JP2567463B2 - Programmable input / output circuit - Google Patents

Programmable input / output circuit

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JP2567463B2
JP2567463B2 JP63224259A JP22425988A JP2567463B2 JP 2567463 B2 JP2567463 B2 JP 2567463B2 JP 63224259 A JP63224259 A JP 63224259A JP 22425988 A JP22425988 A JP 22425988A JP 2567463 B2 JP2567463 B2 JP 2567463B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention 【産業上の利用分野】[Industrial applications]

本発明は、プログラマブル・ロジツク・デバイス等の
集積回路の入力ピン又は出力ピンに接続され、プログラ
マブルに入力信号又は出力信号の論理処理を可能にした
プログラマブル入出力回路に関するものである。
The present invention relates to a programmable input / output circuit which is connected to an input pin or an output pin of an integrated circuit such as a programmable logic device and which enables programmable logic processing of an input signal or an output signal.

【従来の技術】[Prior art]

従来より、ユーザがアプリケーシヨン対応の論理機能
を手元で高集積度に実現する集積回路(IC)として、プ
ログラマブル・ロジツク・デバイス(PLD)等が使用さ
れている。 PLDは複数のプログラマブルな論理要素を含み、更に
プログラマブルな配線によつて各論理要素の入出力が任
意に結線できるようになつている。このPLDに対する外
部からの入力信号は、一般に前記論理要素のプログラマ
ブルな回路部分(例えばAND平面等)の決められた入力
端子に直接入力されている。 従来のPLDに用いる論理要素の構成例として、特開昭6
2−58722号公報に提案されたものがある。この論理要素
は、第12図の構成図に示されるように、プログラマブル
な回路部分(AND平面100とOR平面101)の論理出力の後
に、カウンタやシフトレジスタ等を実現する機能セル10
2を組込んだものである。 この例においても、外部からの入力信号は、AND平面1
00の入力端子103に入力しなければならない。
2. Description of the Related Art Conventionally, programmable logic devices (PLDs) and the like have been used as integrated circuits (ICs) that allow users to implement logic functions corresponding to applications with high integration. The PLD includes a plurality of programmable logic elements, and the input / output of each logic element can be arbitrarily connected by programmable wiring. An external input signal to the PLD is generally directly input to a predetermined input terminal of a programmable circuit portion (for example, AND plane) of the logic element. As an example of the configuration of the logic element used in the conventional PLD, Japanese Patent Laid-Open No.
There is one proposed in Japanese Patent Publication No. 2-58722. As shown in the configuration diagram of FIG. 12, this logic element is a functional cell 10 that realizes a counter, a shift register, etc. after a logic output of a programmable circuit portion (AND plane 100 and OR plane 101).
It incorporates 2. Also in this example, the input signal from the outside is AND plane 1
Must be input to the input terminal 103 of 00.

【発明が解決しようとする課題】[Problems to be Solved by the Invention]

しかしながら、上記従来の技術におけるPLDでは、以
下のことが問題点になつていた。 (1)入力信号に含まれるノイズ成分の除去等の入力処
理を行う場合、必ずAND平面100等を使つて行わなければ
ならないために、素子の使用効率を著しく低下させる。 (2)同様にAND平面100等を使うために、回路の面積が
大きくなり、回路の動作速度を遅くする。 本発明は、前記問題点を解決するために創案されたも
ので、集積回路の入力ピン又は出力ピンに接続され、入
出力信号の処理をプログラマブルに行うことを可能にす
ると共に、本入出力回路がPLDに使用された場合は、プ
ログラマブル論理素子の使用効率を高めて、高密度なPL
Dを得ることを可能にするプログラマブル入出力回路を
提供することを課題とする。
However, the PLD according to the above conventional technique has the following problems. (1) When performing an input process such as removal of a noise component included in an input signal, the AND plane 100 or the like must be used without fail, so that the use efficiency of the element is significantly reduced. (2) Similarly, since the AND plane 100 or the like is used, the area of the circuit becomes large and the operation speed of the circuit becomes slow. The present invention was devised to solve the above-mentioned problems, and is connected to an input pin or an output pin of an integrated circuit to enable programmable input / output signal processing, and the present input / output circuit. Is used for PLD, it increases the use efficiency of programmable logic elements
An object is to provide a programmable input / output circuit that makes it possible to obtain D.

