Czy warto nauczyć się korzystać z układów scalonych „żelków” z serii 7400, czy są one całkowicie przestarzałe?

Moja mapa drogowa do nauki elektroniki zawierała układy logiczne z serii 7400. Zacząłem od elektroniki, śledząc laboratoria w podręczniku „Art of Electronics”, który obejmuje laboratoria z tymi układami. Skończyłem budować kilka niestandardowych płyt mikrokontrolerów Microchip PIC i Atmel przed wykonaniem tych konkretnych laboratoriów. Teraz rzucam się w oczy FPGA i cieszę się, że mogę wypróbować jedną z nich. Czy powinienem zostawić serię 7400, czy ich zrozumienie jest uważane za fundamentalne dla zrozumienia bardziej nowoczesnych programowalnych układów logicznych? Czy niektóre z serii 7400 są nadal używane w nowych (dobrych) projektach do prostych rzeczy? Czy wciąż są szczególnie przydatne układy z serii 7400, które są używane przez cały czas? Wydaje mi się, że nie zajmie dużo czasu, aby wykonać laboratoria z serii 7400, ale, Chciałem tylko poczuć, jak bardzo są przestarzałe, ponieważ miałem tak trudny okres, gdy szukałem części. Nie mogłem ich znaleźć i ostatecznie wydałem o wiele więcej pieniędzy, niż myślałem, że jest do zaakceptowania.

Rozwiązanie:

Dzięki za wszystkie odpowiedzi! Każda odpowiedź była pomocna. Byłem przekonany, że 7400 nadal znajduje zastosowanie w projektach i nadal są przydatne dzisiaj, jednak zwykle nie w przypadku większych projektów logicznych, w których logika programowalna jest bardziej odpowiednia. Ponadto byłem przekonany, że nauka korzystania z dyskretnych układów logicznych jest dobrym krokiem przygotowawczym przed rozpoczęciem korzystania z programowalnych urządzeń logicznych.

Nie myśl przez minutę, że tylko dlatego, że masz FPGA, nauka o 74xx jest przestarzała. Aby projektować z FPGA, musisz być w stanie „zobaczyć” logikę działającą w twojej głowie na poziomie dyskretnej bramki (nauczysz się tej umiejętności od dyskretnych układów logicznych 74xx, cmos 40xx).

Programowanie FPGA NIE jest jak pisanie programu komputerowego, wygląda na to, że tak, ale tylko idioci ci to powiedzą.

zobaczysz wielu, wielu ludzi w sieci, rozmawiających o tym, że ich układ FPGA jest duży lub wolny, w rzeczywistości po prostu nie rozumieją, jak myśleć na prawdziwym wieloprocesorowym poziomie równoległej bramki i kończą szeregowe przetwarzanie większości tego, co próbują zrobić , to dlatego, że po prostu otwierają narzędzia projektowe i zaczynają programować, pisząc „C” lub „C ++”

1. W czasie, jaki zajmuje skompilowanie projektu FPGA na komputerze domowym, możesz stworzyć prosty układ logiczny w 74xx
2. Używając FPGA do projektowania, MUSISZ pracować z symulatorami, a nie z „twardą” FPGA. Oznacza to, że jeśli twój projekt 74xx działa nieprawidłowo, możesz manipulować połączeniami, z FPGA musisz ponownie napisać, uruchomić ponownie symulację , a następnie poświęć ponad 30 minut na ponowne skompilowanie projektu FPGA.

Trzymaj się linii 74xx lub 40xx, buduj niektóre „sumatory”, „przesuwniki” i migacze LED z bramkowaniem, gdy już przyzwyczaisz się widzieć dyskretne układy, staje się łatwiejsze, gdy pracujesz z ogromną „kroplą”, którą jest FPGA

Dwa rodzaje dyskretnej logiki, które, jak widzę, są nadal używane:

• Bufory Jeśli potrzebujesz 60 mA do poprowadzenia długiej linii magistrali lub masz nadchodzący sygnał ze swojej płyty, że nie chcesz dać szansy na smażenie FPGA, nadal potrzebujesz dyskretnego urządzenia buforującego. Bufory są również używane jako przełączniki poziomu między starszymi interfejsami 5 V a niskonapięciowymi układami we / wy FPGA.

• Mała logika. TI, NXP itp. Mają je wszystkie. Są to w zasadzie te same stare funkcje, co logika TTL, ale zwykle tylko jedna lub dwie bramki w pakiecie. A pakiety to mikroskopijne rzeczy, takie jak SOT23 lub SC70. Jeśli potrzebujesz tylko falownika lub bramki AND, aby naprawić sygnał sterujący (np. Do sekwencjonowania zasilania lub coś w tym rodzaju), nie chcesz używać programowalnej części logiki za kilka dolarów, jeśli jest 0,05 USD lub Dostępna brama .10 $.

