FPGA - 7系列 FPGA内部结构之SelectIO -02- 源语简介_ibufgds_diff_out

写在前面

攻其事必先利其器，本文主要翻译节选自UG471，主要对7系列的xilinx FPGA IO资源的buffer源语进行简要说明，了解buffer的基本结构。

7 系列 FPGA SelectIO原语

Xilinx 软件库包含大量原语，以支持 7 系列 FPGA I/O 原语中可用的各种 I/O 标准。 以下通用原语都可以支持大多数可用的单端 I/O 标准。

• IBUF（输入缓冲器）
• IBUF_IBUFDISABLE（具有缓冲器禁用控制的输入缓冲器）
• IBUF_INTERMDISABLE（具有缓冲器禁用和IN_TERM禁用控制的输入缓冲器）
• IBUFG（时钟输入缓冲器）
• IOBUF（双向缓冲器）
• IOBUF_DCIEN（具有DCI禁用的双向缓冲器 和输入缓冲器禁用）
• IOBUF_INTERMDISABLE（双向缓冲器，带有 IN_TERM 禁用和输入缓冲器禁用）
• OBUF（输出缓冲器）
• OBUFT（三态输出缓冲器）

这八个通用原语都可以支持大多数可用的差分 I/O 标准：

• IBUFDS（差分输入缓冲器）
• IBUFDS_DIFF_OUT（具有互补输出的差分输入缓冲器）
• IBUFDS_DIFF_OUT_IBUFDISABLE（具有互补输出和缓冲器禁用的差分输入缓冲器）
• IBUFDS_DIFF_OUT_INTERMDISABLE（具有互补输出、缓冲器禁用和 IN_TERM 禁用的差分输入缓冲器）
• IBUFDS_IBUFDISABLE ( 带缓冲器禁用控制的差分输入缓冲器）
• IBUFDS_INTERMDISABLE（不同 具有缓冲器禁用和 IN_TERM 禁用的 ial 输入缓冲器）
• IBUFGDS（差分时钟输入缓冲器）
• IBUFGDS_DIFF_OUT（具有互补输出的差分时钟输入缓冲器）
• IOBUFDS（差分双向缓冲器）
• IOBUFDS_DCIEN（具有 DCI 禁用和输入缓冲器禁用的差分双向缓冲器 )
• IOBUFDS_DIFF_OUT（具有来自输入缓冲器的互补输出的差分双向缓冲器）
• IOBUFDS_DIFF_OUT_DCIEN（具有来自输入缓冲器的互补输出的差分双向缓冲器，具有 DCI 禁用和输入缓冲器禁用）
• IOBUFDS_DIFF_OUT_INTERMDISABLE（具有来自输入缓冲器的互补输出的差分双向缓冲器 带 IN_TERM 禁用和缓冲器禁用）
• IOBUFDS_INTERMDISABLE（带缓冲器禁用和 IN_TERM 禁用的差分双向缓冲器）
• OBUFDS（差分输出缓冲器）
• OBUFTDS（差分三态输出缓冲器）

IBUF and IBUFG

用作 7 系列设备输入的信号必须使用输入缓冲器 (IBUF)。 通用 7 系列 FPGA IBUF 原语如下图所示。

IBUF 和 IBUFG 原语是相同的。 当输入缓冲器用作时钟输入时使用 IBUFG。 在赛灵思软件工具中，一个 IBUFG 自动放置在时钟输入位置。

IBUF_IBUFDISABLE

下图所示的 IBUF_IBUFDISABLE 原语是一个带有禁用端口的输入缓冲器，可在不使用输入时用作额外的节能功能。

当 USE_IBUFDISABLE 属性设置为 TRUE 并且 IBUFDISABLE 信号被置为高电平时，IBUF_IBUFDISABLE 原语可以禁用输入缓冲器并强制到结构的 O 输出为逻辑高电平。 如果 USE_IBUFDISABLE 设置为 FALSE，此输入将被忽略并应接地。 此功能可用于在 I/O 空闲时降低功耗。 使用 VREF 电源轨（如 SSTL 和 HSTL）的输入缓冲器从 IBUFDISABLE 设置为 TRUE 中获益最多，因为它们往往具有比非 VREF 标准（如 LVCMOS 和 LVTTL）更高的静态功耗。

