت های پردازش منطق، جذب سیگنال و گسترش رابط.آن یک شکاف در بازار FPGAs صنعتی کوچک و متوسط را پر می کند، ارائه ارزش بهتر برای پول نسبت به دستگاه های Kintex-7/Virtex-7 سری بالا از برند، و مناسب برای پروژه های صنعتی و خودروهای بزرگ است.

II. مشخصات فنی دقیقXA7S50-1CSGA324I

XA7S50-1CSGA324I با استفاده از یک فرآیند 28nm HKMG (High-K Metal Gate) ساخته شده است، که یک تعادل دقیق در تخصیص منابع، کنترل مصرف برق و قابلیت های رابط را به دست می آورد.پارامترهای اصلی خاص این هستند::

1منابع فرآیند و منطق

- فرآیند گره: فرآیند 28nm HKMG، ارائه مصرف انرژی تقریبا 50٪ کمتر در مقایسه با نسل قبلی.که آن را برای کاربردهای باتری و سیستم های جاسازی شده مناسب می کند;

- عناصر منطق (LE): 52160، کافی برای طرح های منطق پیچیده کوچک تا متوسط است، پشتیبانی از پیاده سازی سخت افزاری از توابع مانند تجزیه چند پروتکل و کنترل در زمان واقعی؛

- بلوک های منطقی قابل تنظیم (CLB): شامل 8،150 تکه، پشتیبانی از تکنولوژی Look-Up Table (LUT) 6 ورودی،که می تواند به طور انعطاف پذیر به عنوان حافظه توزیع شده برای افزایش بهره وری پردازش منطقی پیکربندی شود;

- RAM بلوکی: ظرفیت کل تقریباً 2700 کی بایت (≈2.64 MB) ، پشتیبانی از حالت دو پورت و FIFO ، مناسب برای کش داده و بوفر سیگنال بدون نیاز به تراشه های حافظه خارجی.

2پردازش سیگنال و مدیریت ساعت

- کاشی های DSP: 120 کاشی DSP را یکپارچه می کند که از عملیات ضرب 18 × 18 پشتیبانی می کند و قادر به انجام پردازش سیگنال دیجیتال متوسط پیچیده مانند فیلتر FIR و عملیات FFT است.پاسخگویی به الزامات پردازش سیگنال سنسور;

- مدیریت ساعت: مجهز به 5 کاشی مدیریت ساعت (CMT) ، یک حلقه قفل شده فاز (PLL) و یک مدیر ساعت حالت مخلوط (MMCM) را ادغام می کند، که باعث ایجاد جیتر کم می شود.سنتز فرکانس با دقت بالا برای اطمینان از ثبات زمان بندیبا حداکثر فرکانس عملیاتی 464 مگاهرتز

- منابع آنالوگ: یک ماژول XADC را ادغام می کند که از جذب و تبدیل سیگنال های آنالوگ پشتیبانی می کند و امکان اتصال مستقیم با سنسورهای صنعتی را برای ساده سازی طراحی سیستم فراهم می کند.

3رابط های I/O و بسته بندی

- تعداد پین های I/O کاربر: 210، پشتیبانی از بیش از 20 استاندارد I/O از جمله LVCMOS، LVDS و SSTL با محدوده ولتاژ 1.2V تا 3.3V،امکان اتصال انعطاف پذیر با دستگاه های محیطی مانند سنسورها، ماژول های ارتباطی و محرک ها؛

- مشخصات بسته بندی: بسته سرامیکی CSGA 324 پین، نوع نصب سطح، با یک پیچ پین منطقی که کارایی جوشاندن را با الزامات چگالی بالا متعادل می کند؛تبعید حرارتی عالی و قدرت مکانیکی بالامناسب برای محیط های صنعتی خشن که شامل لرزش و شوک است.

ابعاد بسته بندی: ارتفاع 1.5 میلی متر، با طراحی شبکه گلوله ای پایین (BSGA) ، مطابق با استانداردهای زیست محیطی RoHS 3 و مناسب برای سیستم های جاسازی شده با فضای محدود.