Cóż, jeśli masz je już pod ręką, nie ma powodu, aby nie robić laboratoriów i mieć dobre wyczucie tego, co robią i jak działają.

Podczas gdy podstawowe poziomy TTL stają się coraz bardziej przestarzałe, istnieją różne linie, które oferują te same bramki / logikę, ale bardziej odpowiednie dla bardziej nowoczesnych projektów ... CMOS, wysoka prędkość, niskie napięcie itp.

Miałem tylko sporadyczne zastosowanie do serii 7400, ale kiedy to zrobiłem, byłem zadowolony, że dobrze rozumiem, co seria ma do zaoferowania.

Programowanie FPGA to w dużej mierze programowanie, ale docelowy sprzęt jest równoległy na poziomie, którego większość programistów nie jest w stanie oprzeć głowy. Ponadto istnieją komplikacje (synchronizacja, rejestracja sygnałów, kierunek pinów we / wy itp.), Które po prostu nie mają analogu w oczyszczonym świecie programowania aplikacji.

Nauka logiki 74xx pomoże ci, ponieważ da ci wyczucie problemów, takich jak rejestracja sygnałów, jak daleko można rozłożyć zegary itp. Ważne jest, aby nie zakochać się tak logicznie 74xx, że nie możesz myśleć poza tym - Układy FPGA są zdolne do niesamowitych rzeczy we właściwych rękach, a jeśli wszystko, co możesz myśleć, to naśladować logikę 74xx, to marnujesz ich potencjał.

Wiele projektów będzie wymagało pewnej ilości dyskretnej logiki, która jest zbyt duża, aby praktycznie zbudować się z dyskretnych tranzystorów, ale dla której nawet PLD byłby znacznie przesadzony lub zużyłby zbyt dużo prądu. Warto wiedzieć, jakie standardowe urządzenia 74HCxx itp. Mogą pełnić takie role. Zauważ, że w niektórych przypadkach może istnieć „oczywista” część do wypełnienia roli, ale inna część może ją lepiej wypełnić. Czasami może być możliwe użycie części w nieoczekiwany sposób, aby spełnić unikalne wymagania projektu. Jednym z przykładów, z których jestem szczególnie dumny, było użycie 74xx153 lub 74xx253 z rezystorem i małą nasadką do wykonywania obu następujących funkcji (wejścia A, B i C; wyjścia X i Y):

X =! A
Y = wyjście C, gdy! A i B; inaczej trzymaj Y

Nie jestem pewien, czy rezystor i zaślepka (na podstawie informacji zwrotnej od Y) były absolutnie konieczne, ale projekt wykorzystał jeden układ logiczny 74xx, aby wypełnić rolę, dla której na początku lat 80. inni projektanci używali wielu układów.

Era, w której wypełniono całą powierzchnię kwadratową powierzchni PCB logiką kleju (tj. 74xx „sklejonych” układów scalonych) się skończyła - z wyjątkiem projektów edukacyjnych, modernizacji / tworzenia części zamiennych do przestarzałych płyt zamiennych i dziwnej wysokiej niezawodności, wysokiej -może temperatura, przestrzeń, mil lub aero.

W ciągu ostatnich dwóch lat pracowałem nad płytami, które mają mnóstwo drogiej mocy FPGA. Oto kilka przykładów, w których 74xx nadal jest używany na tych płytach:

• Sterowniki i odbiorniki magistrali lub linii - niektóre rodziny układów logicznych mają lepszą zdolność do obsługi prądu niż mikrokontroler lub wyjście FPGA, a niektóre rodziny układów logicznych nie mają tak szybkich prędkości jak wyjścia FPGA (EMI!). Ponadto wejścia FPGA mają zwykle bardzo wąską specyfikację dla sygnałów dzwonienia poza ich GND lub szynami zasilającymi. Układ z pojedynczą bramką między śladem pochodzącym z jakiegoś nieprzyjemnego miejsca a twoim układem FPGA może zaoszczędzić ci wielkich zmartwień.

• Związane z bezpieczeństwem części obwodów - budowanie niektórych części projektu z redundancją lub sprawdzenie, czy niektóre rzeczy nadal działają zgodnie z oczekiwaniami, jest często trudne lub niemożliwe tylko przy użyciu programowalnego urządzenia (mikrokontrolera, FPGA, ...). Tutaj bardzo przydatna jest mała logika (układy scalone z pojedynczą bramą). Czasami używam nawet logiki zbudowanej z diod, dyskretnych tranzystorów i / lub rezystorów (dyskretne DTL, RTL, TTL).

