Jakie zastosowanie może mieć brama logiczna do obwodu zawierającego mikrokontroler

Zastanawiam się, czy brama logiczna przydałaby się w obwodzie zawierającym mikrokontroler.Czy zdarzają się sytuacje, gdy analogowa bramka logiczna jest lepsza od mikrokontrolera i jakie są gadżety wykorzystujące analogowe bramki logiczne wiek mikroprocesorów i kontrolerów.

Myślę, że masz na myśli „dyskretną” bramkę logiczną.

Tak, istnieją powody, dla których możesz chcieć użyć zewnętrznej bramy. Podam prawdziwy przykład: mam mikrokontroler, który kontroluje sygnał zegarowy do niektórych zewnętrznych urządzeń. Musi on włączać zegar (kilka MHz) w czasie określonym przez mikrokontroler i nie może podawać żadnych impulsów „rozruchowych”. Poprzez zsynchronizowanie zezwolenia z generatorem zegara (przerzutnik) i bramkowanie go (bramka „i”) można spełnić specyfikacje. Nie da się tego zrobić za pomocą samej mikro.

W innym przypadku sygnał zewnętrzny z komparatora powinien zostać włączony przez zegar w mikrokontrolerze. Peryferia mikrokontrolera ma możliwość precyzyjnego (w czasie) przełączania pinów portu, ale nie ma możliwości „i” sygnałów z tym stanem pinów.

W niektórych przypadkach mikrokontrolery zostały wyposażone w pewną konfigurowalną logikę, aby sprostać tego rodzaju wymaganiom (na przykład „CLC” lub „konfigurowalna komórka logiczna”) na częściach Microchip, ale zawsze będą aplikacje, w których mikrodwórca nie przewidział wniosku. W rzeczywistości czasami łączymy cały układ FPGA z setkami tysięcy bramek do mikro, aby uzyskać wystarczającą logikę zewnętrzną, aby spełnić wymagania.

Cyfrowe bramki logiczne („analogowa bramka logiczna” nie ma sensu) są nadal czasami używane w mikrokontrolerach. Zwykle powodem jest to, że trzeba coś zrobić z prędkością bramki logicznej, dla której oprogramowanie układowe jest zbyt wolne. Inną możliwością jest rozszerzenie możliwości wejścia / wyjścia karty micro. Na przykład, jeśli masz kilka urządzeń na magistrali, prawdopodobnie będziesz mieć zewnętrzną logikę, która zatrzaskuje dane do i z magistrali. Może również istnieć zewnętrzna logika do obsługi arbitrażu, ponieważ często musi się to zdarzyć z prędkością cykli autobusowych lub ułamków cyklu autobusowego.

Kolejny powód: bardzo niski pobór prądu przy braku przełączania. Możesz użyć tego, aby odpowiedzieć na proste wejście, kiedy mikro jest wyłączone, lub zdecydować, czy go obudzić, aby wykonać przetwarzanie.

Firma Microchip ustaliła, że ​​wystarczająca liczba projektantów musi dodać do swoich projektów pewną logikę „kleju”, że opracowali dwie rodziny mikrokontrolerów - PIC16 (L) F150 i PIC10 (L) F32X - które obejmują maksymalnie cztery konfigurowalne komórki logiczne (CLC), podobnie jak miniaturowy CPLD.

Dostępnych jest osiem różnych funkcji logicznych:

• AND-OR
• OR-XOR
• AND
• S-R Latch
• D Flip-Flop with Set and Reset
• D Flip-Flop with Reset
• J-K Flip-Flop with Reset
• Transparent Latch with Set and Reset

Na przykład tutaj jest flip-flop JK:

W przypadku PIC10 (który ma jeden CLC) jest to dość niesamowite w przypadku sześcio-pinowego urządzenia, które kosztuje mniej niż 40ȼ ilości. Przy tej cenie koszty i oszczędność miejsca ponad konieczność uwzględnienia kilku oddzielnych układów logicznych sumują się.

Z jednej strony „dyskretna” logika może wykonywać szybsze i bardziej niezawodne operacje, które w innym przypadku mogłyby być wykonane przez mikrokontroler. I, co czasami jest jeszcze ważniejsze, bramki logiczne mogą działać jednocześnie, podczas gdy uC jest z natury sekwencyjne.

Ponadto, jeśli masz zatłoczoną płytę, możesz zapisać styki we / wy na mikrokontrolerze, jeśli możesz wykonywać takie operacje na zewnątrz.

Aby dodać do listy aplikacji, są one również przydatne, gdy mamy do czynienia z sygnałami wejściowymi szybszymi niż można było przetworzyć bezpośrednio w mikrokontrolerze. Na przykład na płycie, nad którą obecnie pracuję, detektor fazy - po prostu brama XOR - z rezystorem i kondensatorem pozwala MCU odczytać względną fazę dwóch sygnałów za pomocą ADC, zamiast konieczności próbkowania cały sygnał wysokiej prędkości.

Wszyscy zignorowali tutaj wzmacniacze operacyjne; logika analogowa ma wiele funkcji nawet w nowoczesnych obwodach kontrolera u / mikroprocesora. Zastrzeżone sygnały za pomocą długich przewodów między mikrami byłyby tylko jednym zastosowaniem. Osobiście cały czas pracuję nad bezpieczeństwem i inną elektroniką, gdzie muszę rozwiązywać złe projekty wysoko wykwalifikowanych inżynierów z powodu ich niezrozumienia wzmacniaczy operacyjnych i dyskretnej logiki.

Są one również wykorzystywane w logice bezpieczeństwa, aby utrzymać całą złożoność oprogramowania z dala od ścieżki krytycznej. Na przykład w tej wycinarce laserowej , aby wyłączyć laser.