關於FPGA內部的上下拉電阻

2022-09-24 03:48:10 字數 2284 閱讀 1460

除了輸入輸出埠,fpga中還有另一種埠叫做inout埠。如果需要進行全雙工通訊,是需要兩條通道的,也就是說需要使用兩個fpga管腳和外部器件連線。但是,有時候半雙工通訊就能滿足我們的要求,理論上來說只需要一條通道就足夠了,而fpga上實現這一功能的管腳就是inout埠。管腳相連時,input對應output,因此inout只能和inout連線(否則就不是inout了)。本文將概述fpga的inout埠。

三態門,故名思議就是這個期間具有三種狀態。對於數位電路來說,三種狀態是高電平、低電平和高阻態。xilinx的《xst user guide》上給出了三態門的verilog hdl(以及vhdl)的描述,具體如下:

三態門意味著,輸出埠除了輸出高、低電平之外還可以有第三種狀態,這是inout埠實現的基礎。

三態門中有乙個狀態是高阻。高阻,即可以認為是沒有輸出,作為輸出埠而言,對下級電路沒有任何影響。懸空是針對輸入埠來說的,也就是說沒有接輸入。這也就意味著,實際上高阻和懸空是乙個狀態,在hdl語言裡都表示為z。

也就是說,乙個輸出埠在高阻態的時候,其狀態是由於其相連的其他電路決定的,可以將其看作是輸入。

如果兩個inout都處於高阻態,那麼接收到的訊號到底是什麼狀態呢?這實際上等效為兩個input埠連線,也就等效為input埠懸空。    

這應該是取決於外圍的驅動,新增的上拉或者下拉電阻,一般而言,fpga新增的是上拉電阻,也就意味著此時chipscope採集的資料是高電平.

fpga管腳內部可以配置弱上拉或下拉電阻來實現z狀態下的控制。分別採用pull up和pull down約束實現,ucf、ncf語法如下

1      net "pad_net_name" pullup;

2 3 //configures the i/o to use a pullup constraint.

4 5 default pullup = true;

6 7 //configures the pullup constraint to be used globally.

這一部分內容有待進一步驗證。

所謂上,就是指高電平;所謂下,是指低電平。上拉,就是通過乙個電阻將訊號接電源,一般用於時鐘信

號資料訊號等。下拉,就是通過乙個電阻將訊號接地,一般用於保護訊號。

這是根據電路需要設計的,主要目的是為了防止干擾,增加電路的穩定性。

假如沒有上拉,時鐘和資料訊號容易出錯,畢竟,cpu的功率有限,帶很多bus線的時候,提供高電平

訊號有些吃力。而一旦這些訊號被負載或者干擾拉下到某個電壓下,cpu無**確地接收資訊和發出指令,只能不斷地復位重啟。

假如沒有下拉,保護電路極易受到外界干擾,使cpu誤以為被保護物件出問題而採取保護動作,導致誤保護。

上拉下拉,要根據電路要求來設定。

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