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LC5768MC-75F256C CPLD：機能、仕様、利点、アプリケーション

このガイドでは、格子半導体によって作られた小さなが強力なチップであるLC5768MC-75F256Cについて説明します。チップが何をするか、それがどのように機能するか、それをプログラムする方法、そしてそれがどこで使用できるかを示します。ロジックタスクを処理し、低電力を使用し、多くのデバイスで機能するチップを探している場合、このガイドは、LC5768MC-75F256Cが良い選択肢である理由を理解するのに役立ちます。

カタログ

LC5768MC-75F256Cとは何ですか？

LC5768MC-75F256C ISPXPLD 5000MCファミリの一部である高性能複合体プログラマブルロジックデバイス（CPLD）です。このデバイスは、1.8Vのコアアーキテクチャを中心に設計されており、768のマクロセルを統合する堅牢なロジック密度を提供します。5000MCシリーズのメンバーとして、信頼できるタイミング制御、効率的なロジック実装、および低電力動作を提供するLatticeの高度なCPLDソリューションを表します。これらはすべて、組み込みおよび高速デジタルシステム用に最適化されています。ISPXPLD 5000MCファミリは、多機能ブロック（MFB）と柔軟なI/Oサポートを導入することにより、従来のCPLDの機能を強化し、LC5768MC-75F256Cをスケーラブルなロジック統合に確実に選択できるようにします。このデバイスは、決定論的なパフォーマンスに合わせて実証済みの信頼性とアーキテクチャを調整し、デジタルデザインの信頼できるビルディングブロックとして機能します。

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LC5768MC-75F256C機能

• 768マクロセル（MFBベースのアーキテクチャ）

このデバイスは、高度な多機能ブロック（MFB）に編成された768のマクロセルを統合し、埋め込み算術およびメモリ機能を備えた高密度ロジックをサポートします。これらのMFBは、ロジック、デュアルポートSRAM、FIFO、およびCAM機能の柔軟な構成を可能にします。

• 1.8Vコア電圧（MCバリアント）

このMCシリーズバリアントは、1.8Vコアで動作し、ポータブルおよび高効率の設計のために低電力消費を提供します。低い電圧にもかかわらず、堅牢な性能と論理密度を維持します。

• 7.5 ns伝播遅延（速度グレード-75）

わずか7.5ナノ秒の最大ピン間伝播遅延を実現し、中程度から高速デジタルアプリケーションに適しています。-75速度グレードは、組み込みシステムの電力と速度のバランスをとります。

• 193プログラム可能なI/Oピン

チップには、複数の電圧標準とプロトコルをサポートする1​​93のI/Oピンが提供されます。これらのピンは完全にプログラム可能であり、他のロジックまたはアナログデバイスとの柔軟なインターフェースを可能にします。

• 超規則的なロジックサポート（ブロックあたり最大136の入力）

各MFBは、最大136の入力信号を持つ非常に広いロジック関数をサポートしており、より少ないロジックレベルで複雑な組み合わせロジックを可能にします。これにより、伝播遅延が減り、論理合成が簡素化されます。

• 組み込みデュアルポートSRAM、FIFO、および三元CAMサポート

MFBは、SRAM（シングル/デュアルポート）、FIFOS、または3成分コンテンツアドレス指定可能なメモリとして機能するように構成できます。この柔軟性により、コンパクトなCPLDでメモリが豊富なロジック設計が可能になります。

• オンチップpll（sysclock™）

組み込みのPLLは、1倍から32倍、位相シフト、および外部フィードバックまでのクロック乗算/除算をサポートします。タイミングを管理し、高速同期システム全体でゆがんでいます。

• ワイドI/O標準サポート（SYSIO™）

I/Oブロックは、LVCMO、LVTTL、SSTL、HSTL、GTL+、LVDS、LVPECLなどの広範なシグナル基準をサポートしています。これにより、単一のデバイスでの混合電圧と微分シグナル伝達が可能になります。