【課題を達成するための手段】[Means for achieving the object]

本発明は、外部回路と接続される集積回路の入力ピン
又は出力ピンと内部回路の間に接続されるプログラマブ
ルな入出力回路において、該入出力回路と前記集積回路
の入力ピン又は内部回路を接続するための入力端子と、
該入出力回路と前記内部回路又は集積回路の出力ピンを
接続するための出力端子と、複数の記憶素子と、少なく
とも1つの組合わせ論理回路と、各記憶素子及び組合わ
せ論理回路の入側又は出側に設けられた、複数のプログ
ラマブルなセレクタとを備え、前記記憶素子の少なくと
も1つを、前記セレクタの1つを介して他の記憶素子へ
カスケード接続し、前記セレクタの入力端子に、前記入
力ピンの信号、記憶素子の出力信号、組合わせ論理回路
の出力信号を含む信号中から2以上の信号を接続し、該
セレクタで選択された出力を、前記記憶素子の入力端
子、組合わせ論理回路の入力端子、前記出力ピンのいず
れかに接続することにより、前記課題を達成したもので
ある。 更に、接続状態を選択信号で制御可能な、少なくとも
1つのダイナミツクセレクタ回路を備え、該ダイナミツ
クセレクタ回路により、他の入出力回路から出力される
信号や前記入力ピンからの信号から選択した信号を、前
記記憶素子や、その入側に設けられたセレクタの1つの
入力端子に供給し、該記憶素子の1つの出力信号を、他
の入出力回路へも供給可能としたものである。 又、前記セレクタの1つを、当該入出力回路に供給さ
れる複数のクロックのいずれか1つを選択して、前記記
憶素子の1つに供給するように接続したものである。 又、前記セレクタの1つを、前記記憶素子の1つの出
力又は反転出力のいずれか一方を選択して出力するよう
に接続したものである。
The present invention, in a programmable input / output circuit connected between an input pin or output pin of an integrated circuit connected to an external circuit and an internal circuit, connects the input / output circuit to the input pin of the integrated circuit or the internal circuit. Input terminal for
An output terminal for connecting the input / output circuit and an output pin of the internal circuit or the integrated circuit, a plurality of storage elements, at least one combinational logic circuit, an input side of each storage element and the combinational logic circuit, or A plurality of programmable selectors provided on the output side, at least one of the storage elements is cascade-connected to another storage element via one of the selectors, and the input terminal of the selector is Two or more signals are connected from among signals including an input pin signal, a storage element output signal, and a combination logic circuit output signal, and the output selected by the selector is connected to the storage element input terminal and combination logic. The above object is achieved by connecting either the input terminal of the circuit or the output pin. Further, at least one dynamic selector circuit whose connection state can be controlled by a selection signal is provided, and the dynamic selector circuit selects a signal output from another input / output circuit or a signal selected from the input pin. Is supplied to the storage element or one input terminal of a selector provided on the input side thereof, and one output signal of the storage element can be supplied to other input / output circuits. Further, one of the selectors is connected so as to select any one of a plurality of clocks supplied to the input / output circuit and supply it to one of the storage elements. Further, one of the selectors is connected so as to select and output either one output of the storage element or an inverted output.

【作用及び効果】[Action and effect]

本発明によれば、集積回路の入出力ピンへの直結を可
能として、入力ピンに加えられる入力信号又は出力ピン
からの出力信号の処理を、直接、最短の配線で行うこと
ができる。更に、プログラマブルなセレクタと入力信号
等を保持する記憶素子とは、効率的に入出力回路を形成
することを可能にして面積的に小さく形成できる。この
ように、前記入出力信号の直接処理、及び、最短の配線
と面積的に小さくした構成により、動作速度を高速化す
ることができる。 又、本入出力回路をPLDに使用した場合は、プログラ
マブル論理要素を本来の論理機能の構成にのみ用いるこ
とができるようになり、PLDの利用効率を高めて、高密
度なPLDを得ることができる。 更に、少なくとも1つのダイナミツクセレクタ回路を
備え、他の入出力回路から出力される信号を、記憶素子
に入力可能とすると共に、該記憶素子の出力信号を、他
の入出力回路へも供給可能とした場合には、他の入出力
回路との接続が可能となり、拡張が容易となる。
According to the present invention, direct connection to an input / output pin of an integrated circuit is possible, and an input signal applied to an input pin or an output signal from an output pin can be directly processed with the shortest wiring. Further, the programmable selector and the storage element for holding an input signal can efficiently form an input / output circuit and can be formed small in area. In this way, the direct processing of the input / output signals, the shortest wiring and the structure in which the area is reduced can increase the operation speed. In addition, when this input / output circuit is used for PLD, programmable logic elements can be used only for the configuration of the original logic function, and the utilization efficiency of PLD can be improved to obtain high density PLD. it can. Further, at least one dynamic selector circuit is provided so that a signal output from another input / output circuit can be input to a storage element and an output signal of the storage element can be supplied to another input / output circuit. In that case, connection with other input / output circuits becomes possible and expansion becomes easy.

