Существует ли ИС, позволяющая маршрутизировать сигналы «на лету»?

Существуют ли микросхемы с N входными контактами и N выходными контактами, которые либо с помощью настройки EEPROM, либо посредством оперативного управления микроконтроллером позволяют направить каждый из N входов на ЛЮБОЙ из N выходов?

Другими словами, например, его можно использовать для соединения входящей линии на входе 1 с исходящей линией на выходе 6, а также соединения входа 2 с выходом 3 и входа 3 с выходом 1 и т. д. (независимо от того, являются ли сигналы SPI или I2C). , или стандартные цифровые линии и т.д.)... А позже изменить порядок.

Если он существует, то как называются такие ИС?

Будет ли полезен двусторонний переключатель? doctronics.co.uk/4016.htm Один четырехсторонний двусторонний переключатель рассчитан только на N = 2 при правильном подключении. Или как насчет тройного двухканального мультиплексора ti.com/lit/ds/symlink/cd4053b.pdf двустороннего мультиплексора?

Ответы (4)

То, что вы ищете, называется "чип-перекладина". Поскольку это довольно неэффективный способ использования кремниевых ресурсов, в наши дни упор, похоже, делается на использование таких чипов для маршрутизации очень высокоскоростных сигналов LVDS.

Поперечные переключатели всегда кажутся дорогими и отсутствующими, когда я смотрю на них. Может они мало используются?
И «точка пересечения» кажется более распространенным названием, чем «перекладина».

В общем, устройство, которое одновременно соединяет N входов с N выходами, называется поперечным переключателем .

Пока все сигналы являются цифровыми однонаправленными сигналами, такими как сигналы на нескольких шинах SPI,

  • FPGA можно настроить для динамической маршрутизации любого из N входов на любой из N выходов.
  • Если N достаточно мало, вы также можете сделать это с помощью какого-либо другого типа программируемого логического устройства или мультиплексора.
  • Если задержка в микросекунду или около того между изменением входа и изменением выхода допустима, микроконтроллер или другой процессор может быть самым дешевым подходом.

Если сигналы являются двунаправленными, например, сигналы на шине I2C, такая маршрутизация становится более сложной — когда поперечному переключателю приказано соединить контакт A с контактом B, ему нужно каким-то образом распознать и, возможно, переключить направление с миллисекунды в миллисекунды, независимо от того, нужно ли считывать контакт A как входной и управляющий контакт B, или читать B как входной и управляющий контакт A. Дополнительная логика, необходимая для этого, может легко поместиться на FPGA.

Если сигналы являются аналоговыми аудио- или аналоговыми видеосигналами,

  • вы можете использовать аналоговые мультиплексоры. Большинство из них по своей природе являются двунаправленными. Довольно легко соединить 4 «чипа аналогового мультиплексора 4: 1», чтобы получить полную произвольную маршрутизацию 4 x 4 между 4 аналоговыми входами и 4 аналоговыми выходами, с 2 цифровыми линиями управления на каждый выход (предположительно исходящие от какого-то процессора), чтобы выбрать, какой вход это связано с.
  • Доступны микросхемы коммутатора видеокоммутации. Например, «недорогой коммутационный видеокоммутатор Maxim MAX4360 8x8» доступен по цене около 20 долларов за штуку. (Спасибо, Аксман).
  • Популярной альтернативой чисто аналоговым поперечным переключателям являются системы, которые (1) оцифровывают все аналоговые входы, затем (2) пропускают эти сигналы через цифровой поперечный переключатель, а затем (3) преобразуют обратно в аналоговый сигнал на выходе.

Все доступные ИС имеют ограничения в отношении количества энергии, которую они могут обрабатывать, и максимальной частоты, с которой они могут работать. Если вам нужно переключать сигналы, выходящие за эти пределы (и предполагая, что вы не хотите разрабатывать свою собственную ИС), вы вынуждены использовать механические реле.

Если сигналы являются аналоговыми видеосигналами, существуют специальные части, такие как серия коммутационных коммутаторов Maxim. Вот один из них: maximintegrated.com/datasheet/index.mvp/id/1931 .

В прошлые годы у Lattice Semiconductor было несколько семейств настраиваемых устройств серий GDX и GDX2. С их веб-сайта :

Lattice ispGDX2 — полоса пропускания 38 Гбит/с, 800 Мбит/с SERDES Семейство ispGDX2 представляет собой внутрисистемно программируемый (ISP) высокопроизводительный цифровой коммутационный коммутатор Lattice следующего поколения для высокоскоростной коммутации шин и сопряжения с пропускной способностью до 38 Гбит/с. Это семейство сочетает в себе гибкую архитектуру коммутации с усовершенствованным высокоскоростным последовательным вводом-выводом (блоки sysHSI), PLL sysCLOCK и интерфейсы sysIO для удовлетворения потребностей современных высокоскоростных систем. Архитектура на основе мультиплексора и логика управления на кристалле облегчают высокопроизводительную реализацию общих функций коммутации. Устройства семейства могут работать при напряжении ядра 3,3, 2,5 и 1,8 В.

Более позднее семейство GDX2 было объявлено EOL с последней покупкой 7 марта 2011 г. и последними поставками 31 декабря 2014 г.

В наши дни вы можете реализовать обобщенную функцию переключения ввода-вывода с любым количеством различных недорогих ПЛИС, таких как Altera, Lattice, Xilinx и других. Функции FPGA, выходящие за рамки простой функции маршрутизации, часто используются, потому что, когда вы переходите прямо к ней, выбираемая маршрутизация входов к выходам редко бывает такой простой. Очень часто возникает потребность в тактовой синхронизации, регистрации, буферизации, преобразовании уровней, двунаправленных сигналах и специализированных стробирующих или управляющих сигналах. Все это и многое другое можно реализовать с помощью ПЛИС.

Что вам действительно нужно, так это небуферизованный аналоговый массив точек коммутации . Они бывают разных видов (под управлением I2C или GPIO) и конфигураций 12x8, 16x8 и т. д. Взгляните на эту другую тему, которую я открыл, так как я не смог найти здесь окончательного ответа.