Xilinx inout端口使用详解

首先可以看特权同学的这篇文章http://www.eefocus.com/ilove314/blog/11-09/231507_10e01.html作个初步了解。

下面我们用三种方法去实现inout，先说明一下，第一种方法的结果与其他两种方法不一样，估计有问题，不推荐使用。

第一种方法和第二种方法的区别是inout作输入时的写法不一样。第三种方法针对Xilinx FPGA，直接使用原语IOBUF。

代码如下，综合工具Vivado 2015.3，器件选择k7325tffg900-2。

module inout_def(
input clk,
input z,
inout dinout,
input z2,
inout dinout2,
input z3,
inout dinout3,
output  reg  led_r1,
output  reg  led_r2,
output  reg  led_r3
    );
    
reg dout = 0;
wire din;
assign dinout = z?1'bz:dout;
assign din = z?dinout:1'bz;

 always @(posedge clk)
begin
   if(din)
       led_r1 <= 1;
   else
       led_r1 <= 0;
end 

reg dout2 = 0;
wire din2;
assign dinout2 = z2?1'bz:dout2;
assign din2 = dinout2;

 always @(posedge clk)
 begin
    if(din2)
        led_r2 <= 1;
    else
        led_r2 <= 0;
 end 

reg dout3 = 0;
wire din3;

IOBUF IOBUF(
.I(dout3),
.O(din3),
.T(z3),
.IO(dinout3)
);

 always @(posedge clk)
 begin
    if(din3)
        led_r3 <= 1;
    else
        led_r3 <= 0;
 end 
 
endmodule

 

对代码进行综合，结果如下图所示，可以看到，第二种方法和第三种方法综合出来的结果是相同的，第一种方法的结果与其他两种不同。所以inout作输入时直接assign就行了。

 放大IOBUF可以看到，IOBUF实际上由一个OBUFT和一个IBUF组成。

IBUF是输入缓冲器，这个不多说。OBUFT是三态输出缓冲器，其结构和真值表如下图所示，可以看到，当T为1时，输出是高阻态。当T为0时，输出与输入结果相同。

所谓高阻态，百度百科是这样说的：电路分析时高阻态可做开路理解。你可以把它看作输出（输入）电阻非常大。它的极限状态可以认为悬空（开路）。也就是说理论上高阻态不是悬空，它是对地或对电源电阻极大的状态。而实际应用上与引脚的悬空几乎是一样的。

我们想象一下，OBUFT为高阻态时相当于开路，那dinout3和IBUF组成的通路和一般的输入通路岂不是完全相同，所以此时可以当Input来用。

下面进行implementation，我们看dinout3实现的结果，可以看到IOBUF的IBUF和OBUFT以及相应的联结关系。OBUFT的TRI对应的是z3。IBUF的OUT对应的是led_r3_reg。

最后，考虑到代码的通用性，在使用inout端口的时候还是推荐用第二种方法。