输入／输出模块(i/o block)用于实现功能模块与输入/输出引脚之间的连接。与其他厂家的cpld相比，coolrunner-ii器件的输入/输出特性包括速度、功耗及接口标准等方面都有较大的改进和提高，特别是至少两个bank的分块结构(借鉴了fpga的iob结构)极大地提高了系统设计的灵活性。每个块有自己独立的工作电压和参考电源，可灵活地用于不同的接口标准。i/o block结构如图1所示。任何一个输入/输出引脚都可以被配置成参考电源(vref)输入引脚，以便适应sstl2-1、sstl3-1和hstl-1接口标准（xc2c128以上器件）。作为参考电源的引脚可以由软件自动配置，也可以采用手工方式设置，该特性充分体现了coolrunner-ii的灵活特点。


　　图1 输入/输出模块结构

　　(1)在coolrunner-ii器件的输入/输出模块中，有一个高性能的可配置输入缓冲器，以支持尽可能宽的i/o标准。输入缓冲器能够兼容1.5v～3.3v的宽信号输入，同时也可以配置成简单的单端比较器，以支持hstl和sstl接口标准。另外，还有一个幅度达500mv的磁滞hysteresis（施密特触发器）缓冲器，可有效地提高输入引脚抗噪声的能力和接收慢变化的信号。利用该磁滞hysteresis缓冲器，还可以直接实现ir(红外线)信号接受器、霍尔效应开关、晶体振荡器输入、rc(阻容)振荡器及模拟信号比较器等，而不需增加其他辅助电路，如图2所示。

　　图2 coolrunner-ⅱ的磁滞hysteresis缓冲器应用

　　（2）在输入/输出模块中，coolrunner-ii还有一个数据门(datagate)控制电路(xc2c128以上的器件)，如图3所示。该电路可以控制输入信号是否进入到器件内部。如果启用该功能，可以保护内部的逻辑电路和数据（数据寄存器内容为最后时刻存入的数据），并且降低器件的功耗，方便系统的调试。由于增加了该控制电路，所以coolrunner-ii还支持器件的热插入(hot plug)功能。



　　图3 coolrunner-ii的datagate控制电路

　　（3）输出缓冲器可以配置成上拉输出或漏极开路输出，此外还可提供总线保持（bushold）电路。总线保持电路也称“弱监护”（weak keeper）电路，连接到每个输出引脚上。当该功能被启用之后，总线保持电路将监测引脚上的电压并弱驱动引脚到高电平或低电平，以匹配输入信号。总线保持电路相当于一个i/o脚的锁存器，它可以根据引脚上的当时状态，决定是拉高或拉低，并且阻止coolrunner-ii器件进入高阻状态。

　　（4）输入引脚的内部上拉（pull-up）为一个大约100 kω的电阻上拉到vccio电压上。在有些情况下，内部上拉的使用不一定合适，如当输入/输出脚与外部｀总线连接时总线上的信号大部分是处于下拉状态。但由于上拉电阻的原因，会有一个额外的电流存在，从而造成功耗的损失。对于这种情况，总线保持（bus hold）是最好的选择。

　　（5）coolrunner-ii支持以下接口标准。

　　■lvttl：低压ttl标准，常用于3.3v的应用中。当选择该标准后，coolrunner-ii的输出缓冲器至少可输出2.4v电平。推荐的最大输入电平为3.9v。对该应用环境，vccio。必须为3.3v。如果小于3.3v，最大允许的输入电平还会降低。
　　■lvcmos33：3.3v的低压cmos标准，需要3.3v的工作电压(vccio)，最大输入电平与lvttl标准相同。
　　■lvcmos25：2.5v的低压cmos标准，最大输出电平可达2.1v，最大输入电平为3.9v。该标准所需的工作电压(vcci0)为2.5v。
　　■lvcmos18：1.8v的低压cmos标准，所需的工作电压(vccio)为1.8v。
　　■ 1.5v i/o：coolrunner-ii支持1.5v的单端信号标准，选择该标准时工作电压(vccio)应为1.5v。
　　■hstl(high speed transceiver logic)：高速收发逻辑标准(xc2c128以上的器件)，为1.5v的总线标准。当选择该标准后，需要一个0．15＼｜的参考电压（rref）和1．5 v的工作电压（vccio）。该标准细分为4个等级，coolrunner-ii支持hstl class i。
　　■sstl3(stub series terrrtinated logic for 3，3 v)：3.3v的短线串联端接逻辑标准（xc2cl28以上的器件），该标准通常用于高速存储器接口总线标准，如sdram存储器接口等。该标准需要一个1.5v的参考电压（vref）和3．3 v的工作电压（vccio）。sstl3细分为class-i和class-ⅱ的两个等级，coolrunner-ii支持sstl3 class-i。
　　■sstl2(stub series terminated logic for 2．5 v)：2.5v的短线串联端接逻辑标准(xc2c128以上的器件)，通常用于高速存储器接口总线标准，如sdram存储器接口等。该标准需要一个1.25v的参考电压（vref）和2.5v的工作电压(vccio)。sst