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

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 denomina interruptor de barra transversal .

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

• un FPGA se puede configurar para enrutar dinámicamente cualquiera de las N entradas a cualquiera de las N salidas.
• Si N es lo suficientemente pequeño, también puede hacer esto con algún otro tipo de dispositivo lógico programable o multiplexor.
• Si un microsegundo o más 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 vuelve más difícil hacer tal enrutamiento - cuando se le dice al interruptor de barra cruzada que conecte el pin A al pin B, debe reconocer de alguna manera y posiblemente cambiar direcciones de milisegundos a milisegundos, si necesita leer el pin A como entrada y el pin B, o leer B como entrada y 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 de video analógico,

• es posible que pueda utilizar circuitos integrados mux analógicos. La mayoría de ellos son inherentemente bidireccionales. Es bastante fácil conectar 4 "4: 1 chips de mux analógicos" para proporcionar un enrutamiento 4 x 4 arbitrario completo entre 4 entradas analógicas y 4 salidas analógicas, con 2 líneas de control digital por salida (probablemente provenientes de algún procesador) para seleccionar qué entrada está conectado a.
• los IC de conmutador de punto de cruce de video están disponibles. Por ejemplo, el "Interruptor de punto de cruce de video de bajo costo Maxim MAX4360 8x8" está disponible por unos $ 20 en unidades. (Gracias, Axeman).
• Una alternativa popular a los conmutadores analógicos puros es los sistemas que (1) digitalizan todas las entradas analógicas, luego (2) ejecutan esas señales a través de un conmutador digital de barra cruzada, luego (3) vuelven a ser 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 señales que están más allá de esos límites (y suponiendo que no desea desarrollar su propio IC personalizado), estás obligado a usar 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 El ispGDX2   la familia es la siguiente generación de Lattice en el sistema programable (ISP) alta   Interruptor de punto de cruce digital de alto rendimiento para conmutación de bus de alta velocidad y   Interfaz con ancho de banda de hasta 38Gbps. Esta familia combina un   Arquitectura de conmutación flexible con E / S en serie de alta velocidad avanzada   (bloques sysHSI), sysCLOCK PLLs, e interfaces sysIO para satisfacer las necesidades   de los sistemas actuales de alta velocidad. Una arquitectura basada en multiplexor y en   lógica de control de chip facilitar la implementación de alto rendimiento de   Funciones comunes de conmutación. Los dispositivos de la familia pueden operar a 3.3,   2.5 & Voltaje central de 1.8V.

La última familia GDX2 se anunció 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 entrada generalizada a la función de conmutación de salida con cualquier número de FPGA de bajo costo diferentes como Altera, Lattice, Xilinx y otros. Las características de FPGA van más allá de la función de enrutamiento simple que a menudo entra en juego, porque cuando se llega al punto de enrutamiento seleccionable de Entradas a Salidas, rara vez es así de simple. Muy a menudo existe la necesidad de sincronización de reloj, registro, almacenamiento en búfer, conversión de nivel, señales bidireccionales y señales de control o gating especializadas. Todo esto y más se pueden implementar con FPGA.