¿Existe un IC que permita el enrutamiento de señales sobre la marcha?

¿Existen circuitos integrados con N pines de entrada y N pines de salida que, ya sea a través de la configuración EEPROM o mediante el control sobre la marcha por un microcontrolador, le permiten a uno enrutar cada una de las N entradas a CUALQUIERA de las N salidas?

En otras palabras, por ejemplo, uno podría usarlo para conectar la línea entrante en la Entrada1 a la línea saliente en la Salida6, y conectar la Entrada2 a la Salida3, y la Entrada3 a la Salida1, y así sucesivamente (independientemente de si las señales son SPI o I2C , o líneas digitales estándar, etc.) ... y luego cambie el orden.

Si existe, ¿cómo se llaman esos circuitos integrados?

Lo que estás buscando se llama "chip de barra cruzada". Dado que esta es una forma bastante ineficiente de usar recursos de silicio, el énfasis en estos días parece estar en el uso de dichos chips para enrutar señales LVDS de muy alta velocidad.

En general, un dispositivo que conecta N entradas a N salidas simultáneamente se llama interruptor de barra cruzada .

Siempre que todas las señales sean señales digitales unidireccionales, como las señales en algunos buses SPI,

• Se puede configurar un FPGA para enrutar dinámicamente cualquiera de las N entradas a cualquiera de las N salidas.
• Si N es lo suficientemente pequeño, también podría hacerlo con algún otro tipo de dispositivo lógico programable o multiplexor.
• Si un microsegundo más o menos de retraso entre un cambio de entrada y el cambio de salida es tolerable, un microcontrolador u otro procesador puede ser el enfoque de menor costo.

Si las señales son bidireccionales, como las señales en un bus I2C, se hace más difícil hacer ese enrutamiento: cuando se le dice al interruptor de barra transversal que conecte el pin A al pin B, necesita reconocer de alguna manera y posiblemente cambiar las direcciones desde milisegundos a milisegundos, ya sea que necesite leer el pin A como entrada y conducir el pin B, o leer B como entrada y conducir el pin A. La lógica adicional requerida para hacer esto puede caber fácilmente en un FPGA.

Si las señales son señales de audio analógico o video analógico,

• Es posible que pueda utilizar circuitos integrados analógicos de mux. La mayoría de ellos son inherentemente bidireccionales. Es bastante fácil conectar 4 "chips mux analógicos 4: 1" para proporcionar un enrutamiento arbitrario completo de 4 x 4 entre 4 entradas analógicas y 4 salidas analógicas, con 2 líneas de control digital por salida (presumiblemente proveniente de algún procesador) para seleccionar qué entrada está conectado a
• Los circuitos integrados de conmutación de video están disponibles. Por ejemplo, el "interruptor de punto de cruce de video de bajo costo Maxim MAX4360 8x8" está disponible por alrededor de $ 20 en unidades. (Gracias, Axeman).
• Una alternativa popular a los interruptores de barra cruzada analógica pura son los sistemas que (1) digitalizan todas las entradas analógicas, luego (2) ejecutan esas señales a través de un interruptor de barra cruzada digital, luego (3) vuelven a convertir las señales analógicas en las salidas.

Todos los circuitos integrados disponibles tienen límites en cuanto a la cantidad de energía que pueden manejar y la frecuencia máxima que pueden manejar. Si necesita cambiar las señales que están más allá de esos límites (y suponiendo que no desea desarrollar su propio IC personalizado), se ve obligado a utilizar relés mecánicos.

En años pasados, Lattice Semiconductor tiene un par de familias de dispositivos configurables en sus series GDX y GDX2. Desde su sitio web :

Lattice ispGDX2: ancho de banda de 38 Gbps, 800 Mbps SERDES La familia ispGDX2 es el conmutador de punto de cruce digital de alto rendimiento programable (ISP) de próxima generación de Lattice para conmutación de bus de alta velocidad e interfaz con ancho de banda de hasta 38 Gbps. Esta familia combina una arquitectura de conmutación flexible con E / S serie de alta velocidad avanzada (bloques sysHSI), sysCLOCK PLL e interfaces sysIO para satisfacer las necesidades de los sistemas de alta velocidad actuales. Una arquitectura basada en multiplexor y una lógica de control de chip facilitan la implementación de alto rendimiento de funciones de conmutación comunes. Los dispositivos de la familia pueden operar a 3.3, 2.5 y 1.8V de voltaje de núcleo.

La familia GDX2 posterior fue anunciada EOL con una última compra el 7 de marzo de 2011 y los últimos envíos el 31 de diciembre de 2014.

En estos días, puede implementar una función de conmutación de entrada a salida generalizada con cualquier cantidad de FPGA diferentes de bajo costo de Altera, Lattice, Xilinx y otros. Las funciones de FPGA más allá de la función de enrutamiento simple a menudo entran en juego porque, cuando se llega al final, el enrutamiento seleccionable de entradas a salidas rara vez es tan simple. Muy a menudo existe la necesidad de sincronización de reloj, registro, almacenamiento en búfer, conversión de nivel, señales bidireccionales y señales especializadas de control o activación. Todo esto y más se puede implementar con FPGA.

Lo que realmente necesita es una matriz de punto de cruce analógico sin búfer . Vienen en muchos sabores (controlados por I2C o GPIO) y configuraciones 12x8, 16x8, etc. Eche un vistazo a este otro tema que he abierto, ya que no pude encontrar una respuesta definitiva aquí.