Xilinx inout端口使用詳解

首先可以看特權同學的這篇文章http://www.eefocus.com/ilove314/blog/11-09/231507_10e01.html作個初步了解。

下面我們用三種方法去實現inout，先說明一下，第一種方法的結果與其他兩種方法不一樣，估計有問題，不推薦使用。

第一種方法和第二種方法的區別是inout作輸入時的寫法不一樣。第三種方法針對Xilinx FPGA，直接使用原語IOBUF。

代碼如下，綜合工具Vivado 2015.3，器件選擇k7325tffg900-2。

module inout_def(
input clk,
input z,
inout dinout,
input z2,
inout dinout2,
input z3,
inout dinout3,
output  reg  led_r1,
output  reg  led_r2,
output  reg  led_r3
    );
    
reg dout = 0;
wire din;
assign dinout = z?1'bz:dout;
assign din = z?dinout:1'bz;

 always @(posedge clk)
begin
   if(din)
       led_r1 <= 1;
   else
       led_r1 <= 0;
end 

reg dout2 = 0;
wire din2;
assign dinout2 = z2?1'bz:dout2;
assign din2 = dinout2;

 always @(posedge clk)
 begin
    if(din2)
        led_r2 <= 1;
    else
        led_r2 <= 0;
 end 

reg dout3 = 0;
wire din3;

IOBUF IOBUF(
.I(dout3),
.O(din3),
.T(z3),
.IO(dinout3)
);

 always @(posedge clk)
 begin
    if(din3)
        led_r3 <= 1;
    else
        led_r3 <= 0;
 end 
 
endmodule

 

對代碼進行綜合，結果如下圖所示，可以看到，第二種方法和第三種方法綜合出來的結果是相同的，第一種方法的結果與其他兩種不同。所以inout作輸入時直接assign就行了。

 放大IOBUF可以看到，IOBUF實際上由一個OBUFT和一個IBUF組成。

IBUF是輸入緩沖器，這個不多說。OBUFT是三態輸出緩沖器，其結構和真值表如下圖所示，可以看到，當T為1時，輸出是高阻態。當T為0時，輸出與輸入結果相同。

所謂高阻態，百度百科是這樣說的：電路分析時高阻態可做開路理解。你可以把它看作輸出（輸入）電阻非常大。它的極限狀態可以認為懸空（開路）。也就是說理論上高阻態不是懸空，它是對地或對電源電阻極大的狀態。而實際應用上與引腳的懸空幾乎是一樣的。

我們想象一下，OBUFT為高阻態時相當於開路，那dinout3和IBUF組成的通路和一般的輸入通路豈不是完全相同，所以此時可以當Input來用。

下面進行implementation，我們看dinout3實現的結果，可以看到IOBUF的IBUF和OBUFT以及相應的聯結關系。OBUFT的TRI對應的是z3。IBUF的OUT對應的是led_r3_reg。

最后，考慮到代碼的通用性，在使用inout端口的時候還是推薦用第二種方法。