4مصرف برق و قابلیت اطمینان

- مصرف برق: مصرف انرژی کم در حالت خاموش؛ از طیف گسترده ای از ولتاژ تغذیه از 0.9V تا 1.05V پشتیبانی می کند؛ ولتاژ اصلی پیش فرض 1.0V است؛ مصرف انرژی می تواند در حالت کم مصرف کاهش یابد،که آن را مناسب برای دستگاه های باتری و برنامه های کاربردی جاسازی شده با قدرت کم می کند;

- محدوده دمایی: طراحی درجه صنعتی با درجه حرارت گسترده با محدوده کار از -40 °C تا 125 °C،مناسب برای محیط های دمای شدید مانند کابینت های کنترل صنعتی و کاربردهای خودرو;

- قابلیت اطمینان: قابلیت ضد تداخل عالی با پشتیبانی از تشخیص و تصحیح SEU، پاسخگویی به الزامات کار مداوم 24/7 در تجهیزات صنعتی؛در سناریوهای خاصی، با الزامات مربوطه گواهینامه AEC-Q100 برای خودرو سازگار است.

III. ویژگی های اصلی عملکردXA7S50-1CSGA324I

1. قابلیت اطمینان بالا، مناسب برای محیط های خشن

XA7S50-1CSGA324I از یک بسته سرامیکی CSGA استفاده می کند که در مقایسه با بسته های پلاستیکی استاندارد، بهره وری بیشتر از تبعید حرارتی و ثبات مکانیکی بیشتری را ارائه می دهد.که آن را قادر می سازد در محیط های صنعتی در برابر اختلالاتی مانند لرزش و نوسانات رطوبت مقاومت کند: محدوده وسیع دمای آن و مقاومت در برابر تداخل، عملکرد پایدار را در محدوده دمای شدید از -40°C تا 125°C امکان پذیر می کند.آن را به نیازهای اکثر سناریوهای صنعتی بدون نیاز به اقدامات خنک کننده اضافی، به طور قابل توجهی قابلیت اطمینان سیستم و عمر خدمت را افزایش می دهد.

2منابع متعادل و ارزش فوق العاده برای پول

این دستگاه دارای 52،160 سلول منطقی، 2.64 مگابایت بلاک رم و 120 برش DSP است که پیکربندی متوازن منابع را ارائه می دهد. It can handle simple logic control scenarios (such as UART and SPI protocol parsing) as well as moderately complex signal processing and multi-interface expansion tasks (such as industrial bus protocol conversion and sensor signal acquisition)در مقایسه با FPGAs پیشرفته، این یک مزیت هزینه واضح را ارائه می دهد، که آن را برای پروژه های صنعتی و خودروهای تولید انبوه مناسب می کند.در نتیجه به هدف طراحی " منابع کافی و هزینه های قابل کنترل " دست می یابیم..

3طراحی کم مصرف، مناسب برای کاربردهای جاسازی شده

با استفاده از فرآیند 28nm HKMG برای مصرف انرژی کم بهینه شده است، مصرف انرژی ثابت دستگاه به طور قابل توجهی کمتر از محصولات نسل قبلی است.در حالی که مصرف انرژی پویا به صورت خطی با استفاده از منطق افزایش می یابد، اطمینان از کنترل معقول مصرف برق در حالت بار کامل؛ پشتیبانی از حالت های تامین برق ولتاژ پایین مصرف انرژی را بیشتر کاهش می دهد،که آن را بسیار مناسب برای کاربردهای جاسازی شده کم مصرف مانند ابزارهای آزمایشی قابل حمل و دستگاه های باتری است، به این ترتیب طول عمر باتری دستگاه را افزایش می دهد.

