Arquitectura interna fpga: bloques de i/o

Tabla de contenido

1. Introducción 1
2. Elementos del bloque I/O Cyclone 2
3. Características de las I/O 3
3.1. Intensidad de corriente programable 3
3.2. Control de velocidad de subida 3
3.3. Open-Drain de salida 4
3.4. Bus estable 4
3.5. Resistencia de pull-up programable 4
3.6. Retraso programable 4
3.7. PCI-Clamp Diodo 5
3.8. Terminaciones en chip (On ChipTermination) 6
4. I / O Standards 8
4.1 Tensión con referencia a las I/O estándar de terminación 10
5. I/O Bancos 12

1. Introducción 1
2. Elementos del bloque I/O Cyclone 2
3. Características de las I/O 3
3.1. Intensidad de corriente programable 3
3.2. Control de velocidad de subida 3
3.3. Open-Drain de salida 4
3.4. Bus estable 4
3.5. Resistencia de pull-upprogramable 4
3.6. Retraso programable 4
3.7. PCI-Clamp Diodo 5
3.8. Terminaciones en chip (On Chip Termination) 6
4. I / O Standards 8
4.1 Tensión con referencia a las I/O estándar de terminación 10
5. I/O Bancos 12

Introducción
En este documento se explicarán los bloques de entrada y salida de las FPGAs. Estos bloques permiten la comunicación con otros integrados. Normalmenteestán formados por un buffer de entrada, uno de salida, tri-states, y un colector abierto. Aunque, se podrá tener resistencias de pull up o incluso, a veces, de pull down. Y gracias a éstas, se podrá implementar terminaciones de señales y buses sin la necesidad de elementos externos. La polaridad de salida se puede programar para niveles altos, bajos o alta impedancia (gracias a los tri-states). Lavelocidad de subida de las señales también es configurable para hacerla más o menos rápida. Típicamente, disponemos de Flip-flops que nos permiten sacar, sin retrasos significantes, señales de reloj. O en el caso de una entrada, reducir el retraso de la señal entrante, permitiendo disminuir el tiempo mínimo de mantenimiento que necesita la FPGA para leerla. En la siguiente figura podemos observar unbloque genérico de entrada/salida.

Ilustración 1. I/O Generic Block
A continuación, veremos las características de los bloques de entrada y salida de las FPGA Cyclone de Altera. Conoceremos con más detalle todas las posibilidades que ofrecen. Hablaremos de sus elementos, las tecnologías lógicas que utilizan, los diferentes bancos y de sus propiedades.

Elementos del bloque I/O Cyclone
Losbloques de entrada-salida de Altera Cyclone están compuestos principalmente por un buffer bidireccional y cinco registros. Encontramos un registro de entrada, dos de salida, y dos de output-enable. En la siguiente imagen podemos ver un diagrama de bloques de los elementos mencionados.

Ilustración 2. Cyclone Altera FPGA I/O Block
Los dos registros de salida y de output-enable se utilizan paraaplicaciones DDR (Doble Data Rate). Y todos los pines de I/O podrán ser entradas, salidas o pines bidireccionales. Éstos soportan diferentes tipos de terminaciones y estándares que veremos más adelante.

Características de las I/O
Los pines de entrada-salida ofrecen muchas variables programables que permitirán adaptar, en cada caso, el pin con la necesidad deseada. En esta sección explicaremostodas las opciones que se ofrecen.

Intensidad de corriente programable
En el buffer de cada pin de entrada-salida existe un control de intensidad de corriente que permitirá el ajuste a los diferentes tipos de estándares lógicos, como el LVTTL, el LVCMOS o el SSTL-2.
Esté control de intensidad de corriente es una herramienta muy útil para disminuir los efectos de conmutación de salidassimultáneas y consecuentemente ayuda a reducir el ruido del sistema. Gracias a éste control se podrá asegurar que los drivers, de los integrados a los que se conecte, recibirán los niveles correctos de IOH y IOL de cada estándar.

Control de velocidad de subida
Todos los pines ofrecen la posibilidad de variar los tiempos de subida y bajada de las señales. Cada uno viene con su velocidad de...