IBUF_INTERMDISABLE

下图中所示的 IBUF_INTERMDISABLE 原语在 HR I/O bank 中可用，它与 IBUF_IBUFDISABLE 原语相似，因为它有一个 IBUFDISABLE 端口，可用于在不使用缓冲区期间禁用输入缓冲区 . IBUF_INTERMDISABLE 原语还有一个 INTERMDISABLE 端口，可用于禁用可选的未校准拆分终端功能。

当 USE_IBUFDISABLE 属性设置为 TRUE 并且 IBUFDISABLE 信号置为高电平时，IBUF_INTERMDISABLE 原语可以禁用输入缓冲器并强制到结构的 O 输出为逻辑高电平。 如果 USE_IBUFDISABLE 设置为 FALSE，此输入将被忽略并应接地。 如果 I/O 使用可选的未校准拆分终端功能 (IN_TERM)，则只要驱动器处于活动状态（T 为低电平），这些终端脚就会被禁用。 IBUF_INTERMDISABLE 原语还允许在 INTERMDISABLE 信号被置为高电平时禁用终端支路。

每当输入空闲时，这些功能可以结合起来降低功耗。 使用 VREF 电源轨（如 SSTL 和 HSTL）的输入缓冲器从 IBUFDISABLE 信号设置为 TRUE 中获益最多，因为它们往往具有比非 VREF 标准（如 LVCMOS 和 LVTTL）更高的静态功耗。

IBUFDS and IBUFGDS

差分原语对应的用法和规则与单端 SelectIO 原语类似。 差分 SelectIO 基元有两个引脚与器件焊盘相连，以显示差分对中的 P 和 N 通道引脚。 N 通道引脚具有 B 后缀。 IBUFDS 和 IBUFGDS 原语相同，当差分输入缓冲器用作时钟输入时使用 IBUFGDS。下图显示了差分输入缓冲器原语。

IBUFDS_DIFF_OUT and IBUFGDS_DIFF_OUT

下图显示了具有互补输出（O 和 OB）的差分输入缓冲器原语。 IBUFDS_DIFF_OUT 和 IBUFGDS_DIFF_OUT 原语相同，IBUFGDS_DIFF_OUT 用于时钟输入。 这些原语仅推荐给有经验的赛灵思设计人员使用。

IBUFDS_DIFF_OUT_IBUFDISABLE

下图中所示的 IBUFDS_DIFF_OUT_IBUFDISABLE 原语是一个差分输入缓冲器，具有互补差分输出和一个禁用端口，可在不使用输入时用作额外的节能功能。

当 USE_IBUFDISABLE 属性设置为 TRUE 且 IBUFDISABLE 信号置为高电平时，IBUFDS_DIFF_OUT_IBUFDISABLE 原语可以禁用输入缓冲器并强制 O 和 OB 输出到结构高电平。 如果 USE_IBUFDISABLE 设置为 FALSE，此输入将被忽略并应接地。 此功能可用于在 I/O 空闲时降低功耗。

IBUFDS_IBUFDISABLE

下图所示的 IBUFDS_IBUFDISABLE 原语是一个差分输入缓冲器，带有一个禁用端口，可在不使用输入时用作额外的节能功能。

当 USE_IBUFDISABLE 属性设置为 TRUE 并且 IBUFDISABLE 信号被置为高电平时，IBUFDS_IBUFDISABLE 原语可以禁用输入缓冲器并强制到架构的 O 输出为逻辑高电平。 如果 USE_IBUFDISABLE 设置为 FALSE，此输入将被忽略并应接地。 此功能可用于在 I/O 空闲时降低功耗。

IBUFDS_INTERMDISABLE

下图中所示的 IBUFDS_INTERMDISABLE 原语在 HR I/O bank 中可用，它与 IBUFDS_IBUFDISABLE 原语类似，因为它有一个 IBUFDISABLE 端口，可用于在缓冲区未运行期间禁用输入缓冲区 用过的。 IBUFDS_INTERMDISABLE 原语还有一个 INTERMDISABLE 端口，可用于禁用可选的未校准拆分终端功能。

当 USE_IBUFDISABLE 属性设置为 TRUE 并且 IBUFDISABLE 信号置为高电平时，IBUFDS_INTERMDISABLE 原语可以禁用输入缓冲区并强制 O 输出到结构高电平。 如果 USE_IBUFDISABLE 设置为 FALSE，则 IBUFDISABLE 输入将被忽略并应接地。 如果 I/O 使用可选的未校准拆分终端功能 (IN_TERM)，则只要 INTERMDISABLE 信号置为高电平，此原语就会禁用终端支路。 每当输入空闲时，这些功能都可以结合起来降低功耗。

