一、7 系列FPGAs SelectIO 資源
SelectIO，就是I/O接口以及I/O邏輯的總稱。《UG471--SelectIO》 篇可以分成3部分：第1部分介紹I/O的電氣特性，第2部分介紹I/O邏輯資源，第3部分介紹高級的I/O邏輯資源（serializer/deserializer）。

說到I/O，必須先提到FPGA的BANK。在7系列的FPGA中，BANK分為HR(High-range)BANK和HP(High-performance) BANK。HP BANK只能支持小于等于1.8V電平標準的I/O信號，HR BANK則支持小于等于3.3V電平標準的I/O信號。HP BANK專為高速I/O信號設計，支持DCI（數控阻抗），而HR BANK則適合更大眾化的所有I/O信號設計。下表列出了HP BANK 和HR BANK的特性。

無論是HR或者HP BNANK，每個BANK都包含50個I/O管腳，每個I/O管腳都可配置成輸入、輸出。每個BANK的首尾管腳只能作為單端I/O，其余48個I/O則可配置成24對差分I/O。

二、selectIO的邏輯資源
下圖為HP BANK的IO 模塊，HR BANK與之相比，沒有輸出延遲ODELAYE2；

I/O邏輯資源主要包含5部分：

2.1 ILOGIC
ILOGIC即輸入信號處理邏輯，緊挨著IOB，外界的輸入信號最先經過的就是ILOGIC。ILOGIC是由許多的數據選擇器和一個IDDR(input Double Data Rate)觸發器構成。該觸發器既可以雙沿捕獲輸入數據也可以拆分成普通單沿觸發器。在HP BANK中，ILOGIC被稱為ILOGICE2，在HR BANK中，ILOGIC被稱為ILOGICE3。下圖給出了ILOGICE3的示意圖：

ILOGICE2與ILOGICE3的區別是：ILOGICE3包含了ZHOLD（Zero Hold) delay。

2.2 IDELAY
IDELAY被稱為信號延遲模塊，它的作用就是把信號延遲一段時間。對于一些需要對齊的輸入信號來說，這至關重要。在7系列FPGA中，它被稱為IDELAYE2。IDELAYE2可以將信號延遲0~31節，在這區間任意可調，并且在參考時鐘為200M時，每節的延遲精度為78ps（1/(32×2×FREF)，FREF為IDELAYCTRL的參考時鐘）。下圖為IDELAYE2例化框圖。

IDELAY后文詳細講解。

2.3 IDELAYCTRL
IDELAYCTRL其實是個輔助模塊，這么說吧，只要使用了IDELAY或者ODELAY，IDELAYCTRL必須被使用，要不然就無法正常工作。因為IDELAY或者ODELAY的延遲精度是由IDELAYCTRL的輸入時鐘決定的，一般為200MHz。下圖為IDELAYCTRL例化框圖。

2.4 ODELAY
ODELAY和IDEALY的使用方式差不多，只不過ODELAY是用作輸出信號的延遲。另外，HR BANK內沒有ODELAY，HP BANK才有，被稱為ODELAYE2。使用ODELAYE2時同樣需要例化IDELAYCTRL。下圖為ODELAYE2例化框圖：

2.5 OLOGIC
LOGIC包括2個部分：一個用于配置輸出路徑。另外一個用于配置三態控制路徑。輸出路徑和三態控制路徑都可以獨立配置成沿觸發器、ODDR以及組合邏輯輸出。

總的來說，I/O邏輯資源就是用來獲取或者輸出信號。對于一般的低速信號而言，I/O邏輯資源體現不出優勢，用不用都不影響最終結果，但是對于高速信號而言，就必須使用I/O邏輯資源了，不能夠正確使用它，整個FPGA邏輯代碼完全無用。

三、IDELAYE2原語
使用IDELAYE2原語必須例化IDELAYCTRL原語

IDELAYCTRL IDELAYCTRL_inst (

.RDY(RDY), // 1-bit output: Ready output

.REFCLK(REFCLK), // 1-bit input: Reference clock input

.RST(RST) // 1-bit input: Active high reset input

);

