14.1 ピンアサイン
Spartan-6の各パッケージに対するピン配置表がWebサイトに用意されています。
14.2 ピンアウト ダイアグラム
Spartan-6のパッケージ外形図、ピンレイアウトはユーザーガイドを参照してください。
図14-1-1 : ザイリンクスWebサイト
【 参考 】 Spartan-6 Packaging and Pinout Specification –英語版 http://www.xilinx.com/support/documentation/user_guides/ug385.pdf
【 参考 】 Spartan-6 パッケージファイル 使用デバイスのパッケージをご選択ください。
http://www.xilinx.com/support/packagefiles/spartan-6-pkgs.htm
Device/Package 6slx9cpg196 Tue Sep 8 11:20:36 2009 B2 0 IO_L1P_HSWAPEN_0 A2 0 IO_L1N_VREF_0 B3 0 IO_L2P_0 A3 0 IO_L2N_0 B4 0 IO_L3P_0 A4 0 IO_L3N_0 B5 0 IO_L4P_0 A5 0 IO_L4N_0
B6 0 IO_L34P_GCLK19_0 A6 0 IO_L34N_GCLK18_0
14.3 ピンアサイン処理方法
Spartan-6のピン説明や未使用時の処理方法は、PALTEK Solution Data Base (PSDB) 内に掲載されて いる下記資料をご参照ください。
図14-3-1 : PSDB 掲載画面 ピンの意味と処理方法チェックシート～Spartan-6編～
・設計フロー別： 技術資料 > Xilinx > 設計フロー別 > 基板設計 > ピンの意味と処理方法 >
ピンの意味と処理方法チェックシート～Spartan-6編～
【 参考 】PALTEK Solution Data Base ( PSDB ) https://psdb2.paltek.co.jp/
※ログインには ID と Password が必要です。
※ID と Password を発行ご希望のお客様は、弊社営業担当までお問い合せください。
・製品別： 技術資料 > Xilinx > 製品別 > デバイス > Spartan-6 >
14.4 電源
Spartan-6電源スペックの各値は、必ずご設計時に最新版のSpartan-6データシートでご確認ください。
・絶対最大定格 / 推奨動作条件
・ GTP電源絶対最大定格 / 推奨動作条件
・電源立ち上げ時間
・ その他各値もご確認ください。
【電源シーケンス/パワーオン】
Spartan-6は、電源シーケンスに必要条件はありません。
ザイリンクスでは、デバイスへの電源投入 (Vccint、Vccaux、Vcco) は可能な限り同時に行うよう推奨して いますが、そのようにしない場合でも、デバイスは問題なくパワーアップされます。
電源シーケンスを制御できるシステムの場合には、電位が低い順(Vccint -> Vccaux -> Vcco)に電源を 投入することを推奨します。各電源は単調増加で0.2mS以上50ｍS以下（Spartan-6Lは0.2mS以上50 ｍS以下）で立ち上げてください。
不安定な電源の立ち上がり時にコンフィギュレーションは開始せず、ボード上で Vcc を監視している
Power-On Resetデバイス出力をSpartan-6デバイスのPROGRAM_Bピンに接続して、電源が安定して
からコンフィギュレーションを開始するように制御してください。
Spartan-6のパワーオンサージ(POS)電流規定はデータシートを確認してください。
【 Vccaux (2.5Vまたは3.3V)電源】
Vccaux はDCM 遅延ラインおよびコンフィギュレーション補助回路などに電力を供給します。
SSOによってVccint、Vccoおよびその両方の電流に大きな変化があった場合、これに対応して IR (電圧)
にも変化が起こり、DCM の電力が低下します。この場合、DCM 電力の内部低下により、DCM クロック 出力で位相エラーやデューティサイクルのずれ、過剰ジッタが発生する可能性がありますので注意して ください。
DCM が使用されているデザインでは、Vccaux と Vcco 電力プレーンを別々にしたほうが、SSO によって 引き起こされる Vccoドループが Vccaux に悪影響を与えないようにすることができます。Vccauxに対する 消費電力またはグランド電位の変化は、 1ms ごとに 10mV 未満に制限してください。またピーク間の消費
【 参考 】 Spartan-6 データシート–英語版v3.5 [ p.1～ : Spartan-6 DC Characteristics ]
http://www.xilinx.com/support/documentation/data_sheets/ds162.pdf
Vccaux および Vcco が同じ電力レベルの場合、Vccaux/Vcco の各ピンが適正にデカップル /