IBUFDS_DIFF_OUT_INTERMDISABLE

下图中显示的 IBUFDS_DIFF_OUT_INTERMDISABLE 原语在 HR I/O bank 中可用，它与 IBUFDS_IBUFDISABLE 原语相似，因为它有一个IBUFDISABLE 端口，可用于在不使用缓冲区期间禁用输入缓冲区。 IBUFDS_DIFF_OUT_INTERMDISABLE 原语还有一个 INTERMDISABLE 端口，可用于禁用可选的未校准拆分终端功能。

当 USE_IBUFDISABLE 属性设置为 TRUE 并且 IBUFDISABLE 信号置为高电平时，IBUFDS_DIFF_OUT_INTERMDISABLE 原语可以禁用输入缓冲区并强制 O 和 OB 输出到结构高电平。 如果 USE_IBUFDISABLE 设置为 FALSE，则 IBUFDISABLE 输入将被忽略并应接地。 如果 I/O 使用可选的未校准拆分终端功能 (IN_TERM)，则只要 INTERMDISABLE 信号置为高电平，此原语就会禁用终端支路。每当输入空闲时，这些功能都可以结合起来降低功耗。

IOBUF

当双向信号需要输入缓冲器和具有高电平有效三态 T 引脚的三态输出缓冲器时，需要 IOBUF 原语。 下图显示了一个通用的 7 系列 FPGA IOBUF。 T 引脚上的逻辑高电平禁用输出缓冲器。

IOBUF_DCIEN

下图所示的 IOBUF_DCIEN 原语在 HP I/O bank 中可用。 它有一个 IBUFDISABLE 端口，可用于在不使用缓冲区期间禁用输入缓冲区。 IOBUF_DCIEN 原语还有一个 DCITERMDISABLE 端口，可用于手动禁用可选的 DCI 拆分终止功能。

当 USE_IBUFDISABLE 属性设置为 TRUE 且 IBUFDISABLE 信号置为高电平时，IOBUF_DCIEN 原语可以禁用输入缓冲器并强制到架构的 O 输出为逻辑高电平。 如果 USE_IBUFDISABLE 设置为 FALSE，此输入将被忽略并应接地。 如果 I/O 使用分离端接 DCI 功能，则只要 DCITERMDISABLE 信号被置为高电平，该原语就会禁用端接支路。 只有三态 DCI I/O 标准可用于双向信号。

使用三态 DCI I/O 标准，只要驱动器处于活动状态，DCI 终端支路就会关闭。 IOBUF_DCIEN 原语还允许在 DCITERMDISABLE 信号被置为高电平时禁用终端支路。 只要输入空闲一段时间，这些功能就可以结合起来降低功耗。

IOBUFDS

下图显示了差分输入/输出缓冲器原语。 T引脚上的逻辑高电平禁用输出缓冲器。

IOBUFDS_DCIEN

下图所示的 IOBUFDS_DCIEN 原语在 HP I/O bank 中可用。 它有一个 IBUFDISABLE 端口，可用于在不使用缓冲区期间禁用输入缓冲区。 IOBUFDS_DCIEN 原语还有一个 DCITERMDISABLE 端口，可用于手动禁用可选的 DCI 拆分终止功能。 有关详细信息，请参阅拆分终端 DCI（戴维宁等效终端到 VCCO/2）和 DCI 和三态 DCI (T_DCI)。

当 USE_IBUFDISABLE 属性设置为 TRUE 并且 IBUFDISABLE 信号置为高电平时，IOBUFDS_DCIEN 原语可以禁用输入缓冲器并强制到架构的 O 输出为逻辑高电平。 如果 USE_IBUFDISABLE 设置为 FALSE，此输入将被忽略并应接地。 如果 I/O 使用分离端接 DCI 功能，则只要 DCITERMDISABLE 信号被置为高电平，该原语就会禁用端接支路。 只有三态 DCI I/O 标准可用于双向信号。

使用三态 DCI I/O 标准，只要驱动器处于活动状态，DCI 终端支路就会关闭。 IOBUFDS_DCIEN 原语还允许在 DCITERMDISABLE 信号被置为高电平时禁用终端支路。 只要输入空闲一段时间，这些功能就可以结合起来降低功耗。

