Xilinx IOBUF 的用法

一、概念

1. 基本概念

**应用场景：**在vivado中，连接的管脚的信号一般都会自动添加OBUF或IBUF。但是对于inout类型的接口，不会主动添加IOBUF，因为in/out切换需要控制信号，需要用户自己分配好。

**Xilinx官网原文：**The IOBUF primitive is needed when bidirectional signals require both an input buffer and a 3-state output buffer with an active-High 3-state T pin. The IOBUF is a generic IOBUF. A logic-High on the T pin disables the output buffer. When the output buffer is 3-stated (T = High), the input buffer and any on-die receiver termination (uncalibrated or DCI) are ON. When the output buffer is not 3-stated (T = Low), any on-die receiver termination (uncalibrated or DCI) is disabled.

I/O attributes that do not impact the logic function of the component such as IOSTANDARD, DRIVE and SLEW should be supplied to the top-level port via an appropriate property. For details on applying such properties to the associated port, see the Vivado Design Suite Properties Reference Guide (UG912).

**个人翻译：**当双向信号需要输入缓冲区和带active-High 3态T引脚的3态输出缓冲区时，需要IOBUF原语。IOBUF是一个通用的IOBUF。T为高电平时关闭output buffer（I端口）。当output buffer为3-state (T = High)时，input buffer和任何固定接收器终端(未校准或DCI)均为有效。当输出缓冲区不是3-state (T = Low)时，任何固定接收器终端(未校准或DCI)都是禁用的。

不影响组件逻辑功能的I/O属性(如IOSTANDARD、DRIVE和kill)应该通过适当的属性提供给顶级端口。有关将这些属性应用到相关端口的详细信息，请参见Vivado设计套件属性参考指南(UG912)。

Vivado原语：

// IOBUF: Single-ended Bi-directional Buffer
//        All devices
// Xilinx HDL Language Template, version 2017.2
    
IOBUF #(
      .DRIVE(12), // Specify the output drive strength
      .IBUF_LOW_PWR("TRUE"),  // Low Power - "TRUE", High Performance = "FALSE"
      .IOSTANDARD("DEFAULT"), // Specify the I/O standard
      .SLEW("SLOW") // Specify the output slew rate
   ) IOBUF_inst (
      .O(O),   // 1-bit output: Buffer output
      .I(I),   // 1-bit input: Buffer input
      .IO(IO), // 1-bit inout: Buffer inout (connect directly to top-level port)
      .T(T)    // 1-bit input: 3-state enable input
   );

**个人理解：**这玩意儿的解释有点绕，我们结合结构图、原文、原语来总结一下，大致是这么个意思：

首先，我为什么说它绕，因为IOBUF的O指的是IO_pin >> FPGA，也就是说这里的Output输出的主语是IO_pin，而不是FPGA；这里的 I 指的是IO_Pin << FPGA，同样主语是IO_pin，这里指的是输入到IO_pin。所以第一次使用的时候容易弄混。

再与结构图结合就很容易理解了，三态门T控制的是I端口能否有效输入：

• T拉高时，I端口停止工作，O端口向FPGA内部输出信号；
• T拉低时，I端口向IO_pin输入来自FPGA内部的信号，此时 O = I（因为O端口从这个方向上来说也是 I 的分支）；

2. 硬件结构

2.1 IOBUF

官网原图：

Vivado综合后的RTL视图：

真值表：

Inputs		Bidirectional	Outputs
T	I	IO	O
1	X	Z	IO
0	1	1	1
0	0	0	0

接口描述：

Port	Direction	Width	Function	带有个人情感色彩的翻译
I	Input	1	Input of OBUF. Connect to the logic driving the output port.	OBUF的输入端，连接到Output端口的逻辑驱动
IO	Inout	1	Bidirectional port to be connected directly to top-level inout port.	双向端口被直接连接到顶层的inout端口
O	Output	1	Output path of the buffer.	IOBUF的输出路径
T	Input	1	3-state enable input signifying whether the buffer acts as an input or output.	3态门启用输入，表示IOBUF是作为输入还是作为输出。

2.2 OBUFT

真值表：

Inputs		Outputs
T	I	O
1	X	Z
0	1	1
0	0	0

接口描述：

Port	Direction	Width	Function	带有个人偏见的翻译
I	Input	1	Input of OBUF. Connect to the logic driving the output port.	OBUF的输入端，连接到Output端口的逻辑驱动
O	Output	1	Output of OBUF to be connected directly to top-level output port.	OBUF的输出端被直接连接到顶层的output端口
T	Input	1	3-state enable input.	三态门使能输入

二、实例

😡涉及内部机密，你不准看！

开玩笑的，隔几天更。

三、参考文献

Xilinx: IOBUF English

Xilinx: OBUFT English

KevinChase:【FPGA】xilinx IOBUF的用法