【実施例】【Example】

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。 第1図は、本発明の第1実施例を示す回路図である。 本実施例は、入出力回路の入力端子1と、記憶素子で
ある3つのD型フリツプフロツプ2、3、4と、1つの
組合わせ論理回路5と、各フリツプフロツプ2、3、4
の入力をプログラマブルに選択するセレクタ6、7、
8、9、10と、組合わせ論理回路5の入力をプログラマ
ブルに選択するセレクタ11、12と、入出力回路の出力端
子13への出力をプログラマブルに選択するセレクタ14等
からなる。 前記フリツプフロツプ2のD入力に入力される信号
は、前記セレクタ6で選択される。該セレクタ6の入力
には、前記入力端子1の入力信号とそのフリツプフロツ
プ2自身の反転出力と他のフリツプフロツプ3の反転
出力とが接続されて、そのいずれかを任意に選ぶこと
ができる。 前記フリツプフロツプ2のクロツク入力CKに入力され
る信号は、前記セレクタ7で選択される。該セレクタ7
には、2つのクロツク、例えば高速のクロツクCLK1と低
速のクロツクCLK2等が入力され、そのいずれかを任意に
選ぶことができる。この2つのクロツクの他の例として
は、周波数が同一で位相のずれた関係のもの(互いに反
転した関係のものを含む)等がある。 前記フリツプフロツプ3のD入力に入力される信号
は、前記セレクタ8で選択される。該セレクタ8の入力
には、前記フリツプフロツプ2の出力と前記セレクタ6
の選択出力が接続されて、そのいずれかを任意に選ぶこ
とができる。該フリツプフロツプ3のクロツク入力CKに
は、前記セレクタ9の選択出力が接続され、前述した2
つのクロツクCLK1、CLK2のいずれかが任意に選択されて
入力される。 前記組合わせ論理回路5は、本実施例ではAND回路に
構成したが、OR回路やNOR回路等に構成してもよい。該
組合わせ論理回路5に入力される信号は、前記セレクタ
11とセレクタ12のそれぞれで選択される。該セレクタ11
の入力には、前記フリツプフロツプ2の出力Qと、同じ
くフリツプフロツプ2の反転出力が接続され、そのい
ずれかを任意に選ぶことができる。前記セレクタ12の入
力には、前記フリツプフロツプ3の出力Qと反転出力
が接続され、そのいずれかを任意に選択することができ
る。 前記フリツプフロツプ4のD入力には、前記組合わせ
論理回路5の出力が接続され、一方、クロツク入力CKに
は、前述セレクタ10の選択出力が接続されて、前述した
2つのクロツクCLK1、CLK2のいずれかが任意に選択され
て入力される。 前記出力端子13に出力される信号は、前記セレクタ14
で選択される。該セレクタ14の入力は、前記入力端子1
の入力信号と、フリツプフロツプ2の出力Qと、組合わ
せ論理回路5の出力と、フリツプフロツプ4の出力Qと
が接続されて、そのいずれかを任意に選ぶことができ
る。 第2図は、プログラマブルなセレクタの1つの構成例
を示す回路図である。 このセレクタは、2つのNチヤンネル型MOSトランジ
スタ15、16からなる2入力セレクタである。一方のトラ
ンジスタ15の入力側には信号Aが接続され、他方のトラ
ンジスタ16の入力側には信号Bが接続され、2つのトラ
ンジスタの出力側は共通に接続される。2つのトランジ
スタ15、16のいずれかがプラグラミングにより導通状態
にされることにより、入力A又はBの一方が出力Cとし
て選択される。 第3図は、プログラマブルなセレクタの他の構成例を
示す回路図である。 このセレクタは、3つのNANDゲート17、18、19とイン
バータ20からなる2入力セレクタである。NANDゲート17
は、ゲート入力Iをインバータ20で反転した信号がハイ
レベルのときゲート開となり、一方の入力Aを通過させ
る。NANDゲート18は、ゲート入力Iがハイレベルのとき
ゲート開となり、他方の入力Bを通過させる。NANDゲー
ト19は、NANDゲート17又は18からの入力を負論理入力と
するOR回路として機能し、いずれか一方の入力を正論理
として出力Cとする。上記ゲート入力Iはプラグラミン
グにより自在に設定され、ハイレベルに設定されれば、
NANDゲート17はゲート閉となり、NANDゲート18はゲート
開となつて、入力Bが選択される。逆にローレベルに設
定された場合は、NANDゲート17がゲート開、NANDゲート
18がゲート閉となり、入力Aが選択される。 第2図、第3図のセレクタの実施例では、2入力の場
合について説明したが、ゲート素子又は回路を入力に応
じて増加させれば、3入力、4入力など多入力のセレク
タが同様に形成できる。又、ゲート素子をNチヤンネル
型MOSトランジスタとPチヤンネル型MOSトランジスタか
らなる相補形トランスフアゲートにより形成することも
可能である。 以下、上記構成の第1実施例を用いて構成した入出力
回路の応用例をあげる。 第4図(a)、(b)は、第1実施例を用いて構成し
た入出力回路の応用例の一つである、入力信号のローレ
ベル検知回路図(a)と、その動作を示すタイミングチ
ヤート(b)である。回路図(a)においてはセレクタ
を省略し、セレクタにより選択された結果のみを示して
いる。 フリツプフロツプ4のクロツク入力CKには、フリツプ
フロツプ2、3のクロツク入力CKに入力されるクロツク
CLK1を反転したクロツクCLK2が入力される。入力端子1
から入力される信号INはフリツプフロツプ2のD入力に
入力し、その出力Qは次段のフリツプフロツプ3のD入
力とする。フリツプフロツプ2とフリツプフロツプ3の
反転出力同士を組合わせ論理回路5に入力し、その論
理積をフリツプフロツプ4のD入力とする。出力端子13
の出力OUTはフリツプフロツプ4の出力を選択する。 この入出力回路は、第4図(d)に示すように、フリ
ツプフロツプ2、3、4のシフト機能によつて、入力信
号INが1.5クロツク以上継続してローレベルとなつて初
めて、ローレベルが出力OUTに検知される。入力信号IN
のローレベルが1.5クロツク未満であると、出力OUTには
検知されず、その入力信号INをノイズとみなして排除す
ることができる。 第5図(a)、(b)は、第1実施例を用いて構成し
た入出力回路の応用例の他の一つである、入力信号のハ
イレベル検知回路図(a)と、その動作を示すタイミン
グチヤート(b)である。 その回路構成は、組合わせ論理回路5の入力が、フリ
ツプフロツプ2、3の出力Q同士である以外は、第4図
(a)と同様である。 この入出力回路は、第5図(b)に示すように、フリ
ツプフロツプ2、3、4のシフト機能によつて、入力信
号INが1.5クロツク以上継続してハイレベルとなつて初
めて、ハイレベルの出力OUTに検知される。入力信号IN
のハイレベルが1.5クロツク未満であると、出力OUTには
検知されず、その入力信号をノイズとみなして排除する
ことができる。 第6図(a)、(b)は、第1実施例を用いて構成し
た入出力回路の応用例の更に他の一つである、入力信号
の立ち下がりエツジ検出回路図(a)と、その動作を示
すタイミングチヤート(b)である。 この回路においても、フリツプフロツプ2、3同士が
第5図(a)と同じく接続されてシフト回路を形成して
いる。組合わせ論理回路5の入力には、フリツプフロツ
プ2の反転出力とフリツプフロツプ3の出力Qが選択
されて入力され、その論理積が出力端子13に出力され
る。各フリツプフロツプのセツト入力Sは、互いに接続
して外部よりSET入力を加えられるように構成すれば、
電源投入時等のイニシヤル時の出力OUTのロツクや動作
時におけるイネーブル入力として利用でき好適である。 この入出力回路は、第6図(b)に示すように、SET
入力がハイレベルであれば、フリツプフロツプ2、3の
シフト機能によつて、前段のフリツプフロツプ2に入力
信号INのローレベルがシフトされてから、それが後段の
フリツプフロツプ3にシフトされるまでの1クロツクの
間、出力OUTを送出することができる。 第7図(a)、(b)は、第1実施例を用いて構成し
た入出力回路の応用例の更に他の一つである、入力信号
の立ち上がり検出回路図(a)と、その動作を示すタイ
ミングチヤート(b)である。 その回路構成は、組合わせ論理回路5に入力される信
号が、フリツプフロツプ2の出力Qと、フリツプフロツ
プ3の反転出力であること、及び各フリツプフロツプ
2、3のリセツト端子が接続されて、外部からRESET入
力が可能であることを除いて、第6図(a)と同一であ
る。このようにRESET入力を設ければ、電源投入時等の
イニシヤル時の出力OUTのロツクや動作時におけるイネ
