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Spartan6系列文章之器件资源与特性介绍、选型参考

1.      概述

  Spartan6系列是一类低成本高容量的FPGA,采用45nm低功耗敷铜技术,能在功耗、性能、成本之间很好地平衡;Spartan6系列内部采用双寄存器、6输入的LUT,还有一系列的内建系统级模块,这些系统级模块有18Kb Block Ram、第二代DSP48A21 Slice、SDRAM存储器接口(DDR接口)、强健的混合型时钟管理模块、Select IO技术、优化的高速串行收发器GTP Transceiver、PCIE接口、先进的系统级电源管理模式、可自动检测配置、具有AES和Device DNA保护的加强IP。Spartan6特别适合于高容量的逻辑设计、面向用户的DSP设计、低成本设计。

 

图 1Spartan-6芯片XC6SLX16

2.      Spartan6的特点

  •  两小类

    Spartan-6 LX FPGA优势是逻辑优化;

    Spartan-6 LXT FPGA优势是高速串行连接性;

  •  低设计成本
  • 低动静态功耗

    45nm技术对功耗做了优化;

    睡眠模式零功耗;

    挂起模式时可保持芯片内部状态、并有多个引脚可实现芯片的唤醒操作;

    LX FPGAs, -1L使用1.0V的内核电压;LX and LXT FPGAs, -2, -3, and -3N使用1.2V的内核电压;

  •  Select IO可采用多电平标准

    每对差分IO最高可达1080Mb/s的数据传输速度;

    每个引脚的输出电流最高可达24mA;

    1.2--3.3V电平标准和协议供选择;

    低功耗的HSTL、SSTL存储器接口技术;

    符合热插拔规范;

    可调节IO接口片斜率以提高信号完整性;

  • 高速串行收发器(LXT FPGA才有)

    最高可达3.2Gbps;

    支持的高速接口包括Serial ATA, Aurora,1G Ethernet, PCI Express, OBSAI, CPRI, EPON,GPON, DisplayPort, and XAUI;

  • PCIE接口设计用到的Endpoint block(LXT FPGA才有)
  • 支持PCI接口,与33MHZ、32bit/64bitPCI协议兼容
  • 高效的DSP48A1模块

    快速的18X18乘法器或48bit累加器,具备流水化瀑布化能力;

  • 集成的存储器控制接口模块

    支持DDR, DDR2, DDR3, and LPDDR;  

    数据率最高可达800Mb/s;

    存储器控制接口有多个端口,每个端口包含各自的独立地FIFO,可实现存储器的高速读写;

  • 足够的逻辑资源

    可选的移位寄存器或分布式RAM;

    高效的6输入LUT;

  • Block RAM

    每个Block RAM 18Kb大小,一个Block RAM可以通过编程当做两个9Kb大小的Block RAM使用;

  • Clock Management Tile (CMT)时钟管理模块;

    16个低偏斜的时钟网络;内部DCM可消除时钟偏斜和周期扭曲变化;内部PLL可实现相位锁定,实现时钟低抖动;

  • 简化的器件配置

    有两个引脚用于配置方式的自动检测;

    支持SPI Flash(最多4个)和Nor Flash配置;

    以JTAG进行编程的 Xilinx Platform Flash ;

    支持多重引导,便于远程升级;

  • 对设计的安全保护

    独一无二的Device DNA标志用于设计认证;

    AES比特流加密;

  • 支持MicroBlaze软处理器系统
  • 丰富的工业IP和参考设计

 

3.      Spartan6的资源

  下表是Spartan-6系列各型号的逻辑资源情况,对该表的解释如下:

      • 每个SLICE包含4个LUT和8个flip-flops;
      • 每个DSP48A1 slice包含1个18X18乘法器、1个48bit累加器、1个加法器;
      • 每个18Kb的Block RAM可以用作2个9Kb的Block RAM;
      • 每个CMT包含2个DCM和1个PLL;
      • 在-3N 速度等级的器件里没有存储器接口(DDR接口);

表格 1Spartan-6 FPGA逻辑资源一览表

 

 

下表是Spartan-6系列的IO资源情况,其中,GTP的个数是指GTP Lane的个数。

表格 2 Spartan-6系列IO资源一览表

 

 

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