• Wyższe niż zwykle poziomy napięcia , czasami w połączeniu z wyjątkowo ciasnymi specyfikacjami taktowania - szczególnie przy projektowaniu obwodów analogowych lub mocy, zdarza się, że potrzebujesz logiki wokół części obwodu, która działa z 10 ... 15 V, lub że potrzebujesz interfejsu między jakimś zdarzeniem w części zasilającej a FPGA. Układy CMOS serii 4000 są nadal niesamowite, ponieważ działają powyżej (lub powyżej) 15 V. Dyskretna DTL może być zaprojektowana do obsługi zarówno bardzo szybkich opóźnień propagacji, jak i napięć> 3,3 V. Jeśli potrzebujesz sterownika MOSFET, który włączy tylko MOSFET jeżeli dwa wyjścia pochodzące z „wyspy” 3,3 V zgadzają się, wymaganą bramkę logiczną AND i przełącznik poziomu do sterownika bramki 0 i 10 V można osiągnąć za pomocą logiki dyskretnej.

• Koszt i przewidywalność- niektóre zasilacze przemysłowe, nawet bardzo najnowsze, wciąż nie używają określonych układów scalonych regulatora flyback lub innych zintegrowanych „rozwiązań” - i są zaprojektowane wokół jednego układu logicznego z 14 pinami. W dużych ilościach te logiczne układy scalone są tanie i kosztują ułamek jakiegoś kontrolera PWM lub cokolwiek innego, a Ty możesz tak dobrze dostosować obwód, aby dokładnie wiedzieć, co się dzieje. Niestety, bardzo wiele układów scalonych zasilaczy wciąż pozostawia wiele pytań bez odpowiedzi w swoich kartach danych, a większość z nich została zaprojektowana z myślą o określonej aplikacji. Jeśli masz jakieś wymagania nieco poza głównym nurtem, szybko dochodzisz do punktu, w którym wiele łatwo dostępnych układów scalonych jest filtrowanych. (Chcesz nie mieć limitu obciążenia pojemnościowego na wyjściu? Trzymaj się z dala od czegokolwiek dzięki trybowi czkawki lub charakterystyce składanego prądu, tj.

Podsumowując: dzisiaj prawdopodobnie nie zbudujesz niczego z układami scalonymi serii 74xx lub 4000, które można wyrazić w czymkolwiek więcej niż jednym lub dwóch liniach równań logicznych - ale mali pomocnicy wciąż przyzwyczajają się do dziesiątek tysięcy w tych dziedzinach, w których są uważane za „tylko bardzo dobrze określone tranzystory na chipie” w środowisku analogowym lub energetycznym.

Dzisiaj „uczenie się” układów logicznych może nawet bardziej dotyczyć ich specyfikacji prądu stałego i przemiennego w porównaniu do tego, w jaki sposób można budować z nimi duże bloki logiczne lub całe ALU (chociaż to drugie też nie zaszkodzi).

Dyskretna logika to jedna z tych rzeczy, o których każdy powinien wiedzieć, jeśli projektuje lub debuguje karty elektroniczne. Jak rozumiem, bardzo niewiele osób naprawdę zagłębia się w dyskretną logikę na dużą skalę. Jest po prostu zbyt wiele opcji, aby umieścić te same możliwości w jednym układzie i niektórych układach wspierających. Obejmuje to mikrokontrolery, CPLD, FPGA, ASIC, SoC, PSoC, DSP (procesory) i tak dalej. Microchip ma nawet niektóre mikrokontrolery z niektórymi programowalnymi komórkami logicznymi:

http://www.microchip.com/pagehandler/en-us/press-release/microchip-launches-8-bit-mcus-with-configurable-lo.html

Prawdopodobnie istnieje wiele innych opcji. Dyskretna logika jest nadal przydatna, ale nie trzeba uczyć się, jak zbudować z nich ALU. Muszę się zgodzić z listą praktycznej dyskretnej logiki The Photon. W przeciwnym razie moim zdaniem mikrokontrolery i układy FPGA są najbardziej praktyczne do nauki.

Warto wiedzieć, co jest dostępne, jak mówi Tevo. To powiedziawszy, tak naprawdę nie spędziłem na nich dużo czasu. Ja, tak jak ty, najwyraźniej kupiłem całkiem mały wybór 7400 egzemplarzy, oczekując, że będą krokiem naprzód.

To nie zadziałało w ten sposób.

Oczywiście naprawdę nie możesz się doczekać FPGA. Prawdopodobnie ważniejsze jest podtrzymywanie zainteresowania i robienie rzeczy, które uważasz za zabawne, niż podążanie postrzeganą ścieżką. W końcu ... jeśli skończy się zbyt ciężka praca, możesz się trochę wypalić i nie wracać na chwilę.

Przyjrzyj się 7400 posiadanym częściom. Czy myślisz, że masz przyzwoitą kontrolę nad tym, co robią?

Uważam, że powinieneś przynajmniej zrozumieć logiczne bramki i klapki przed skokiem do FPGA. Jeśli masz to, idź.