ーブル入力として利用でき好適である。 この入出力回路は、第7図(b)に示すように、RESE
T入力がハイレベルであれば、フリツプフロツプ2、3
のシフト機能によつて、前段のフリツプフロツプ2に入
力信号INのハイレベルがシフトされてから、それが後段
のフリツプフロツプ3にシフトされるまでの1クロツク
の間、出力OUTを送出することができる。 第8図(a)、(b)は、第1実施例を用いて構成し
た入出力回路の応用例の更に他の一つである、クロツク
CLK1の1/2分周回路を構成した回路図(a)とそのタイ
ミングチヤート(b)である。 この分周回路は、フリツプフロツプ2において自己の
反転出力をD入力に戻し、出力Qを出力端子13へ出力
する。このようにすれば、第8図(b)に示すように、
クロツクCLK1を1/2に分周することができる。 第9図(a)、(b)は、第1実施例を用いて構成し
た入出力回路の応用例の更に他の一つである、クロツク
CLK1の1/4分周回路を構成した回路図(a)とそのタイ
ミングチヤート(b)である。 この分周回路は、フリツプフロツプ2、3においてク
ロツク入力CKに同一のクロツクCLK1を入力し、フリツプ
フロツプ2のD入力にはフリツプフロツプ3の反転出力
を入力し、フリツプフロツプ3のD入力にはフリツプ
フロツプ2の出力Qを入力する。出力端子13にはフリツ
プフロツプ3の出力Qを出力する。このようにすれば、
第9図(b)に示すように、クロツクCLK1を1/4に分周
することができる。 以上のように本第1実施例では、プログラマブルなセ
レクタにより、入力信号又は出力信号を直接処理する入
出力回路を自在に組むことが可能になる。従つて、集積
回路の入力ピンからの入力信号又は出力ピンへの出力信
号を最短の配線で処理することができ、動作速度を上げ
る点で有利である。又、プログラマブルといつても入出
力回路に適した構成であり、無駄が少ないので、プログ
ラマブル論理要素を用いて入出力回路を構成するより
も、面積的に小さく形成することができ、動作速度を高
速化し、素子の使用効率を上げることが可能になる。 第10図は、拡張を容易とした本発明の第2実施例を示
す回路図である。 本実施例は、前記第1実施例と同様の、入出力回路の
入力端子1と、3つのD型フリツプフロツプ2、3、4
と、1つの組合わせ論理回路5と、8つのセレクタ6、
7、8、9、10、11、12、14と、入出力回路の出力端子
13とを有するプログラマブル入出力回路において、更
に、隣接する入出力回路(Input Output Block;IOB)か
らの入力端子21と、該入力端子21から入力される信号
(A)及び前記入力端子1からの信号(B)から選択し
た信号(C)を、前記フリツプフロツプ2の入力Dを選
択するセレクタ6に供給するダイナミツクセレクタ回路
22と、該ダイナミツクセレクタ回路22に切換える信号
(S)を入力するためのパラレル〜シリアル切換端子23
と、前記フリツプフロツプ2の出力信号を、隣接するIO
Bへ出力するための出力端子24とを付加したものであ
る。 前記セレクタ6の入力端子の1つに入力される信号
は、前記ダイナミツクセレクタ回路22で選択される。該
ダイナミツクセレクタ回路22の入力A、Bには、隣接IO
Bの出力信号と入力端子1の入力信号とが接続されてい
て、パラレル〜シリアル端子23から入力される切換信号
Sの状態に応じて、本入出力回路を互いに独立したパラ
レルな状態で使用するか、又は、互いに連結したシリア
ルな状態で使用するかを動作中任意に選ぶことができ
る。 第11図は、前記ダイナミツクセレクタ回路22の1つの
構成例を示す回路図である。 このダイナミツクセレクタ回路22は、2つのNチヤン
ネル型MOSトランジスタ25、26とインバータ27からなる
2入力セレクタとなつている。一方のトランジスタ25の
入力側には信号Aが接続され、他方のトランジスタ26の
入力側には信号Bが接続され、2つのトランジスタの出
力側Cは共通に接続される。トランジスタ25、26は、切
換信号S又はこれをインバータ27で反転した信号によ
り、いずれか一方が導通状態、他方が遮断状態となり、
入力A又はBのいずれか一方を出力Cとする。 本第2実施例においては、初段のフリツプフロツプ2
の入力として、隣接IOBからの出力も入力できるように
したので、入出力回路のシリアル接続による拡張が容易
である。なお、隣接IOBからの出力を入力可能とすべき
記憶素子は、これに限定されず、2段目以降又は最終段
のフリツプフロツプ3、4としてもよい。又、2つ以上
の記憶素子に異なる信号を入力可能としてもよい。 又、本第2実施例においては、隣接IOBからの出力を
記憶素子に直接入力可能とせず、プログラマブルなセレ
クタ6を介して入力可能としたので、記憶素子の入力信
号の選択範囲が広い。なお、セレクタ6を介することな
く、隣接IOBからの出力を直接、記憶素子に入力可能と
してもよい。 更に、本第2実施例においては、隣接IOBへの出力
を、隣接IOBからの出力が入力可能とされたフリツプフ
ロツプ2自体から出力するようにしているので、拡張が
容易である。なお、隣接IOBへ信号を出力すべき記憶素
子は、これに限定されず、2段目以降又は最終段のフリ
ツプフロツプ3、4としてもよい。又、2つ以上の記憶
素子から出力可能としてもよい。 なお、本発明は、上記第1、第2実施例の回路に限定
されるものではなく、例えば出力端子に出力される信号
が、セレクタにより、入力端子(ピン)からの信号と、
D型フリツプフロツプの出力からの信号と、組合わせ論
理回路出力からの信号と、のいずれかを選ぶことができ
るように、任意に構成することができる。又、D型フリ
ツプフロツプのD入力に入力される信号が、セレクタに
より、それ自身の出力からの信号と、入力端子(ピン)
からの信号と、組合わせ論理回路の出力からの信号と、
他のD型フリツプフロツプの出力からの信号と、のいず
れかを選ぶことができるように、任意に構成することが
できる。更に、組合わせ論理回路の入力が、セレクタに
より、他の組合わせ論理回路の出力からの信号と、入力
端子(ピン)からの信号と、D型フリツプフロツプの出
力からの信号と、のいずれかを選ぶことができるよう
に、任意に構成することができる。 又、D型フリツプフロツプのクロツク入力は、外部か
らのクロツク入力の他に、それ自身の出力からの信号か
ら任意に選ぶことができるようにしてもよい。 このように、本発明は、その主旨に沿つて種々に応用
され、実施態様を取り得るものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention. In this embodiment, the input terminal 1 of the input / output circuit, the three D-type flip-flops 2, 3, and 4 which are storage elements, one combinational logic circuit 5, and each flip-flop 2, 3, and 4 are provided.
Of selectors 6, 7, which select the input of
8, 9 and 10, selectors 11 and 12 for programmable selection of the input of the combinational logic circuit 5, and selector 14 for programmable selection of the output to the output terminal 13 of the input / output circuit. The signal input to the D input of the flip-flop 2 is selected by the selector 6. The input signal of the input terminal 1, the inverted output of the flip-flop 2 itself and the inverted output of the other flip-flop 3 are connected to the input of the selector 6, and any one of them can be arbitrarily selected. The signal input to the clock input CK of the flip-flop 2 is selected by the selector 7. The selector 7
Two clocks, for example, a high-speed clock CLK 1 and a low-speed clock CLK 2, etc., are input to the, and any one of them can be arbitrarily selected. Other examples of these two clocks include those having the same frequency and the phases shifted (including those having the mutually inverted relationship). The signal input to the D input of the flip-flop 3 is selected by the selector 8. The input of the selector 8 is connected to the output of the flip-flop 2 and the selector 6