• システム内プログラマ性（ISPXP™）

このデバイスは、IEEE 1532またはSysconfigインターフェイスを通じてシステム内プログラミングをサポートしています。それを削除せずにボードに再プログラムすることができ、設計の更新とフィールド再構成を可能にします。

• 境界スキャンテスト（IEEE 1149.1準拠）

完全なJTAG境界スキャンサポートにより、ボードレベルの堅牢なテストとデバッグが可能になります。これにより、最新のテスト要件へのコンプライアンスが保証され、生産における検証が簡素化されます。

• 5V許容I/O。

1.8Vコアにもかかわらず、I/Oバンクは5V信号を許容し、レガシー電圧インターフェイスをサポートしています。これにより、古いシステムと混合電圧環境との互換性が向上します。

ISPXPLD 5000MX/5000MCブロック図

ISPXPLD 5000MX/5000MCファミリのLC5768MC-75F256Cのブロック図は、プログラム可能なロジックタスクを処理するようにチップの構造を強調しています。中央には、メイン接続ハブとして機能するグローバルルーティングプール（GRP）があり、さまざまなロジックと機能ブロックをリンクするため、信号がデバイス全体で効率的に移動できます。GRPの両側には、sysclockシステムの一部である2つの位相ロックループ（PLL0およびPLL1）があります。これらは、チップ全体の高速操作のタイミング精度を維持するのに役立つ正確で調整可能なクロック信号を生成します。

GRPおよびPLLの周りには、4つのSysio Banksがあります。各銀行には、構成可能なシステムアレイ（CSA）と多機能ブロック（MFB）が含まれています。CSAは基本的なロジック処理を処理しますが、MFBは数学操作やメモリ関数などのより高度な機能をサポートしています。この配置により、デバイスはI/Oの柔軟性が強くなり、さまざまなアプリケーションのスケーリングが容易になります。パワーとクロックの接続も図に明確に示されています。複数のVCC、VREF、およびGNDピンは、チップ全体に安定した電力を維持するために分布しています。グローバルクロック入力（GCLK0〜GCLK3）により、外部クロックがシステムにフィードし、GRPおよびPLLと連携することができます。

多機能ブロック（MFB）図

LC5768MC-75F256C ISPXPLD 5000MX/5000MCの多機能ブロック（MFB）は、メモリ関数とロジック関数の両方を組み合わせて、柔軟な設計ニーズをサポートします。真のデュアルポートRAM（8,192ビット）、擬似デュアルポートRAM、FIFO、およびシングルポートRAM（それぞれ16,384ビットまで）、および三元カム（128×48）を含むいくつかのメモリタイプをサポートします。これらのメモリオプションにより、MFBはデータバッファリング、一時的なストレージ、高速データ検索に役立ちます。

MFBには強力なロジック機能もあります。164個の製品用語アレイと32個のマクロセルによる68入力が含まれているため、複雑なロジック操作を実行できます。複数のクロック入力（CLK0からCLK3）とリセット信号を使用して、タイミングと操作を制御します。機能を拡張するために、カスケードイン/アウトポートにより、MFBをブロック全体に接続できます。QSA（Quad System Array）インターフェイスは、外部システムとの迅速な通信のためにMFBをI/Oバンクに接続します。要するに、MFBは、メモリタスクとロジックタスクの両方を処理する強力で柔軟なユニットであり、埋め込まれた高速アプリケーションでデバイスのパフォーマンスをうまく機能させます。

LC5768MC-75F256C仕様

タイプ	パラメーター
メーカー	Lattice Semiconductor Corporation
シリーズ	ISPXPLD®5000
パッケージング	バルク
パーツステータス	アクティブ
プログラム可能なタイプ	プログラム可能なシステムで
遅延時間TPD（1）最大	7.5 ns
電圧供給 - 内部	1.65V〜1.95V
ロジック要素/ブロックの数	24
マクロセルの数	768
I/Oの数	193
動作温度	0°C〜90°C（TJ）
取り付けタイプ	表面マウント
パッケージ /ケース	256-BGA
サプライヤーデバイスパッケージ	256-FPBGA（17x17）

