基本介紹
- 中文名：多路選擇器
- 外文名：multiplexers
多路選擇器分類,FPGA中多路選擇器結構,2選1,16位選擇器,
多路選擇器分類
多路選擇器常見分類有4選1數據選擇器（見下圖）、8選1數據選擇器（型號為74151、74LS151、74251、74LS152）、16選1數據選擇器（可以用兩片74151連線起來構成）等之分。多路選擇器還包括匯流排的多路選擇,模擬信號的多路選擇等,相應的器件也有不同的特性和使用方法.具體可以查找相關網站。
FPGA中多路選擇器結構
典型的 FPGA 器件主要包含 3 類基本資源：可程式邏輯塊(configurable logic block，CLB)、布線資源和可程式輸入/輸出模組。可程式邏輯塊四周被預製的布線資源通道包圍，可程式輸入/輸出模組分布在 FPGA四周，除了上述 3 種資源以外，通常在 FPGA 中還包含塊 RAM、乘法器等可選資源。
在 FPGA 各種資源中，可程式邏輯塊是實現用戶功能的基本單元，每個可程式邏輯塊包含 1 個互連開關矩陣和 4 個 SLICEs，其中每個 SLICE 包括 2 個查找表(Look-Up-Table，LUT)、2 個觸發器和一些多路選擇器。互連開關矩陣主要由不同長度導線和多個布線開關組成，典型的布線開關結構如圖 1 所示。
由圖 1 可見：每個布線開關由多路選擇器、緩衝器和一些可程式的 SRAM 單元構成。其中多路選擇器是連線各布線軌道和可程式邏輯塊的橋樑，其結構對FPGA 的性能和功耗都有較大的影響。根據多路選擇器所驅動的導線長度不同，FPGA 中多路選擇器的規模從 4 選 1 到 30 選 1 不等。圖 2 所示為 16 選 1 的多路選擇器電晶體級電路結構。
多路選擇器的左邊是 16 條輸入線，用於連線布線軌道或可程式邏輯塊等資源，S1~S6 代表 6 個可程式SRAM 單元，通過配置 SRAM 單元的內容可以從 16條輸入線中選出 1 條作為有效輸入端，例如，當 S1~S6存儲單元的存儲值為“000100”時，輸入線 I3被選擇中，信號所經過的有效路徑如圖 2 中虛線所示。多路選擇器的主體部分是傳輸電晶體，由於 NMOS 電晶體載流子的遷移效率高，電路速度快，因此，多路選擇器中的傳輸電晶體均採用 NMOS 電晶體實現。
2選1
EDA和VHDL代碼
library ieee
use ieee.std_logic_1164.all;
entity data is
port(in0,in1,se1:in std_logic;
output:out std_logic);
architecture one of data is
begin
output<=in0 when se1='0'else in1;
end architecture one;
16位選擇器
VHDL語言
16位的多路選擇器，其功能是能夠試16位的信號同時附加到data1和data2上。
其VHDL語言如下：
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USE ieee.std_logic_unsigned.all;
use ieee.std_logic_arith.all;
entity selc is
port(s:in std_logic_vector(1 downto 0);
data:in std_logic_vector(15 downto 0);
data1:out std_logic_vector(15 downto 0);
e: out std_logic;
data2:out std_logic_vector(15 downto 0));
end selc;
architecture fun of selc is
begin
process(s)
begin
case s is
when "00" => data1<=data;e<='1';
when "01" => data2<=data;e<='1';
when others => null;
end case;
end process;
end fun;
