开关箱的制作方法

[0001]
本申请涉及电路元件领域，特别是一种开关箱。


背景技术：

[0002]
开关箱特别应用于具有可编程逻辑的集成电路中(如现场可编程门阵列(field programmable gate array，fpga))。它们用于在逻辑块之间建立可配置的信号路径。
[0003]
参考图1，在现有技术中，开关箱10包括6个传输门101，需要6个设置位102。这种设置可以在每个方向上路由一个或两个信号。这种设置的缺点是没有发生信号放大，多个线段的连接很快就会导致明显的信号延迟和信号边缘的退化。
[0004]
通过使用带有信号放大功能的多路复用器可以避免这个问题，参考图2。这种设置的开关箱11可以将任何信号路由到任何方向。其中，三态缓冲器111允许信号路径在不同的方向上使用。但是，这需要4个4对1的多路复用器112、4个三态缓冲器111和12个设置位113，大大增加了芯片上所需的空间。此外，经过一系列的多次连接后也会产生相当大的延迟。由于对信号的反复放大，信号的边缘陡峭度在多路复用器的输出端得到了保持。
[0005]
可能的信号路径如图3所示(向南)。其中，当信号路径仅存在一个连接时，向南的信号可以继续向南传出，或被转向至西或东，如a、b、c；当信号路径存在两个连接，且这两个连接的方向都为向南时，信号可被转向为西和南、东和南、或东和西，如d、e、f；当信号路径存在两个连接，且这两个连接的方向不同时：g：一个信号由向南转为向东，另一个信号由向北转为向西；h：一个信号由向南转为向西，另一个信号由向北转为向东；k：一个信号由向南转为向西，另一个信号由向西转为向南；l：一个信号由向南转为向东，另一个信号由向东转为向南。当信号路径存在三个连接时，三个信号分别继续向南传出，由向南转为向西、以及由向南转为向东。将其依次旋转90
°
可获得所有的信号路径。