LC5768MC-75F256Cアプリケーション

1.通信とネットワーキング

LC5768MC-75F256Cは、高速で決定論的ロジックが必要なベースステーション、通信スイッチ、および光ネットワークユニットでの使用に最適です。その組み込みメモリとマルチボルテージI/Oサポートは、プロトコル処理、データフレーミング、および低遅延制御タスクを有効にします。

2.データ通信とストレージ

このCPLDは、効率的なデータ処理と高速信号処理を必要とするルーター、RAIDコントローラー、およびディスクアレイシステムに適しています。デュアルポートSRAMおよびFIFOサポートは、ハイスループット環境で必要なバッファリングとフロー制御を提供します。

3.プロトコルプロセッサとバスインターフェイス

予測可能なタイミングと高密度ロジックリソースを備えたLC5768MCは、バスブリッジ、バックプレーンインターフェイス、およびプロトコルデコーダの実装に優れています。これにより、迅速なロジック応答が可能になり、複数のシグナリング基準とのシームレスな統合がサポートされます。

4.産業およびIoT制御システム

産業用自動化では、デバイスは監視、機械制御、ロジックシーケンスに使用されます。インスタントオン機能、低電力の抽選、および堅牢なI/O機能により、IoTノードと埋め込みコントローラーに適しています。

5.消費者および医療用電子機器

コンパクトなフットプリントとリッチロジックミックスメモリ機能により、このCPLDはポータブル医療機器と家電製品で価値があります。サイズが制約されたエネルギーに敏感な設計におけるシステム制御、インターフェイス管理、および電源シーケンスを処理します。

LC5768MC-75F256C同様の部品

特徴	LC5768MC-75F256C	LC5768MV-75F484C	LC5768MV-75FN256C	LC5768MV-5F484C
家族	ISPXPLD 5000MC	ISPXPLD 5000MV	ISPXPLD 5000MV	ISPXPLD 5000MV
コア電圧	1.8V	3.3V	3.3V	3.3V
マクロセル	768	768	768	768
最大周波数	〜150MHz	〜150MHz	〜150MHz	〜200〜250MHz
伝播遅延（TPD）	7.5ns	7.5ns	7.5ns	5ns
パッケージタイプ	256ボールBGA	484ボールBGA	256ボールBGA	484ボールBGA
パッケージコード	F256C	F484C	FN256C	F484C
I/Oカウント	193	317	193	317
インシステムプログラム可能	はい	はい	はい	はい
埋め込まれたメモリサポート	はい（sram/fifo/cam）	はい	はい	はい
JTAG（IEEE 1149.1）	サポート	サポート	サポート	サポート
インスタントオン	はい	はい	はい	はい
応用	低電力、密な論理	高いI/O、一般的なCPLD	コンパクト3.3Vロジック	高速3.3Vロジック

LC5768MC-75F256Cプログラミング手順

1.ボードとツールを準備します

格子HW-USBN-2Bなどの互換性のあるプログラミングケーブルを使用して、LC5768MC-75F256CをPCに接続します。JTAGラインが適切にルーティングされ、終了抵抗器（たとえば、TCKの4.7kΩ）が設置されていることを確認して、安定した通信を確保します。

2.プログラミングファイルを生成します

格子ダイヤモンドまたはISPVMソフトウェアを使用して、設計をコンパイルし、JEDEC（.JED）プログラミングファイルをエクスポートします。このファイルには、CPLDの構成メモリに書き込まれる完全なビットストリームが含まれています。

3.プログラミングソフトウェアを起動します

PCでダイヤモンドプログラマーまたはISPVMシステムツールを開き、プログラマーが適切に検出されていることを確認します。リストからLC5768MC-75F256Cデバイスを選択して、セットアップを開始します。

4.システム内プログラミング（ISP）を実行する

JTAG（IEEE 1532）インターフェイスを使用して、ボードにマウントされたままのJEDECファイルをデバイスに直接ロードします。BitStreamは内部の不揮発性メモリに保存され、起動時にインスタントオン構成を可能にします。

