15，FPGA_Verilog基础篇：双向inout接口表示

Question

如题所述

Answer 1

FPGA小飞：15，FPGA_Verilog基础篇：双向inout接口表示

在Verilog中，inout接口是一种特殊的接口类型，用于定义一个信号既可以在模块外部被读取，也可以被写入。这种接口类型在FPGA设计中非常常见，特别是当涉及到与外部设备的交互时。在前面的博文中，我们简要介绍了inout信号的概念，但没有详细讨论其使用方法。接下来，我们将深入探讨inout接口的使用方式以及与读写操作相关的时序图。

约定芯片的操作定义为读写。其中，读操作意味着芯片对外输出数据，而写操作则意味着向芯片内部写入数据。为了明确这一点，我们定义了两个信号：读使能信号RD_IN和写使能信号WR_IN，它们均在高电平时有效。同时，我们设定了芯片的数据总线为DATA_BUS，输出数据在输出信号DATA_ENABLE为高电平有效时才有效，而输入数据则在输入信号WR_IN为高电平时有效。这些设定有助于我们理解inout接口在实际电路中的作用。

具体时序图如下图1所示，它形象地展示了inout接口在读写操作中的作用。时序图中，RD_IN和WR_IN信号分别控制了读和写操作，而DATA_BUS数据总线则在相应的使能信号有效时传送数据。这种设计使得数据的交换更加灵活和高效。

FPGA关键代码示例如下：
verilog
module my_module(
input wire RD_IN, // 读使能信号
input wire WR_IN, // 写使能信号
output reg [31:0] DATA_BUS, // 数据总线
input wire [31:0] DATA_IN, // 输入数据
output wire DATA_ENABLE // 输出数据使能信号
);

always @(posedge RD_IN or negedge WR_IN) // 读操作时序
begin
if (WR_IN == 1'b0)
DATA_BUS <= DATA_IN;
else
DATA_BUS <= 32'hFF_FF_FF_FF; // 高阻态
end

assign DATA_ENABLE = ~WR_IN; // 输出数据使能信号

endmodule

总结一句话，inout接口允许在读操作时直接读取数据，而在写操作时能够对数据进行更新。同时，确保了在其他时刻输出数据处于高阻态，以避免数据的不正确读取。这种特性使得FPGA设计中的数据交互更加灵活和高效。

为了继续学习和进步，不要忘记点赞加关注博主（ID：FPGA小飞）的博文哦！