文章来源：FPGA入门到精通
在 FPGA 的神奇世界里，I/O 电平标准就像魔法咒语，掌控着芯片与外界交流的方式。对于初涉 FPGA 领域的小白来说，这些标准可能有点神秘莫测，但别担心，今天我就用最通俗易懂的方式为你揭开它们的面纱。
一、电平标准的魔法世界
1、为什么电平标准如此重要？
想象一下，FPGA 就像一个超级智能的城堡，它需要与外界（各种电子设备）进行信息交换。
而电平标准就是城堡与外界沟通的语言规则。
如果没有统一的电平标准，就好比城堡里的人说一种语言，外面的人说另一种语言，信息就无法准确传递，整个系统就会陷入混乱。
2、数字电路中的电平表示
在数字电路里，我们用电压来代表“0”和“1”这两个数字。
这就像用灯光的亮灭来传递信号一样，只不过这里是用电压的高低。
不同的电平标准规定了不同的电压范围来表示“0”和“1”。
3、常见电平标准的大家族
FPGA 常用的电平标准有很多成员，比如 TTL、LVTTL、CMOS、LVCMOS、LVDS 等等。
每个成员都有自己独特的特点和适用场景，接下来我们就一个一个地认识它们。
二、TTL 电平标准的传奇
1、基本特性
TTL（Transistor - Transistor Logic，三极管 - 三极管逻辑电平）可是电平标准家族中的元老级成员。
它的标准电源供给电压是 5V。
在输出端，当电压大于等于 2.4V 时，就代表逻辑“1”；小于等于 0.5V 时，就是逻辑“0”。
在输入端，电压大于等于 2.0V 被判定为逻辑“1”，小于等于 0.8V 则为逻辑“0”。
2、应用场景与局限
以前，TTL 在很多数字电路中都有广泛应用，尤其是在一些早期的电子设备中。但是，它也有一些小缺点。
比如说，在 2.4V 到 5V 之间的电压空间比较大，这就像给了信号一个比较宽松的“活动范围”，但也容易造成一些信号的不稳定性。
而且，5V 的电源电压在现代一些对功耗要求较高的设备中显得有点高了，就像一个大功率的灯泡，比较耗电。
三、LVTTL 电平标准的革新
1、3.3V LVTTL 的特点
为了解决 TTL 的一些问题，LVTTL（Low Voltage Transistor - Transistor Logic，低压 TTL 电平标准）应运而生。
LVTTL3.3V 的电源供给电压降低到了 3.3V，这就像是把灯泡换成了更节能的小功率灯。
输出端，逻辑“1”的电压要求大于等于 2.4V，逻辑“0”小于等于 0.4V；
输入端，逻辑“1”判定大于等于 2.0V，逻辑“0”小于等于 0.8V。
2、2.5V LVTTL 的不同
LVTTL2.5V 则更加“节能”，电源供给为 2.5V。
输出端逻辑“1”电压大于等于 2.0V，逻辑“0”小于等于 0.2V；
输入端逻辑“1”大于等于 1.7V，逻辑“0”小于等于 0.7V。
LVTTL 因为电压降低了，所以功耗也相应降低，而且在信号稳定性方面也有一定提升，在很多现代的中低速数字电路中得到了广泛应用。
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