5.構成を確認して保護します

プログラミング後、構成が成功したことを確認するために読み取りバック操作を実行します。必要に応じて、セキュリティヒューズをアクティブにしてデバイスをロックし、不正な再プログラミングまたはリバースエンジニアリングを防ぎます。

6.デバイスを構成してリセットします

プログラミングが完了したら、デバイスが自動的に再起動するか、プログラムまたはINITピンを切り替えてリロードを強制することができます。その後、CPLDは、決定論的なスタートアップタイミングを備えた新しく適用された構成に基づいて動作します。

7.オプション：フィールドの再プログラミングまたは更新

更新または修正のために同じJTAGインターフェイスを使用して、フィールドでLC5768MC-75F256Cを再プログラムできます。さらに、SYSCONFIG™インターフェイスにより、高度なアプリケーションでのフルパワーサイクリングなしで部分的な再構成が可能になります。

LC5768MC-75F256C利点

• ポータブルおよび組み込みシステムの電力操作の低下

コア電圧が高い多くの従来のCPLDと比較して、LC5768MC-75F256Cの低電力1.8Vコアは、システム全体の消費電力を削減するのに役立ちます。これにより、熱予算とエネルギー効率が重要なバッテリー操作または熱に敏感なアプリケーションにとって魅力的です。

• インスタントオン機能

すべてのスタートアップで外部構成を必要とする多くのFPGAまたはより大きなプログラム可能なデバイスとは異なり、このCPLDはインスタントオンの動作を提供し、遅延や外部フラッシュメモリの必要性を回避できます。これにより、操作までの時間と信頼性の向上につながります。

• より予測可能なタイミング対FPGA

このCPLDの決定論的タイミング挙動は、特に重い論理またはI/O荷重の下で、より大きなFPGAの頻繁に変数のタイミングと比較してより良い制御を与えます。これにより、デジタル制御ループ、通信インターフェイス、同期ロジックシステムなどの時間的に重要なアプリケーションに適しています。

• 効率的な学習曲線および設計ツールエコシステム

22V10、古いPAL/GAL、または単純なPLDからの移行のために、このデバイスは、DiamondやISPVMなどの格子の直感的な設計ツールを介して穏やかな学習曲線を提供します。多くの人は、より高速なプロトタイピングと統合の頭痛の減少から利益を得ています。

LC5768MC-75F256Cパッケージングの寸法

• パッケージタイプ：ファインピッチボールグリッドアレイ

• ピンカウント：256ボール

• パッケージサイズ：17mm×17mm

• パッケージの高さ：約1.2mm

• ボールピッチ：標準のファインピッチは通常0.8mmです

LC5768MC-75F256Cメーカー

LC5768MC-75F256Cは製造されています Lattice Semiconductor Corporation、米国に拠点を置く会社は、低電力の小型プログラム可能なロジックデバイスの専門知識を認めました。1983年に設立され、オレゴン州ヒルズボロに本社を置くLatticeは、通信、コンピューティング、産業、自動車、および消費者市場のアプリケーションに合わせたFPGA、CPLD、および関連する開発ツールの提供に焦点を当てています。同社は、長い製品のライフサイクル、幅広い設計ツールのサポート、およびデバイスファミリ全体で信頼できるシステム内プログラマ性で知られています。ISPXPLD®5000MCファミリーの元の開発者およびサプライヤーとして、Latticeは、認定されたディストリビューターおよび長期ライフサイクルパートナーを通じて、堅牢な技術文書、ソフトウェアサポート、および可用性を保証します。

結論

LC5768MC-75F256Cは、1つのコンパクトチップで強力なロジックとメモリ機能を提供するスマートで信頼性の高いCPLDです。パワーをほとんど使用し、即座に起動し、さまざまな信号タイプで動作します。768個のマクロセル、組み込みのメモリ、高速クロック、柔軟な入出力オプションにより、通信デバイス、産業機械、貯蔵システム、家電などの製品に適しています。簡単なプログラミング、強力なパフォーマンス、および更新のサポートにより、新しいデザインとアップグレードの両方に役立つソリューションになります。