IOBUFDS_DIFF_OUT

下图显示了具有互补输出（O 和 OB）的差分输入/输出缓冲器原语。 此原语仅推荐给经验丰富的 Xilinx 设计人员使用存储器接口应用。 T 引脚上的逻辑高电平禁用输出缓冲器。

IOBUFDS_DIFF_OUT_DCIEN

下图所示的 IOBUFDS_DIFF_OUT_DCIEN 原语在 HP I/O bank 中可用。 它具有互补差分输出、一个 IBUFDISABLE 端口，可用于在不使用缓冲区期间禁用输入缓冲区，以及一个 DCITERMDISABLE 端口，可用于手动禁用可选的 DCI 分离终端功能。

当 USE_IBUFDISABLE 属性设置为 TRUE 且 IBUFDISABLE 信号置为高电平时，IOBUFDS_DIFF_OUT_DCIEN 原语可以禁用输入缓冲器并强制 O 和 OB 输出到结构高电平。 如果 USE_IBUFDISABLE 设置为 FALSE，此输入将被忽略并应接地。 如果 I/O 正在使用分离端接 DCI 功能，只要 DCITERMDISABLE 信号被置为高电平，该原语就会禁用端接支路。 只有三态 DCI I/O 标准可用于双向信号。 对于三态 DCI I/O 标准，只要驱动器处于活动状态，DCI 终端支路就会关闭（对于 IO 输出，TS 为低电平，对于 IOB 输出，TM 为低电平）。 IOBUFDS_DIFF_OUT_DCIEN 原语还允许在 DCITERMDISABLE 信号被置为高电平时禁用终端支路。 只要输入空闲一段时间，这些功能可以结合起来降低功耗。

IOBUFDS_DIFF_OUT_INTERMDISABLE

下图所示的 IOBUFDS_DIFF_OUT_INTERMDISABLE 原语在 HR I/O bank 中可用。 它有一个 IBUFDISABLE 端口，可用于在不使用缓冲区期间禁用输入缓冲区。IOBUFDS_DIFF_OUT_INTERMDISABLE 原语还有一个 INTERMDISABLE 端口，可用于禁用可选的未校准拆分终止功能。

当 USE_IBUFDISABLE 属性设置为 TRUE 且 IBUFDISABLE 信号置为高电平时，IOBUFDS_DIFF_OUT_INTERMDISABLE 原语可以禁用输入缓冲区并强制 O 和 OB 输出到结构高电平。 如果 USE_IBUFDISABLE 设置为 FALSE，此输入将被忽略并应接地。 如果 I/O 使用可选的未校准分离端接功能 (IN_TERM)，则只要驱动器处于活动状态，这些端接脚也会被禁用（IO 输出的 TS 为低电平，IOB 输出的 TM 为低电平）。 IOBUFDS_DIFF_OUT_INTERMDISABLE 原语还允许在 INTERMDISABLE 信号被置为高电平时禁用终端支路。只要输入空闲一段时间，这些功能就可以结合起来降低功耗。

IOBUFDS_INTERMDISABLE

下图所示的 IOBUFDS_INTERMDISABLE 原语在 HR I/O bank 中可用。 它有一个 IBUFDISABLE 端口，可用于在不使用缓冲区期间禁用输入缓冲区。 IOBUFDS_INTERMDISABLE 原语还有一个 INTERMDISABLE 端口，可用于禁用可选的未校准拆分终端功能。

当 USE_IBUFDISABLE 属性设置为 TRUE 且 IBUFDISABLE 信号置为高电平时，IOBUFDS_INTERMDISABLE 原语可以禁用输入缓冲器并强制到架构的 O 输出为逻辑高电平。 如果 USE_IBUFDISABLE 设置为 FALSE，此输入将被忽略并应接地。 如果 I/O 使用可选的未校准拆分终端功能 (IN_TERM)，则只要驱动器处于活动状态（T 为低电平），这些终端脚就会被禁用。 该原语还允许在 INTERMDISABLE 信号被置为高电平时禁用终端支路。 只要输入空闲一段时间，这些功能就可以结合起来降低功耗。

OBUF

必须使用输出缓冲器 (OBUF) 将信号从 7 系列器件驱动到外部输出焊盘。 通用 7 系列 FPGA OBUF 原语如下图所示。

OBUFDS

下图显示了差分输出缓冲器原语。

OBUFT

下图所示的通用三态输出缓冲器 OBUFT 通常实现三态输出或双向 I/O。

OBUFTDS

下图显示了差分三态输出缓冲器原语。

reference

1. UG471