입출력 포트

Coddy Verilog 여정의 기초 섹션에 포함된 레슨. 90개 중 32번째.

inout 포트는 신호를 보내고 받을 수 있는 양방향 포트입니다. 서로 다른 시점에 입력이나 출력으로 동작할 수 있습니다. 대부분의 포트는 input(데이터가 들어옴) 또는 output(데이터가 나감) 중 하나입니다. inout 포트는 둘 다 할 수 있습니다. 상황에 따라 데이터를 내보내거나 받을 수 있습니다.

일방통행 도로가 아니라 양방향 도로라고 생각해 보세요.

Inout 포트는 다음과 같은 용도로 사용됩니다:

공유 버스: 여러 장치가 동일한 전선에 연결됨
메모리 데이터 버스: 데이터를 읽거나 쓸 수 있음
양방향 통신: I2C, SPI 등

한 번에 하나의 장치만 버스를 구동합니다. 다른 장치들은 고임피던스 상태(Z)여야 합니다.

입출력 포트 선언하기

inout [7:0] data_bus;   // 8비트 양방향 버스
inout ready;             // 단일 비트 양방향 신호

입출력은 어떻게 작동할까요

inout 포트는 입력 또는 출력으로 작동할지 결정하는 제어 신호가 필요합니다:

module bidir (
  inout [7:0] bus,
  input [7:0] data_out,
  input enable,
  output [7:0] data_in
);
  
  assign bus = (enable) ? data_out : 8'bZ;  // Drive bus when enabled, else Z
  assign data_in = bus;                     // Always read the bus
  
endmodule

enable = 1일 때 모듈은 버스를 구동합니다(출력 모드).
enable = 0일 때 모듈은 버스를 해제합니다(입력 모드, high-Z).

Inout의 중요 규칙

규칙	이유
`wire`로 선언해야 함	`reg`일 수 없음
여러 장치가 동시에 버스를 구동하면 안 됨	충돌하는 드라이버는 X를 생성함
버스를 해제하려면 `Z`를 사용	다른 장치가 버스를 구동할 수 있게 함
한 번에 하나의 드라이버만 사용	버스 경합을 방지함

Inout과 Input 및 Output 비교

포트 유형	방향	구동 가능 여부	읽기 가능 여부
`input`	단방향(입력만)	아니요	예
`output`	단방향(출력만)	예	예(구동하는 값)
`inout`	양방향(양쪽 모두)	예(활성화된 경우)	예(항상)

흔히 하는 실수

// WRONG: always 블록 안에서는 inout에 값을 할당할 수 없습니다
always @(posedge clk) begin
  data_bus <= something;   // 오류! 조건과 함께 assign을 사용하세요
end

// CORRECT: enable 조건과 함께 assign을 사용하세요
assign data_bus = (enable) ? something : 8'bZ;

챌린지

이 양방향 버퍼가 작동하도록 누락된 inout 포트와 assign 문을 추가하세요.

할 일:

8비트 inout 포트 io_bus를 추가하세요.
send_enable이 1일 때 io_bus에 send_value를 전달하고, 그렇지 않으면 Z를 전달하는 assign 문을 추가하세요.
io_bus의 값을 receive_value로 읽어 오는 assign 문을 추가하세요.

직접 해보기

module bidir_buffer (
  // 과제 1: 여기에 io_bus라는 8비트 inout 포트를 추가하세요
  
  
  input [7:0] send_value,
  input send_enable,
  output [7:0] receive_value
);

  // 과제 2: send_enable이 1일 때는 send_value로 io_bus를 구동하고, 그렇지 않을 때는 Z로 구동하는 assign 문을 추가하세요
  
  
  // 과제 3: io_bus의 값을 receive_value로 읽어 오는 assign 문을 추가하세요
  

endmodule