Existe um IC que permita o roteamento de sinais on-the-fly?

Existem CIs com N pinos de entrada e N pinos de saída que, através da configuração EEPROM ou do controle on-the-fly de um microcontrolador, permitem rotear cada uma das N entradas para QUALQUER N das saídas?

Em outras palavras, por exemplo, pode-se usá-lo para conectar a linha de entrada na Entrada1 à linha de saída na Saída6 e conectar a Entrada2 à Saída3 e a Entrada3 à Saída1 e assim por diante (independentemente de os sinais serem SPI ou I2C , ou linhas digitais padrão, etc) ... E depois altere o pedido.

Se existir, como são chamados esses ICs?

O que você está procurando é chamado de "chip de barra". Como essa é uma maneira bastante ineficiente de usar recursos de silício, atualmente a ênfase parece estar no uso de tais chips para rotear sinais LVDS de velocidade muito alta.

Em geral, um dispositivo que conecta N entradas a N saídas simultaneamente é chamado de chave de barra cruzada .

Desde que todos os sinais sejam digitais unidirecionais, como os sinais em alguns barramentos SPI,

• um FPGA pode ser configurado para rotear dinamicamente qualquer uma das N entradas para qualquer uma das N saídas.
• Se N for pequeno o suficiente, você também poderá fazer isso com algum outro tipo de dispositivo lógico programável ou multiplexador.
• Se um atraso de aproximadamente um microssegundo entre uma mudança de entrada e a saída for tolerável, um microcontrolador ou outro processador pode ser a abordagem de menor custo.

Se os sinais são bidirecionais, como os sinais em um barramento I2C, torna-se mais difícil fazer esse roteamento - quando o interruptor da barra transversal é solicitado a conectar o pino A ao pino B, é necessário reconhecer de alguma forma e, possivelmente, mudar as direções de milissegundos em milissegundos, se ele precisa ler o pino A como entrada e o pino B ou se lê B como entrada e pino A. A lógica extra necessária para fazer isso pode caber facilmente em um FPGA.

Se os sinais forem de áudio analógico ou de vídeo analógico,

• você poderá usar ICs analógicos de mux. A maioria deles é inerentemente bidirecional. É muito fácil conectar 4 "chips mux analógicos 4: 1" para fornecer roteamento 4 x 4 arbitrário completo entre 4 entradas analógicas e 4 saídas analógicas, com 2 linhas de controle digital por saída (presumivelmente provenientes de algum processador) para selecionar qual entrada está conectado a.
• estão disponíveis CIs de chave de crosspoint de vídeo. Por exemplo, o "comutador de ponto cruzado de vídeo Maxim MAX4360 8x8 de baixo custo" está disponível por cerca de US $ 20 em unidades. (Obrigado, Axeman).
• Uma alternativa popular aos comutadores de barra cruzada analógica pura são os sistemas que (1) digitalizam todas as entradas analógicas, (2) executam esses sinais através de um comutador de barra cruzada digital e (3) convertem de volta para analógico nas saídas.

Todos os CIs disponíveis têm limites quanto à quantidade de energia que podem suportar e à frequência máxima que podem suportar. Se você precisar alternar sinais que estão além desses limites (e assumindo que não deseja desenvolver seu próprio IC personalizado), você será forçado a usar relés mecânicos.

Nos últimos anos, a Lattice Semiconductor possui algumas famílias de dispositivos configuráveis ​​nas séries GDX e GDX2. Do site deles :

Lattice ispGDX2 - Largura de banda de 38 Gbps, 800 Mbps SERDES A família ispGDX2 é a próxima geração de switches programáveis ​​em sistema de alto desempenho programável em sistema (ISP) da Lattice para comutação de barramento de alta velocidade e interface com largura de banda de até 38 Gbps. Essa família combina uma arquitetura de comutação flexível com E / S serial avançada de alta velocidade (blocos sysHSI), PLLs sysCLOCK e interfaces sysIO para atender às necessidades dos atuais sistemas de alta velocidade. Uma arquitetura baseada em multiplexador e lógica de controle de chip facilitam a implementação de alto desempenho de funções de comutação comuns. Os dispositivos da família podem operar com tensão de núcleo de 3,3, 2,5 e 1,8V.

A família GDX2 posterior foi anunciada EOL com uma última compra em 7 de março de 2011 e os últimos embarques em 31 de dezembro de 2014.

Atualmente, você pode implementar uma função de comutação generalizada de entrada para saída com qualquer número de FPGAs de baixo custo diferentes, como Altera, Lattice, Xilinx e outros. Os recursos do FPGA além do recurso de roteamento simples costumam estar em jogo porque, quando você vai direto ao ponto, o roteamento selecionável de Entradas para Saídas raramente é tão simples assim. Muitas vezes, há a necessidade de sincronização do relógio, registro, buffer, conversão de nível, sinais bidirecionais e sinais especializados de controle ou controle. Tudo isso e muito mais podem ser implementados com FPGAs.

O que você realmente precisa é de uma matriz de ponto cruzado analógico sem buffer . Eles vêm em vários sabores (I2C ou GPIO controlado) e configurações 12x8, 16x8 etc. Dê uma olhada neste outro tópico que eu abri, pois não consegui encontrar uma resposta definitiva por aqui.