Существует ли микросхема, которая позволяет передавать сигналы на лету?

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

Другими словами, например, его можно использовать для подключения входящей линии на входе 1 к исходящей линии на выходе 6, а также для подключения входа 2 к выходу 3 и входа 3 к выходу 1 и т. Д. (Независимо от того, являются ли сигналы SPI или I2C). или стандартные цифровые линии и т. д.) ... А потом поменяйте порядок.

Если он существует, как называются такие микросхемы?

То, что вы ищете, называется «фишка ригеля». Поскольку это довольно неэффективный способ использования ресурсов кремния, в наши дни основной акцент делается на использование таких чипов для маршрутизации очень высокоскоростных сигналов LVDS.

Как правило, устройство, которое одновременно подключает N входов к N выходам, называется переключателем .

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

• FPGA может быть сконфигурирована для динамической маршрутизации любого из N входов на любой из N выходов.
• Если N достаточно мало, вы также можете сделать это с другим программируемым логическим устройством или мультиплексором.
• Если микросекунда или около того задержки между изменением входа и изменением выхода допустимы, микроконтроллер или другой процессор может быть самым дешевым подходом.

Если сигналы являются двунаправленными, например сигналы на шине I2C, такую ​​маршрутизацию усложнить становится сложнее - когда коммутатору указывается, что он соединяет контакт A с контактом B, ему необходимо каким-то образом распознавать и, возможно, переключать направления с миллисекунды. с точностью до миллисекунды, нужно ли считывать вывод A как вход и вывод B, или считывать B как ввод и вывод A. Дополнительная логика, необходимая для этого, может легко поместиться в FPGA.

Если сигналы являются аналоговыми аудио или аналоговыми видеосигналами,

• Возможно, вы сможете использовать аналоговые мультиплексорные микросхемы. Большинство из них по своей природе являются двунаправленными. Довольно просто подключить 4 "4: 1 аналоговых мультиплексора", чтобы обеспечить произвольную маршрутизацию 4 x 4 между 4 аналоговыми входами и 4 аналоговыми выходами, с 2 цифровыми линиями управления на выход (предположительно, от некоторого процессора), чтобы выбрать, какой вход это связано с.
• доступны микросхемы видеопереключателя. Например, «Maxim MAX4360 8x8 недорогой видеопереключатель видео» доступен примерно за 20 долларов. (Спасибо, Аксеман).
• Популярной альтернативой чисто аналоговым переключателям является система, которая (1) оцифровывает все аналоговые входы, затем (2) пропускает эти сигналы через цифровой переключатель, а затем (3) преобразует обратно в аналоговые сигналы на выходах.

Все доступные микросхемы имеют ограничения по количеству мощности, с которой они могут работать, и по максимальной частоте, с которой они могут работать. Если вам нужно переключать сигналы, выходящие за эти пределы (и при условии, что вы не хотите разрабатывать свою собственную ИС), вы вынуждены использовать механические реле.

За прошедшие годы Lattice Semiconductor выпустила пару семейств конфигурируемых устройств в своих сериях GDX и GDX2. С их веб-сайта :

Lattice ispGDX2 - полоса пропускания 38 Гбит / с, 800 Мбит / с SERDES Семейство ispGDX2 - это высокопроизводительный системно-программируемый (ISP) коммутатор следующего поколения Lattice для высокоскоростной коммутации шин и сопряжения с полосой пропускания до 38 Гбит / с. Это семейство сочетает в себе гибкую архитектуру коммутации с усовершенствованными высокоскоростными последовательными входами / выходами (блоки sysHSI), sysCLOCK PLL и интерфейсы sysIO для удовлетворения потребностей современных высокоскоростных систем. Архитектура на основе мультиплексора и логика управления микросхемой обеспечивают высокую производительность при реализации общих функций коммутации. Устройства в семье могут работать при напряжении ядра 3,3, 2,5 и 1,8 В.

Позднее семейство GDX2 было объявлено EOL с последней покупкой 7 марта 2011 года и последней поставки 31 декабря 2014 года.

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

Что вам действительно нужно, так это небуферизованный аналоговый перекрестный массив . Они бывают разных видов (с управлением I2C или GPIO) и конфигурациями 12x8, 16x8 и т. Д. Посмотрите на эту другую тему, которую я открыл, так как я не смог найти здесь однозначного ответа.