再看IDELAYE2原語：

3.1IDELAYE2屬性

3.2IDELAYE2端口

3.2.1延遲控制
1. FIXED模式： 固定模式，延遲值為輸入的VALUE
2. VARIABLE模式：由C,LD,CE,INC 共同控制，如下圖所示：

3. VAR_LOAD模式：由C,LD,CE,INC,CNTVALUEIN共同控制

3.3時序圖
我們再看一個VARIABLE模式，加載延時的時序圖：

IDELAY屬性如下：

IDELAY_TYPE = VARIABLE,

IDELAY_VALUE = 0,

DELAY_SRC = IDATAIN

時刻t1：

在C的上升沿，檢測LD為高，加載IDELAY_VALUE，即輸出延時為tap0；

時刻t2：

在C的上升沿，檢測到CE &INC同時為高，由上文延時控制部分內容可知，延時為當前值+1，即輸出延時為tap1；

時刻t3：

LD,CE,INC均為0，增加延時操作完成，輸出延時保持tap1，直到下一次又檢測到LD,CE,INC。

???????3.4仿真測試
Testbench：例化一個idelayctrl，再例化一個idelaye2（VAR_LOAD模式）：

IDELAYCTRL IDELAYCTRL_inst (
.RDY(rdy), // 1-bit output: Ready output
.REFCLK(ref_clk),// 1-bit input: Reference clock input
.RST(rst) // 1-bit input: Active high reset input
);

IDELAYE2 #(
.CINVCTRL_SEL("FALSE"), // Enable dynamic clock inversion (FALSE, TRUE)
.DELAY_SRC("IDATAIN"), // Delay input (IDATAIN, DATAIN)
.HIGH_PERFORMANCE_MODE("FALSE"), // Reduced jitter ("TRUE"), Reduced power ("FALSE")
.IDELAY_TYPE("VAR_LOAD"), // FIXED, VARIABLE, VAR_LOAD, VAR_LOAD_PIPE
.IDELAY_VALUE(0), // Input delay tap setting (0-31)
.PIPE_SEL("FALSE"), // Select pipelined mode, FALSE, TRUE
.REFCLK_FREQUENCY(200.0), // IDELAYCTRL clock input frequency in MHz
.SIGNAL_PATTERN("DATA") // DATA, CLOCK input signal
)
IDELAYE2_inst_frame_delay (
.CNTVALUEOUT(cnt_delay_tap),// 5-bit output: Counter value output
.DATAOUT(rx_frame_delay), // 1-bit output: Delayed data output
.C(ref_clk), // 1-bit input: Clock input
.CE(1'b0), // 1-bit input: Active high enable increment/decrement input
.CINVCTRL(1'b0), // 1-bit input: Dynamic clock inversion input
.CNTVALUEIN(delay_value), // 5-bit input: Counter value input
.DATAIN(1'b0), // 1-bit input: Internal delay data input
.IDATAIN(rx_frame_buf), // 1-bit input: Data input from the I/O
.INC(1'b0), // 1-bit input: Increment / Decrement tap delay input
.LD(delay_load_en[12]), // 1-bit input: Load IDELAY_VALUE input
.LDPIPEEN(1'b0), // 1-bit input: Enable PIPELINE register to load data input
.REGRST(1'b0) // 1-bit input: Active-high reset tap-delay input
);

可以發現，只要過了idelay，就會增加0.6ns的延遲；

delay_value = 0；Tdelay=0.6ns;

仿真繼續往下走，當tap=31時，Tdelay=3.018ns=31x78(ps) +0.6ns;

測試驗證正確。

四、高級selectIO邏輯資源
為了方便使用I/O邏輯資源，Xilinx公司專門將幾種模塊集中起來，構成了功能強大的源語ISERDESE2和OSERDESE2：《UG471》翻譯（2）ISERDESE2原語介紹

審核編輯：符乾江