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SelectIO深入详解及高级应用简介

SelectIO深入详解及高级应用简介

1.      什么是I/O Tile?  对Spartan-6系列FPGA来说,一个IO Tile包括2个IOB、2个ILOGIC、2个OLOGIC、2个IODELAY。



图 1Spartan-6系列IO Tile结构图


图 2Spartan-6 FPGA I/O Banks

1.1.  IOB结构介绍  每个IOB包含了输入、输出、三态驱动器;这些驱动器可以配置为不同的电平标准如LVTTL、LVCMOS等;差分IO会用到1个IO Tile里的两个IOB。
每个IOB都被直接连接到了ILOGIC和OLOGIC,ILOGIC和OLOGIC可以被配置成ISERDES或OSERDES,。


图 3基本IOB结构图

1.1.1.   IOB内部终端电阻  高速IO电平标准的使用可以优化电平转换特性和信号完整性,在高速IO电平标准中往往需要使用终端电阻。终端电阻的位置应该距离接收器越近越好。
Spartan-6 FPGA为差分IO和单端IO提供了片内终端电阻,这个终端电阻位于IOB内部,使用这些终端电阻,可以避免FPGA外部再引脚处再接电阻。
  • 差分IO的终端电阻
    Spartan-6系列为差分IO提供了100Ω的终端电阻,差分引脚的终端电阻可以通过约束文件使之使能或不使能。

图 4差分引脚使能终端电阻

图 5差分引脚不使能终端电阻

  • 单端引脚终端电阻
    单端引脚的输入终端电阻和输出阻抗都是可编程控制的,如下图所示:左边FPGA的输出使能了50Ω的输出阻抗,右边的FPGA使能了输入50%分压电阻;在高速接口应用中,使能输出阻抗可以减少电磁反射,Spartan-6系列FPGA输出阻抗可选值为None、25Ω、50Ω、75Ω;输入阻抗可设置为25%、50%、75%分压。


图 6单向SSTL接口使用片上终端电阻

1.1.2.   IOB内部可例化的原语  IOB内部有多种输入输出缓冲资源(buffer resource),他们可以原语的形式调用,在Spartan-6系列里,单端IO标准的原语如下5个:

原语
功能
IBUF
输入缓冲
IBUFG
时钟输入缓冲
OBUF
输出缓冲
OBUFT
输出三态缓冲
IOBUF
输入输出缓冲
     同时有7个差分IO标准的原语
原语
功能
IBUFDS
输入缓冲
IBUFGDS
时钟输入缓冲
IBUFDS_DIFF_OUT
取反输出缓冲
IBUFGDS_DIFF_OUT
时钟取反输出缓冲
OBUFDS
输出缓冲
OBUFTDS
三态输出缓冲
IOBUFDS
输入输出IO缓冲
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