Czy istnieje układ scalony, który umożliwia trasowanie sygnałów w locie?

Czy istnieją układy scalone z N pinami wejściowymi i N pinami wyjściowymi, które albo przez ustawienie EEPROM, albo przez sterowanie w locie za pomocą mikrokontrolera, pozwalają na skierowanie każdego z N wejść do DOWOLNEGO z N wyjść?

Innymi słowy, można na przykład użyć go do połączenia linii wejściowej na wejściu 1 z linią wychodzącą na wyjściu 6 i podłączenia wejścia 2 do wyjścia 3 i wejścia 3 do wyjścia 1 itd. (Niezależnie od tego, czy sygnały to SPI, czy I2C , lub standardowe linie cyfrowe itp.) ... A później zmień kolejność.

Jeśli istnieje, jak nazywają się takie układy scalone?

To, czego szukasz, nazywa się „układem poprzeczki”. Ponieważ jest to dość nieefektywny sposób wykorzystania zasobów krzemu, nacisk kładziony jest obecnie na wykorzystanie takich układów do przesyłania bardzo szybkich sygnałów LVDS.

Zasadniczo urządzenie, które łączy N wejść z N wyjść jednocześnie, nazywa się przełącznikiem poprzecznym .

Tak długo, jak wszystkie sygnały są cyfrowymi sygnałami jednokierunkowymi, takimi jak sygnały na kilku szynach SPI,

• układ FPGA można skonfigurować tak, aby dynamicznie kierował dowolne z N wejść do dowolnego z N wyjść.
• Jeśli N jest wystarczająco małe, możesz to zrobić z innym programowalnym urządzeniem logicznym lub multiplekserem.
• Jeśli tolerowane jest mikrosekundowe opóźnienie między zmianą wejścia a zmianą wyjścia, mikrokontroler lub inny procesor może być podejściem o najniższych kosztach.

Jeśli sygnały są dwukierunkowe, takie jak sygnały na szynie I2C, trudniej jest wykonać takie rutowanie - gdy polecenie poprzeczki ma nakazać podłączenie styku A do styku B, musi jakoś rozpoznać i ewentualnie zmienić kierunek z milisekundy do milisekundy, czy musi odczytać styk A jako styk wejściowy i styk B, czy odczytać B jako styk wejściowy i styk A. Wymagana do tego dodatkowa logika może z łatwością zmieścić się w układzie FPGA.

Jeśli sygnały są analogowymi sygnałami audio lub analogowymi sygnałami wideo,

• możesz być w stanie użyć analogowych układów scalonych muxa. Większość z nich jest z natury dwukierunkowa. Całkiem łatwo jest połączyć 4 "4: 1 analogowe układy mux", aby zapewnić pełne dowolne routing 4 x 4 między 4 wejściami analogowymi i 4 wyjściami analogowymi, z 2 cyfrowymi liniami sterującymi na wyjście (przypuszczalnie pochodzącymi z niektórych procesorów), aby wybrać, które wejście jest podłączony do.
• Dostępne są układy wideo przełącznika krzyżowego. Na przykład „Tani przełącznik krzyżowy wideo Maxim MAX4360 8x8” jest dostępny za około 20 USD. (Dzięki, Axeman).
• Popularną alternatywą dla czysto analogowych przełączników poprzecznych są systemy, które (1) digitalizują wszystkie wejścia analogowe, a następnie (2) przepuszczają te sygnały przez cyfrowy przełącznik poprzeczny, a następnie (3) przekształcają z powrotem na analogowe na wyjściach.

Wszystkie dostępne układy scalone mają ograniczenia co do ilości mocy, którą mogą obsłużyć i maksymalnej częstotliwości, którą mogą obsłużyć. Jeśli musisz przełączać sygnały, które przekraczają te limity (i zakładając, że nie chcesz opracowywać własnego układu scalonego), musisz użyć przekaźników mechanicznych.

W minionych latach Lattice Semiconductor ma kilka rodzin konfigurowalnych urządzeń w swoich seriach GDX i GDX2. Z ich strony internetowej :

Krata ispGDX2 - przepustowość 38 Gb / s, 800 Mb / s SERDY Rodzina ispGDX2 to wysokiej klasy cyfrowy programowalny przełącznik krzyżowy ISP (Lattice) do szybkiego przełączania i łączenia magistrali z przepustowością do 38 Gb / s. Ta rodzina łączy elastyczną architekturę przełączania z zaawansowanymi szybkimi szeregowymi I / O (bloki sysHSI), sysCLOCK PLL i interfejsy sysIO, aby sprostać potrzebom dzisiejszych szybkich systemów. Architektura oparta na multiplekserze i logika sterowania układami scalonymi ułatwiają wysoką wydajność realizacji typowych funkcji przełączania. Urządzenia z tej rodziny mogą pracować przy napięciu rdzenia 3,3, 2,5 i 1,8 V.

Późniejszą rodzinę GDX2 ogłoszono jako EOL z ostatnim zakupem w dniu 7 marca 2011 r., A ostatnimi dostawami w dniu 31 grudnia 2014 r.

Obecnie można zaimplementować uogólnioną funkcję przełączania wyjścia na dowolną liczbę różnych tanich układów FPGA takich jak Altera, Lattice, Xilinx i inne. Funkcje FPGA często wykraczają poza prostą funkcję routingu, ponieważ gdy przejdziesz do tego, wybieranie routingu Wejścia do Wyjścia jest rzadko takie proste. Bardzo często zachodzi potrzeba synchronizacji zegara, rejestracji, buforowania, konwersji poziomu, sygnałów dwukierunkowych oraz specjalistycznych sygnałów bramkujących lub sterujących. Wszystkie te i więcej można zaimplementować za pomocą układów FPGA.

Tak naprawdę potrzebujesz niebuforowanej analogowej tablicy krzyżowej . Występują w wielu odmianach (kontrolowane przez I2C lub GPIO) i konfiguracjach 12x8, 16x8 itp. Spójrz na ten inny temat, który otworzyłem, ponieważ nie mogłem znaleźć tutaj ostatecznej odpowiedzi.