Буферные элементы ввода-вывода.
Внешние выводы ПЛИС соединяются с внутренними логическими элементами и блоками через буферные элементы ввода-вывода IOЕ, подключенные к контактным площадкам. Входы и выходы буферных элементов IOЕ соединены с линиями строк и столбцов ГМС (рис. П1.1). Каждая строка ГМС имеет по восемь элементов IOЕ, подключенных на каждом из ее концов, каждый столбец - по два элемента IOЕ на каждом конце. Схема элемента IOЕ приведена на рис. П1.4.
Рис. П1.4. Буферный элемент ввода-вывода IOЕ
Каждый буферный элемент IOЕ содержит синхронизируемый фронтом D-триггер, выходной каскад с тремя состояниями и программируемой скоростью переключения, ряд ПМ, программирование которых обеспечивает необходимый режим работы. Элемент IOE может служить для ввода или вывода данных, обеспечивать двунаправленный обмен, а также использоваться в качестве одного разряда регистра хранения.
Вывод данных с выхода мультиплексера на контактную площадку производится при подаче на выходной каскад с тремя состояниями сигнала разрешения ОЕ=1. Сигнал ОЕ (Output Enable) выбирается мультиплексером с одной из линий периферийных управляющих сигналов ОЕО-ОЕЗ. Выходной каскад программируется для работы в одном из двух возможных режимов: с высокой или низкой скоростью переключения. При работе с низкой скоростью переключения выходной каскад вносит существенную дополнительную задержку (около 4 нc), однако не вызывает генерации значительных импульсных помех в системе. Работа с высокой скоростью переключения допускается для выходных цепей, критичных ко времени задержки сигналов. При этом следует принимать меры для подавления влияния возникающих импульсных помех. В процессе проектирования разработчик имеет возможность установить режим работы для каждого выхода индивидуально, или задать единый режим для всех выходных каскадов.
Ввод данных осуществляется при подаче от мультиплексера на выходной каскад сигнала ОЕ=1, который переводит каскад в отключенное (высокоимпедансное) состояние. При этом данные с внешнего вывода, подключенного к контактной площадке, поступают через мультиплексер на две линии строки или столбца ГМС непосредственно или после записи в D-триггер.
Если какой-либо элемент IOЕ не используется для внешнего ввода-вывода, он может служить для хранения данных, которые выбираются с одной из линий строки или столбца, записываются в D-триггер, а с его выхода поступают на определенную линию ГМС.
Синхронизация и сброс D-триггера осуществляется сигналами, которые выбираются мультиплексерами ПМ7 и ПМ8 с линий СО,С1 и RO,R1 периферийной управляющей шины. Сброс производится при поступлении сигнала R=0. Если мультиплексер подает на вход сброса постоянный уровень R=l, то сброс триггера не реализуется, то есть управляющие сигналы RO,R1 не используются.
Периферийная шина управления вводом-выводом содержит шесть линий, которые подключаются к управляющим входам всех элементов IOE, имеющимся в ПЛИС. Две линии служат для подачи сигналов сброса RO,R1, две - для синхросигналов СО,С1 и четыре - для сигналов разрешения выдачи данных ОЕО-ОЕЗ. При этом линии сигналов R1/OEO и С1/ОЕ1 совмещены, то есть могут использоваться для передачи какого-либо одного из этих сигналов.