Selection output is connected and any one of them can be arbitrarily selected. The selection output of the selector 9 is connected to the clock input CK of the flip-flop 3, and
One of the two clocks CLK 1 and CLK 2 is arbitrarily selected and input. Although the combinational logic circuit 5 is configured as an AND circuit in this embodiment, it may be configured as an OR circuit or a NOR circuit. The signal input to the combinational logic circuit 5 is the selector.
11 and selector 12 respectively. The selector 11
The output Q of the flip-flop 2 and the inverted output of the flip-flop 2 are connected to the input of, and any one of them can be arbitrarily selected. The output of the flip-flop 3 and the inverted output are connected to the input of the selector 12, and any one of them can be arbitrarily selected. The output of the combinational logic circuit 5 is connected to the D input of the flip-flop 4, while the select output of the selector 10 is connected to the clock input CK, and the two clocks CLK 1 and CLK 2 described above are connected. Is selected and input. The signal output to the output terminal 13 is the selector 14
Is selected. The input of the selector 14 is the input terminal 1
Of the flip-flop 2, the output Q of the flip-flop 2, the output of the combinational logic circuit 5, and the output Q of the flip-flop 4 are connected, and any one of them can be arbitrarily selected. FIG. 2 is a circuit diagram showing one configuration example of a programmable selector. This selector is a two-input selector composed of two N-channel MOS transistors 15 and 16. The signal A is connected to the input side of one transistor 15, the signal B is connected to the input side of the other transistor 16, and the output sides of the two transistors are commonly connected. Either one of the inputs A or B is selected as the output C by making either of the two transistors 15 and 16 conductive by plugging. FIG. 3 is a circuit diagram showing another configuration example of the programmable selector. This selector is a two-input selector consisting of three NAND gates 17, 18, 19 and an inverter 20. NAND gate 17
When the signal obtained by inverting the gate input I by the inverter 20 is at high level, the gate is opened and one input A is passed. The NAND gate 18 opens when the gate input I is at high level, and allows the other input B to pass. The NAND gate 19 functions as an OR circuit in which the input from the NAND gate 17 or 18 is a negative logic input, and one of the inputs is a positive logic and is an output C. The gate input I is freely set by plugging, and if set to high level,
The NAND gate 17 is closed and the NAND gate 18 is opened, so that the input B is selected. Conversely, if it is set to low level, the NAND gate 17 opens and the NAND gate
Gate 18 is closed and input A is selected. In the embodiments of the selectors shown in FIGS. 2 and 3, the case of two inputs has been described, but if the number of gate elements or circuits is increased according to the inputs, a selector with multiple inputs such as three inputs and four inputs will be the same. Can be formed. It is also possible to form the gate element by a complementary transfer gate composed of an N-channel type MOS transistor and a P-channel type MOS transistor. Hereinafter, application examples of the input / output circuit configured by using the first embodiment having the above configuration will be described. FIGS. 4 (a) and 4 (b) show a low level detection circuit diagram (a) of an input signal, which is one application example of the input / output circuit configured by using the first embodiment, and its operation. It is a timing chart (b). In the circuit diagram (a), the selector is omitted and only the result selected by the selector is shown. The clock input CK of flip-flop 4 is the clock input to the clock input CK of flip-flops 2 and 3.
