Esiste un circuito integrato che consente l'instradamento al volo dei segnali?

Esistono circuiti integrati con N pin di ingresso e N pin di uscita che, tramite l'impostazione EEPROM o il controllo al volo da un microcontrollore, consentono di indirizzare ciascuno degli ingressi N a QUALSIASI delle uscite N?

In altre parole, ad esempio, è possibile utilizzarlo per connettere la linea in entrata su Input1 alla linea in uscita su Output6 e collegare Input2 a Output3 e Input3 a Output1 e così via (indipendentemente dal fatto che i segnali siano SPI o I2C , o linee digitali standard, ecc.) ... E successivamente modifica l'ordine.

Se esiste, come vengono chiamati tali IC?

Quello che stai cercando si chiama "chip crossbar". Poiché questo è un modo abbastanza inefficiente di utilizzare le risorse di silicio, l'enfasi in questi giorni sembra essere sull'uso di tali chip per instradare segnali LVDS ad altissima velocità.

In generale, un dispositivo che collega N ingressi a N uscite contemporaneamente è chiamato interruttore a barra .

Finché tutti i segnali sono segnali digitali unidirezionali, come i segnali su alcuni bus SPI,

• un FPGA può essere configurato per indirizzare dinamicamente uno qualsiasi degli ingressi N verso uno qualsiasi degli N. uscite.
• Se N è abbastanza piccolo, potresti anche essere in grado di farlo con qualche altro tipo di dispositivo logico programmabile o multiplexer.
• Se è tollerabile un microsecondo di ritardo tra un cambio di ingresso e il cambio di uscita, un microcontrollore o un altro processore può essere l'approccio più economico.

Se i segnali sono bidirezionali, come i segnali su un bus I2C, diventa più difficile eseguire tale instradamento: quando si dice all'interruttore della barra trasversale di collegare il pin A al pin B, è necessario in qualche modo riconoscere e cambiare direzione dal millisecondo in millisecondi, sia che sia necessario leggere il pin A come input e drive pin B, oppure leggere B come input e drive pin A. La logica aggiuntiva richiesta per farlo può adattarsi facilmente a un FPGA.

Se i segnali sono segnali audio analogici o video analogici,

• potresti essere in grado di utilizzare circuiti integrati analogici mux. La maggior parte di essi sono intrinsecamente bidirezionali. È abbastanza facile collegare 4 "chip mux analogici 4: 1" per fornire un routing 4 x 4 arbitrario completo tra 4 ingressi analogici e 4 uscite analogiche, con 2 linee di controllo digitali per uscita (presumibilmente provenienti da alcuni processori) per selezionare quale ingresso è collegato a.
• sono disponibili circuiti integrati di commutazione crosspoint video. Ad esempio, il "Maxim MAX4360 8x8 switch crosspoint video a basso costo" è disponibile per circa $ 20 in quelli. (Grazie, Axeman).
• Un'alternativa popolare agli switch crossbar analogici puri sono i sistemi che (1) digitalizzano tutti gli ingressi analogici, quindi (2) eseguono quei segnali attraverso un interruttore crossbar digitale, quindi (3) convertono nuovamente in analogico sulle uscite.

Tutti i circuiti integrati disponibili hanno limiti per quanto riguarda la quantità di energia che possono gestire e la frequenza massima che possono gestire. Se devi scambiare segnali che superano tali limiti (e supponendo che non desideri sviluppare il tuo circuito integrato personalizzato), sei costretto a utilizzare relè meccanici.

Negli anni passati Lattice Semiconductor ha un paio di famiglie di dispositivi configurabili nelle loro serie GDX e GDX2. Dal loro sito web :

Lattice ispGDX2 - Larghezza di banda 38 Gbps, SERIE 800 Mbps La famiglia ispGDX2 è lo switch crosspoint digitale ad alte prestazioni programmabile (ISP) di prossima generazione di Lattice per la commutazione di bus ad alta velocità e l'interfaccia con una larghezza di banda fino a 38 Gbps. Questa famiglia combina un'architettura di commutazione flessibile con I / O seriale (blocchi sysHSI) avanzati, PLL sysCLOCK e interfacce sysIO per soddisfare le esigenze dei sistemi ad alta velocità di oggi. Un'architettura basata su multiplexer e una logica di controllo dei chip facilitano l'implementazione ad alte prestazioni di funzioni di commutazione comuni. I dispositivi della famiglia possono funzionare con una tensione di base di 3,3, 2,5 e 1,8 V.

La successiva famiglia GDX2 è stata annunciata EOL con un ultimo acquisto il 7 marzo 2011 e le ultime spedizioni il 31 dicembre 2014.

In questi giorni è possibile implementare un input generalizzato per la funzione di commutazione dell'output con un numero qualsiasi di FPGA a basso costo diversi da Altera, Lattice, Xilinx e altri. Le funzionalità FPGA al di là della semplice funzionalità di routing sono spesso in gioco perché quando si arriva direttamente al routing selezionabile di Input to Output è raramente solo così semplice. Molto spesso c'è bisogno di sincronizzazione, registrazione, buffering, conversione di livello, segnali bidirezionali e segnali di controllo o gate specializzati. Tutto questo e molto altro può essere implementato con FPGA.

Ciò di cui hai effettivamente bisogno è un array crosspoint analogico senza buffer . Vengono in molti gusti (controllati da I2C o GPIO) e configurazioni 12x8, 16x8 ecc. Dai un'occhiata a questo altro argomento che ho aperto, dal momento che non sono riuscito a trovare una risposta definitiva qui.