IV. سناریوهای کاربردی معمولی برایXA7S50-1CSGA324I

با توجه به طیف گسترده ای از دما، مصرف انرژی پایین و مقرون به صرفهXA7S50-1CSGA324Iبه طور گسترده ای در زمینه های مختلف از جمله کاربردهای صنعتی، خودرو و پزشکی استفاده می شود. سناریوهای کاربردی معمولی به شرح زیر است:

1اتوماسیون صنعتی

به عنوان یک جزء اصلی واحدهای کنترل صنعتی، این قابلیت عملکرد کنترل منطقی برای PLC های صنعتی و کارت های کنترل حرکت را فراهم می کند.مانند دریافت سیگنال چند کانال (ABZ quadrature coding)، سیگنال های UVW Hall) ، تجزیه و تحلیل پروتکل های اتوبوس صنعتی مانند Modbus RTU / TCP و PROFIBUS، و تبادل داده های با سرعت بالا با پردازنده اصلی (به عنوان مثال ARM Cortex-M7) ،پاسخگویی به خواسته های کار مداوم 24/7 در اتوماسیون کارخانههمچنین می توان از آن برای گسترش I / O صنعتی استفاده کرد و به مشکل رابط های ناکافی در تجهیزات صنعتی رسیدگی کرد.

2بخش الکترونیک خودرو

طراحی شده برای پاسخگویی به نیازهای وسیع درجه حرارت و ارتعاش محیط خودرو، مناسب برای برنامه هایی مانند واحدهای کنترل خودرو و پردازش رابط سنسور است.از جمله کنترل الکترونیکی بدن و به دست آوردن و پردازش قبلی سیگنال های سنسورهای داخل خودرودر برخی از سناریوها با الزامات صدور گواهینامه AEC-Q100 برای خودرو سازگار است.ارائه قابلیت های کنترل منطقی پایدار و گسترش رابط برای سیستم های الکترونیکی خودرو.

3ابزار و تجهیزات پزشکی

استفاده می شود برای کنترل هسته و پردازش سیگنال در ابزارهای آزمایشی قابل حمل و ابزار صنعتی، مانند جمع آوری داده ها، فیلتر کردن سیگنال و کنترل نمایش؛ در تجهیزات پزشکی،امکان پردازش سیگنال در زمان واقعی برای دستگاه های تصویربرداری پزشکی و تشخیصی را فراهم می کندبا قابلیت اطمینان بالا و مصرف انرژی کم، آن را با الزامات عملیاتی سختگیرانه تجهیزات پزشکی.

4سیستم های جاسازی شده و ماژول های ارتباطی

به عنوان یک شریک پردازنده برای سیستم های جاسازی شده، امکان ادغام چند رابط و تبدیل پروتکل را فراهم می کند، مانند تبدیل PCIe Gen2 به چندین رابط GPIO و SPI،یا تسهیل انتقال داده های دو طرفه بین USB 2.0 OTG و UART/RS485؛ همچنین می تواند برای کنترل منطق و بافر کردن سیگنال در ماژول های ارتباطی استفاده شود.که آن را برای سناریوهای مانند دروازه های محاسبات لبه ای و دستگاه های ارتباطی کوچک مناسب می کند..

5تحقیق و آموزش

با توجه به بهره وری از هزینه ها و سهولت توسعه آن، به عنوان یک بستر توسعه ایده آل برای آزمایشگاه های دانشگاه و علاقه مندان به الکترونیک عمل می کند.تأیید الگوریتم پردازش سیگنال دیجیتال، و توسعه پردازنده های نرم هسته ای سفارشی، در نتیجه از نوآوری علمی و توسعه مهارت ها حمایت می شود.

V. خلاصه ازXA7S50-1CSGA324Iمحصول

Xilinx XA7S50-1CSGA324I یک FPGA درجه صنعتی / درجه حرارت گسترده است که برای کاربردهای کوچک تا متوسط طراحی شده است. با مزایای اصلی فناوری فرآیند 28nm HKMG،تخصیص متوازن منابع، قابلیت اطمینان بالا، مصرف انرژی پایین و بهره وری بسیار عالی از لحاظ هزینه، به طور کامل نیازهای کاربرد در بخش های مختلف از جمله کنترل صنعتی را برآورده می کند،الکترونیک و ابزار خودروبسته بندی سرامیکی و طراحی دمای وسیع آن عملکرد پایدار را در محیط های خشن تضمین می کند.در حالی که رابط های گسترده I / O و اکوسیستم توسعه جامع آن پیچیدگی طراحی و هزینه های توسعه را کاهش می دهد، انتخاب ایده آل برای دستیابی به یک "توازن بین عملکرد و هزینه" در طرح های منطقی کوچک تا متوسط است.