FPGA inout 端口

最近在把zedboard的项目工程搬到性能更好的器件上，除了改zynq核和相应管脚外，还需要改几个inout端口和差分LVDS端口。本篇便对inout端口做一个小结。

FPGA设计中，大家常用的一般时input和output端口，且在vivado中默认为wire型。而inout端口，正如其名，即可以做输入，也可以做输出端口。其基础是一个三态门构建，由一个控制信号控制输入和输出。

用verilog描述为：

module three_state(
           din,
           ctr,
           dout        
);
input din,ctr;
ouput dout;

assign dout = (ctr)?1'bz:din;

endmodule

三态门表示存在高电平，低电平和高阻态三种状态，由control信号控制。高低电平大家都了解了，注重看看高阻态。百度解释为：

高阻态是一个数字电路里常见的术语，指的是电路的一种输出状态，既不是高电平也不是低电平，如果高阻态再输入下一级电路的话，对下级电路无任何影响，和没接一样，如果用万用表测的话有可能是高电平也有可能是低电平，随它后面接的东西定的。

读完这段话，总结出以下信息：

1）高阻态对下级电路无任何影响，即高阻态不能作为输入了。

2）高阻态是高电平还是低电平是由它后面接的东西定，那说明它能被接，也即可以作为input端口。

那理解完毕，来看看inout端口的应用吧。代码选自ad9361 no-os HDL，为ADI工程师编写

module ad_iobuf ( 
  dio_t,
  dio_i,
  dio_o,
  dio_p);

  parameter     DATA_WIDTH = 1;

  input   [(DATA_WIDTH-1):0]  dio_t;
  input   [(DATA_WIDTH-1):0]  dio_i;
  output  [(DATA_WIDTH-1):0]  dio_o;
  inout   [(DATA_WIDTH-1):0]  dio_p;

  genvar n;
  generate
  for (n = 0; n < DATA_WIDTH; n = n + 1) begin: g_iobuf
  assign dio_o[n] = dio_p[n];
  assign dio_p[n] = (dio_t[n] == 1'b1) ? 1'bz : dio_i[n];
  end
  endgenerate

endmodule

经常看我写博客的都知道我喜欢用表格总结端口，这篇也不例外。

端口	含义
dio_t	视为control
dio_i	视为din
dio_o	视为dout
dio_p	主角，控制inout端口方向

各端口含义如上表所示，该段代码含义为如果dio_t为低电平，dio_p=输入dio_i;

也即dio_o = dio_i，此时为inout端口为output属性；

当dio_t为高电平时，dio_p为高阻态，刚才分析过了，高阻态是高电平还是低电平由后面接的东西定，dio_p可以被外界驱动，视为input端口，也即dio_o会输出dio_p输入的值。