Clock CLK 2, which is the inverse of CLK 1 , is input. Input terminal 1
The signal IN input from is input to the D input of the flip-flop 2, and its output Q is the D input of the flip-flop 3 in the next stage. The inverted outputs of the flip-flop 2 and the flip-flop 3 are input to the combinational logic circuit 5, and the logical product is used as the D input of the flip-flop 4. Output terminal 13
Output OUT of the flip-flop 4 is selected. This input / output circuit, as shown in FIG. 4 (d), does not change to a low level until the input signal IN is continuously at a low level of 1.5 clocks or more due to the shift function of the flip-flops 2, 3, and 4. Detected at output OUT. Input signal IN
If the low level of is less than 1.5 clock, it is not detected at the output OUT and its input signal IN can be regarded as noise and eliminated. FIGS. 5 (a) and 5 (b) are another example of the application of the input / output circuit configured by using the first embodiment, and FIG. 5 (a) is a high level detection circuit diagram of an input signal and its operation. Is a timing chart (b). The circuit configuration is the same as that shown in FIG. 4A, except that the input of the combinational logic circuit 5 is the outputs Q of the flip-flops 2 and 3. As shown in FIG. 5 (b), this input / output circuit does not change to a high level until the input signal IN is continuously at a high level of 1.5 clocks or more by the shift function of the flip-flops 2, 3, and 4. Detected at output OUT. Input signal IN
If the high level of is less than 1.5 clock, it is not detected at the output OUT, and its input signal can be regarded as noise and eliminated. 6 (a) and 6 (b) are still another application example of the input / output circuit configured by using the first embodiment, which is a falling edge detection circuit diagram of an input signal (a), It is a timing chart (b) showing the operation. Also in this circuit, the flip flops 2 and 3 are connected in the same manner as in FIG. 5 (a) to form a shift circuit. The inverted output of the flip-flop 2 and the output Q of the flip-flop 3 are selected and input to the input of the combinational logic circuit 5, and the logical product thereof is output to the output terminal 13. If the set inputs S of the respective flip-flops are connected to each other and the SET input is applied from the outside,
It is suitable because it can be used as the lock of the output OUT at the time of initializing when the power is turned on or as the enable input at the time of operation. This input / output circuit, as shown in FIG.
If the input is at high level, the shift function of flip-flops 2 and 3 shifts one clock from the shift of the low level of the input signal IN to the flip-flop 2 in the preceding stage to the shift in the flip-flop 3 in the subsequent stage. During this period, the output OUT can be sent out. FIGS. 7 (a) and 7 (b) are still another application example of the input / output circuit configured by using the first embodiment, and FIG. 7 (a) is a rising signal detection circuit diagram of the input signal and its operation. Is a timing chart (b). The circuit configuration is such that the signal input to the combinational logic circuit 5 is the output Q of the flip-flop 2 and the inverted output of the flip-flop 3, and the reset terminals of each of the flip-flops 2 and 3 are connected to reset from the outside. It is the same as FIG. 6 (a) except that the input is possible. If the RESET input is provided in this way, it is suitable because it can be used as the lock of the output OUT at the time of initialization such as when the power is turned on, or as the enable input during operation. This input / output circuit, as shown in FIG.
If T input is high level, flip-flop 2, 3
With the shift function of (1), the output OUT can be sent for one clock from the time when the high level of the input signal IN is shifted to the front flip-flop 2 to the time when it is shifted to the rear flip-flop 3. FIGS. 8 (a) and 8 (b) are still another example of the application of the input / output circuit constructed by using the first embodiment.
FIG. 2 is a circuit diagram (a) and a timing chart (b) thereof that configures a 1/2 frequency divider circuit of CLK 1 . This frequency dividing circuit returns its inverted output to the D input in the flip-flop 2 and outputs the output Q to the output terminal 13. In this way, as shown in FIG. 8 (b),
Clock CLK 1 can be divided in half. FIGS. 9 (a) and 9 (b) are clocks showing another example of application of the input / output circuit constructed by using the first embodiment.