技术实现要素：

[0006]
本发明能够解决的技术问题是提供一个具有少量多路复用器和设定位的开关箱，它既能转发信号的方向，又能引起方向的改变。
[0007]
本发明提供了一个开关箱，所述开关箱由方向多路复用器和至少一个变向多路复用器组成；所述方向多路复用器只在一个方向上转发信号，而所述至少一个变向多路复用器在任意方向上转发所述信号。
[0008]
在一些实施例中，所述至少一个变向多路复用器的输入端与所述方向多路复用器的输出端相连。
[0009]
在一些实施例中，所述方向多路复用器的输入端由所述至少一个变向多路复用器驱动。
[0010]
在一些实施例中，所述开关箱包括两个所述变向多路复用器。
[0011]
在一些实施例中，在所述开关箱中至少设置有一个连接点，所述连接点连接到对角线上的另一个开关箱。
[0012]
在一些实施例中，所述方向多路复用器与各个开关箱的连接距离不同。
[0013]
在一些实施例中，所述至少一个变向多路复用器与各个开关箱的连接距离不同。
附图说明
[0014]
图1为现有技术中一种包括六个传输门的开关箱的示意图。
[0015]
图2为现有技术中一种包括四个多路复用器的开关箱的示意图。
[0016]
图3为图1和图2所示的开关箱的连接路径的示意图(向南)。
[0017]
图4为本发明的一个包括一个变向多路复用器的开关箱实施例的示意图。
[0018]
图5为图4所示的开关箱的连接路径示意图(向南)。
[0019]
图6为本发明的一个包括两个变向多路复用器的开关箱实施例的示意图。
[0020]
图7为图6所示的开关箱的连接路径示意图(向南)。
[0021]
图8为本发明的一个包括对角线连接的开关箱实施例的示意图。
[0022]
其中，代表传输门
[0023]
代表1位配置存储器，即设置位；
[0024][0025]
代表连接路径；
[0026]
代表变向多路复用器(已使用的)；
[0027]
代表变向多路复用器(未使用的)；
[0028]
代表开关箱(本申请实施例)；
[0029]
代表开关箱(现有技术)；
[0030]
mux代表多路复用器；pos.代表位置坐标。
具体实施方式
[0031]
本发明能够解决的技术问题是提供一个具有少量多路复用器和设定位的开关箱，它既能转发信号的方向，又能引起方向的改变。
[0032]
本发明的附图中，一些多于1个的元件以相同标号表示。本领域技术人员可以理解，同样标号的元件可以经简单组合，被放置在不同的方位，具体为方向、位置等。
[0033]
如图4所示，图4为本发明的一个包括一个变向多路复用器的开关箱实施例的示意图。在本发明的一个实施例中，开关箱20由方向多路复用器201和一个变向多路复用器202组成。四个1对2的方向多路复用器201可以切换，从而直接转发或改变信号方向。4对1的变向多路复用器202可用于决定改变哪种信号的方向。其中，每个1对2的方向多路复用器201
中的一路输入端均连接至转接点204，且每个1对2的方向多路复用器201的另一路输入端接收来自对向的输入信号；每个方向多路复用器201的输出端可向一对应方向输出信号，或通过连接至变向多路复用器202的一路转发路径将信号导引至变向多路复用器202，并通过变向多路复用器202而将信号导入至转接点204；然后，再通过选定某一方向多路复用器201而将信号往选定的方向多路复用器201对应的输出方向上进行输出。具体地，输入信号基于其方向到达对应的一个方向多路复用器201时，如果变向多路复用器202未使用，则输入信号经过方向多路复用器201不变向，被方向多路复用器201原方向转发；如果变向多路复用器202被使用，输入信号到达对应的方向多路复用器201后，对应的方向多路复用器201将信号导引至变向多路复用器202，再通过变向多路复用器202而将信号导入至转接点204，然后，再通过选定某一个方向多路复用器201，从而可以将信号导引至东、南、西、北任一方向进行输出。所述开关箱20中，只需要6个设置位203。具体地，每个1对2的方向多路复用器201只有两路输入端，因此，每个1对2的方向多路复用器201可以设置1个设置位203，即可决定哪路信号进行输出；而变向多路复用器202连接了4个方向多路复用器201的输出端，因此，2个设置位203即可决定哪个方向多路复用器201的输出端的信号被导引至变向多路复用器202。此外，路由是单向的，这使得三态缓冲器及其延时可以省略。未使用的连接也不能浮动。
[0034]
图5为图4所示的开关箱20的连接路径示意图(向南)。在上述实施例中，可能的信号路径如图5所示(向南)。其中，空心白色圆形代表所述变向多路复用器202未使用，实心黑色圆形代表所述变向多路复用器202被使用。如图5中1)所示，所述变向多路复用器202未使用，来自个方向的信号不被转向，直接以相同方向被转发。如图5中2)所示，所述变向多路复用器202被使用，向南的信号可被转向至向西。如图5中3)所示，所述变向多路复用器202被使用，向南的信号被转向至向东。如图5中4)所示，所述变向多路复用器202被使用，向南的两个信号被转向至向西和向东。如图5中5)所示，所述变向多路复用器202被使用，向南的信号被转向至向北。将其依次旋转90
°
可获得所有的信号路径。
[0035]
如图4所示，一些实施例中，变向多路复用器202的输入端与方向多路复用器201的输出端相连，且方向多路复用器201的一个输入端连接至转接点204，而转接点204连接至变向多路复用器202的输出端。变向多路复用器不驱动信号线到其它开关箱，而只驱动信号到方向多路复用器。由于线路路径短，因此可实现低延迟。
[0036]
一些实施例中，开关箱包括两个变向多路复用器。如图6所示，图6为本发明的一个包括两个变向多路复用器的开关箱实施例的示意图。本实施例中，左右两个方向多路复用器301输出的向西以及向东的信号可输入至变向多路复用器302a，变向多路复用器302a的输出端连接至连接点304a，而连接点304a连接上下两个方向多路复用器301的一个输入端，因此，左右两个方向多路复用器301输出的向西以及向东的信号可经过变向多路复用器302a而导引至上下两个方向多路复用器301中的任一，从而使信号向北或向南输出；上下两个方向多路复用器301输出的向北以及向南的信号可输入至变向多路复用器302b，变向多路复用器302b的输出端连接至连接点304b，而连接点304b连接左右两个方向多路复用器301的一个输入端，因此，上下两个方向多路复用器301输出的向北以及向南的信号可经过变向多路复用器302b而导引至左右两个方向多路复用器的任一，从而使信号向东或向西输出。当然，所述两个变向多路复用器也可被设置为接收其他信号方向的组合，本申请不做限制。
[0037]
具体为，对于向西或向东的输入信号，输入信号基于其方向经过对应的方向多路复用器301；如果变向多路复用器302a未使用，输入信号不变向，以原方向转发；如果变向多路复用器302a被使用，输入信号经过变向多路复用器302a被输出回至方向多路复用器301的输入端，并经各方向多路复用器301的设置位303决定输出的信号方向。一些实施例中，被变向多路复用器302a输出的信号可被向南或向北的方向多路复用器301输出。
[0038]
相似地，对于向南或向北的输入信号，输入信号基于其方向经过对应的方向多路复用器301；如果变向多路复用器302b未使用，输入信号不变向，以原方向转发；如果变向多路复用器302b被使用，输入信号经过变向多路复用器302b被输出回至方向多路复用器301的输入端，并经各方向多路复用器301的设置位303决定输出的信号方向。一些实施例中，被变向多路复用器302b输出的信号可被向西或向东的方向多路复用器301输出。
[0039]
其中，两个信号的方向变化可以同时进行。与根据图4所示的开关箱20相比，设置位303的数量没有增加，仍为6个。
[0040]
一些实施例中，变向多路复用器302可为4对1的变向多路复用器，其中2个路径被悬空。
[0041]
图7为图6所示的开关箱30的连接路径示意图(向南)。在上述实施例中，可能的信号路径如图7所示(向南)。其中，空心白色圆形代表所述变向多路复用器302未使用，实心黑色圆形代表所述变向多路复用器302被使用。将其依次旋转90
°
可获得所有的信号路径。
[0042]
如图8所示，图8为本发明的一个包括对角线连接的开关箱实施例的示意图。一些实施例中，开关箱中至少设置有一个连接点，所述连接点可以连接到对角线上的另一个开关箱。其中，变向多路复用器还可以从相对该变向多路复用器对角设置的开关箱中接收信号。此外，变向多路复用器的输出可以被转发到相对该变向多路复用器对角设置的开关箱。
[0043]
一些实施例中，所述方向多路复用器与各个开关箱的连接距离不同。在x方向距离分别为2和4处的方向多路复用器，以及在y方向距离分别为2和4处的方向多路复用器与其他开关箱连接。x或y方向各自的信号方向保持不变。
[0044]
一些实施例中，变向多路复用器与各个开关箱的连接距离不同，连接优选在对角线方向。