バイパスされている必要があります。デザインで DCM が使用されていて、上記のガイドラインに従うことが できない場合、Vccaux を Vcco から分離することを推奨します。
14.5 消費電力の見積もり
Spartan-6の消費電力見積もりは、Xpower-Early Power Estimator（配置配線前）、およびXPOWER（配 置配線後）を使用します。ご設計時には必ず消費電力見積もりを行なってください。
Xpower-Early Power Estimatorのダウンロードは以下で行なえます。
図14-4-1 : Vccaux
図14-5-1 : 消費電力見積ツール
【 参考 】 Power Solutions
http://www.xilinx.com/products/design_resources/power_central/index.htm
14.6 電源レギュレータ
各電源デバイスメーカーよりXilinx FPGAデバイスを対象とした電源構成例のアプリケーションノートが 発行されています。必要に応じてご参照ください。
http://www.bellnix.com http://www.national.com
図14-6-1 : 各社アプリケーションノート
14.7 パッケージ熱抵抗
CMOSプロセスのSpartan-6は消費電力に従って、デバイスの温度が上昇します。パッケージに搭載され た状態ではデバイス温度はその主意温度Ta、パッケージの熱抵抗Θおよび消費電力Pdから計算でき ます。
デバイス温度(Tj) = Ta + (Pd x Θ) (℃)
コマーシャルグレード(C品)においては、デバイス温度(Tj)は、85℃以下に設計する必要があります。
パッケージの熱抵抗はSpartan-6 Packaging and Pinout Specificationに掲載されています。
デバイスの動的消費電力が比較的大きくなる場合は、強制空冷、基板の材料および放熱フィンの使用 なども検討してください。パッケージの熱抵抗を下げることができます。
【 参考 】 Spartan-6 Packaging and Pinout Specification –英語版 http://www.xilinx.com/support/documentation/user_guides/ug385.pdf
14.8 パッケージ設計注意点
以下にパッケージ設計時の注意点を示します。
【ピンアサインの注意点】
＜入力ピン＞
入力ピンはノイズの影響を避けるために、できるだけ出力ピンから離すように配置してください。
特にクロック入力やリセット入力などはノイズの影響を考慮して出力ピンから離して配置することを 推奨します。
＜出力ピン＞
出力ピンは動作時にノイズを発生する可能性がありますので、入力ピンから離して配置することを 推奨します。
【大電流出力ドライバ】
Iol = 24mAやIol = 12mAの出力ドライバーバッファは大電流を駆動できますが、ドライブ能力が大きい
ために、同時に動作させた際に発生するノイズの量も大きくなります。 このノイズによりデバイスが誤動作 を起す可能性があります。大電流出力ドライバを使用する際には、同時動作数の制限を厳守して、入力 ピンから離して配置する、電源/GND間のデカップリングコンデンサの適切な配置などの一層の考慮が 必要です。
開発ツールISEに含まれているFPGA Editorツールを使用することで、再配置配線を行わずにIO ブロックのドライブ能力やスルーレート設定を変更することもできます。
【未使用ユーザーピン】
Spartan-6の未使用I/Oピンに対してのデフォルト設定は、弱いプルダウン抵抗が使用され、デバイスの
未使用IOピンを観測するとLowレベルが観測されます。
開発ツールISEの設定により、未使用I/Oに対してプルアップまたはフロートに指定できます。
Project Navigator の [Process for Source] ウィンドウで、[Generate Programming File] を右クリック＞ [Properties] を開き、[Configuration Options] の “ Unused IOB Pins “ 設定を変更してください。
【デカップリング】
VCC/GNDのデカップル/バイパスは、正しく適切に配置してください。コンデンサは、デバイスの近くに配置
してください。
Spartan-6 PCB Design Guideを参照してPCB設計をしてください。
電源ラインに対してはインピーダンスを低くしておく必要があるため、Vcc、GND 線は太く短く配線し、
VCC-GND 間に高周波フィルタとしてのデカップリングコンデンサ(0.01μF-1μF)程度を基板の要所箇所
に挿入することが理想となります。また、低周波用フィルタとしては、基板単位で(10μF-100μF) 程度の コンデンサを入れることが適当です。
【 参考 】 Spartan-6 PCB デザインガイド
http://www.xilinx.com/support/documentation/user_guides/ug393.pdf