FIG. 2A is a circuit diagram (a) and its timing chart (b) that constitutes a 1/4 frequency divider circuit of CLK 1. FIG. This frequency divider circuit inputs the same clock CLK 1 to the clock input CK in the flip flops 2 and 3, inputs the inverted output of the flip flop 3 into the D input of the flip flop 2, and inputs the flip flop 2 into the D input of the flip flop 3. Input the output Q. The output Q of the flip-flop 3 is output to the output terminal 13. If you do this,
As shown in FIG. 9B, the clock CLK 1 can be divided into 1/4. As described above, in the first embodiment, the programmable selector makes it possible to freely construct an input / output circuit that directly processes an input signal or an output signal. Therefore, the input signal from the input pin of the integrated circuit or the output signal to the output pin can be processed with the shortest wiring, which is advantageous in increasing the operation speed. In addition, since the configuration is programmable and is always suitable for the input / output circuit, and there is little waste, it can be formed in a smaller area than the configuration of the input / output circuit using programmable logic elements, and the operating speed can be increased. It is possible to increase the speed and improve the efficiency of use of the device. FIG. 10 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention which facilitates expansion. This embodiment is similar to the first embodiment in that the input terminal 1 of the input / output circuit and the three D-type flip flops 2, 3, 4 are used.
, One combinational logic circuit 5, eight selectors 6,
7,8,9,10,11,12,14 and output terminal of input / output circuit
A programmable input / output circuit having an input terminal 21 from an adjacent input / output circuit (Input Output Block; IOB), a signal (A) input from the input terminal 21 and the input terminal 1 A dynamic selector circuit that supplies the signal (C) selected from the signals (B) to the selector 6 that selects the input D of the flip-flop 2.
22 and a parallel-serial switching terminal 23 for inputting a signal (S) for switching to the dynamic selector circuit 22.
And the output signal of the flip-flop 2 to the adjacent IO
An output terminal 24 for outputting to B is added. A signal input to one of the input terminals of the selector 6 is selected by the dynamic selector circuit 22. The inputs A and B of the dynamic selector circuit 22 are connected to adjacent IOs.
The output signal of B and the input signal of the input terminal 1 are connected, and the input / output circuit is used in parallel state independent of each other according to the state of the switching signal S input from the parallel to serial terminal 23. Alternatively, it can be arbitrarily selected during operation whether to be used in a serial state connected to each other. FIG. 11 is a circuit diagram showing one structural example of the dynamic selector circuit 22. The dynamic selector circuit 22 is a two-input selector including two N-channel type MOS transistors 25 and 26 and an inverter 27. The signal A is connected to the input side of one transistor 25, the signal B is connected to the input side of the other transistor 26, and the output sides C of the two transistors are commonly connected. One of the transistors 25 and 26 is turned on and the other is turned off by the switching signal S or a signal obtained by inverting the switching signal S by the inverter 27.
Either the input A or the input B is the output C. In the second embodiment, the flip-flop 2 of the first stage is used.
Since the output from the adjacent IOB can also be input as the input of, the expansion by the serial connection of the input / output circuit is easy. Note that the storage element that should be able to input the output from the adjacent IOB is not limited to this, and may be the flip-flops 3 and 4 in the second and subsequent stages or in the final stage. Further, different signals may be input to two or more storage elements. Further, in the second embodiment, the output from the adjacent IOB is not directly inputtable to the storage element but is inputtable through the programmable selector 6, so that the selection range of the input signal of the storage element is wide. It should be noted that the output from the adjacent IOB may be directly input to the storage element without going through the selector 6. Further, in the second embodiment, since the output to the adjacent IOB is output from the flip-flop 2 itself, which is capable of receiving the output from the adjacent IOB, the expansion is easy. The storage elements that should output signals to the adjacent IOBs are not limited to this, and the flip-flops 3 and 4 in the second and subsequent stages or the final stage may be used. Further, it may be possible to output from two or more storage elements. It should be noted that the present invention is not limited to the circuits of the first and second embodiments, and for example, a signal output to the output terminal is changed by the selector to a signal from the input terminal (pin),
It can be arbitrarily configured so that either the signal from the output of the D-type flip-flop or the signal from the output of the combinational logic circuit can be selected. In addition, the signal input to the D input of the D-type flip-flop and the signal from its own output are input to the input terminal (pin) by the selector.
From the output of the combinational logic circuit,
It can be arbitrarily configured so that either the signal from the output of the other D-type flip-flop can be selected. Further, the input of the combinational logic circuit uses the selector to select one of the signal from the output of the other combinational logic circuit, the signal from the input terminal (pin), and the signal from the output of the D-type flip-flop. It can be arbitrarily configured so that it can be selected. Further, the clock input of the D-type flip-flop may be arbitrarily selected from the signals from its own output in addition to the clock input from the outside. As described above, the present invention can be variously applied and embodied along the gist of the invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、本発明の第1実施例を示す回路図、 第2図は、第1実施例で用いられるプログラマブルなセ
レクタの一構成例を示す回路図、 第3図は、第1実施例で用いられるプログラマブルなセ
レクタの他の構成例を示す回路図、 第4図(a)、(b)は、第1実施例の応用例を示すロ
ーレベル検知回路図とその動作タイミングチヤート、 第5図(a)、(b)は、第1実施例の他の応用例を示
すハイレベル検知回路図とその動作タイミングチヤー
ト、 第6図(a)、(b)は、第1実施例の更に他の応用例
を示す立ち下がりエツジ検出回路図とその動作タイミン
グチヤート、 第7図(a)、(b)は、第1実施例の更に他の応用例
を示す立ち上がりエツジ検出回路図とその動作タイミン
グチヤート、 第8図(a)、(b)は、第1実施例の更に他の応用例
を示す1/2分周回路図とその動作タイミングチヤート、 第9図(a)、(b)は、第1実施例の更に他の応用例
を示す1/4分周回路図とその動作タイミングチヤート、 第10図は、本発明の第2実施例を示す回路図、 第11図は、第2実施例で用いられるダイナミツクセレク
タ回路の一構成例を示す回路図、 第12図は、プログラマブル論理要素の従来例を示す構成
図である。 1、21……入力端子、 2、3、4……D型フリツプフロツプ(記憶素子)、 5……組合わせ論理回路、 6、8、11、12、14……セレクタ、 13、24……出力端子、 22……ダイナミツクセレクタ回路、 23……切換端子。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration example of a programmable selector used in the first embodiment, and FIG. 3 is a first embodiment. 4 is a circuit diagram showing another configuration example of the programmable selector used in FIG. 4, FIGS. 4 (a) and 4 (b) are a low level detection circuit diagram showing an application example of the first embodiment and its operation timing chart, FIG. FIGS. 6 (a) and 6 (b) are high-level detection circuit diagrams showing other application examples of the first embodiment and their operation timing charts, and FIGS. 6 (a) and 6 (b) are further diagrams of the first embodiment. Falling edge detection circuit diagram showing another application example and its operation timing chart. FIGS. 7A and 7B show a rising edge detection circuit diagram showing still another application example of the first embodiment and its operation. Timing chart, FIGS. 8 (a) and 8 (b) show the first embodiment. FIG. 9 (a) and FIG. 9 (b) are 1/2 division circuit diagrams showing still another application example of FIG. 9 and operation timing charts thereof, and FIG. Circuit diagram and its operation timing chart, FIG. 10 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention, FIG. 11 is a circuit diagram showing an example of the configuration of a dynamic selector circuit used in the second embodiment, FIG. 12 is a block diagram showing a conventional example of a programmable logic element. 1, 21 ... Input terminal, 2, 3, 4 ... D-type flip-flop (memory element), 5 ... Combination logic circuit, 6, 8, 11, 12, 14 ... Selector, 13, 24 ... Output Terminal, 22 …… Dynamic selector circuit, 23 …… Switching terminal.

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】外部回路と接続される集積回路の入力ピン
又は出力ピンと内部回路の間に接続されるプログラマブ
ルな入出力回路において、 該入出力回路と前記集積回路の入力ピン又は内部回路を
接続するための入力端子と、 該入出力回路と前記内部回路又は集積回路の出力ピンを
接続するための出力端子と、 複数の記憶素子と、 少なくとも1つの組合わせ論理回路と、 各記憶素子及び組合わせ論理回路の入側又は出側に設け
られた、複数のプログラマブルなセレクタとを備え、 前記記憶素子の少なくとも1つが、前記セレクタの1つ
を介して他の記憶素子へカスケード接続され、 前記セレクタの入力端子には、前記入力ピンの信号、記
憶素子の出力信号、組合わせ論理回路の出力信号を含む
信号中から2以上の信号が接続され、 該セレクタで選択された出力は、前記記憶素子の入力端
子、組合わせ論理回路の入力端子、前記出力ピンのいず
れかに接続されていることを特徴とするプログラマブル
入出力回路。
1. A programmable input / output circuit connected between an input pin or output pin of an integrated circuit connected to an external circuit and an internal circuit, wherein the input / output circuit is connected to an input pin of the integrated circuit or an internal circuit. Input terminal for connecting the input / output circuit and the output pin of the internal circuit or the integrated circuit, a plurality of storage elements, at least one combinational logic circuit, and each storage element and set A plurality of programmable selectors provided on the input side or the output side of the matching logic circuit, wherein at least one of the storage elements is cascade-connected to another storage element via one of the selectors; 2 or more signals among signals including the input pin signal, the storage element output signal, and the combinational logic circuit output signal are connected to the input terminal of Was selected output data, the input terminal of said memory element, an input terminal of the combinational logic circuit, a programmable input-output circuit, characterized in that it is connected to one of said output pins.
【請求項2】請求項1において、更に、 接続状態を選択信号で制御可能な、少なくとも1つのダ
イナミツクセレクタ回路を備え、 該ダイナミツクセレクタ回路により、他の入出力回路か
ら出力される信号や前記入力ピンからの信号から選択し
た信号が、前記記憶素子や、その入側に設けられたセレ
クタの1つの入力端子に供給され、 該記憶素子の1つの出力信号が、他の入出力回路へも供
給可能であることを特徴とするプログラマブル入出力回
路。
2. The device according to claim 1, further comprising at least one dynamic selector circuit whose connection state can be controlled by a selection signal, and a signal output from another input / output circuit by the dynamic selector circuit. A signal selected from the signals from the input pins is supplied to one input terminal of the storage element or a selector provided on the input side, and one output signal of the storage element is input to another input / output circuit. A programmable input / output circuit that can also be supplied.
【請求項3】請求項1において、前記セレクタの1つ
が、入出力回路に供給される複数のクロックのいずれか
1つを選択して、前記記憶素子の1つに供給するように
接続されていることを特徴とするプログラマブル入出力
回路。
3. The selector according to claim 1, wherein one of the selectors is connected to select one of a plurality of clocks supplied to the input / output circuit and supply it to one of the storage elements. A programmable input / output circuit characterized in that
【請求項4】請求項1において、前記セレクタの1つ
が、前記記憶素子の1つの出力又は反転出力のいずれか
一方を選択して出力するように接続されていることを特
徴とするプログラマブル入出力回路。
4. The programmable input / output according to claim 1, wherein one of the selectors is connected to select and output either one output or inverted output of the storage element. circuit.
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