Was nützt ein Logikgatter für eine Schaltung, die einen Mikrocontroller enthält?

Ich frage mich, ob ein Logikgatter für eine Schaltung von Nutzen wäre, die einen Mikrocontroller enthält. Gibt es Fälle, in denen ein analoges Logikgatter einem Mikrocontroller vorgezogen wird, und welche Geräte verwenden analoge Logikgatter in der Alter der Mikroprozessoren und Controller.

Ich denke, Sie meinen ein "diskretes" Logikgatter.

Ja, es gibt Gründe, warum Sie möglicherweise ein externes Tor verwenden möchten. Ich nehme ein aktuelles Beispiel: Ich habe einen Mikrocontroller, der ein Taktsignal für einige externe Boxen steuert. Es muss den Takt (mehrere MHz) zu einem vom Mikrocontroller festgelegten Zeitpunkt einschalten und darf keine "Runt" -Pulse ausgeben. Durch Synchronisieren der Freigabe mit dem Taktgenerator (einem Flip-Flop) und dessen Ansteuerung (ein 'und' Gate) können die Spezifikationen erfüllt werden. Es gibt keine Möglichkeit, dies nur mit dem Mikro zu tun.

In einem anderen Fall sollte ein externes Signal von einem Komparator durch einen Zeitgeber im Mikrocontroller aktiviert werden. Das Mikrocontroller-Peripheriegerät hat die Fähigkeit, seinen Port-Pin präzise (zeitlich) umzuschalten, jedoch keine Fähigkeit, mit diesem Pin-Zustand 'und' zu signalisieren.

In einigen Fällen wurden Mikrocontroller mit einer konfigurierbaren Logik ausgestattet, um diese Art von Anforderung (z. B. "CLC" oder "konfigurierbare Logikzelle") an Microchip-Teilen zu erfüllen. Es wird jedoch immer Anwendungen geben, bei denen der Mikromacher arbeitet habe den Antrag nicht vorweggenommen. Tatsächlich binden wir manchmal ein ganzes FPGA mit Hunderttausenden von Gattern an das Mikro, um genügend externe Logik zu erhalten, um die Anforderungen zu erfüllen.

Digitale Logikgatter ("analoges Logikgatter" macht keinen Sinn) werden manchmal noch mit Mikrocontrollern verwendet. Normalerweise liegt der Grund darin, dass etwas mit der Geschwindigkeit eines Logikgatters getan werden muss, für das die Firmware zu langsam ist. Eine andere Möglichkeit ist die Erweiterung der E / A-Funktionen des Mikros. Wenn Sie beispielsweise mehrere Geräte an einem Bus haben, verfügen Sie wahrscheinlich über eine externe Logik, die Daten zum und vom Bus zwischenspeichert. Es kann auch eine externe Logik für die Arbitrierung geben, da dies häufig mit der Geschwindigkeit von Buszyklen oder Bruchteilen eines Buszyklus geschehen muss.

Ein weiterer Grund: extrem geringer Stromverbrauch, wenn nicht geschaltet wird. Sie können dies verwenden, um auf einfache Eingaben zu reagieren, wenn das Mikro ausgeschaltet ist, oder um zu entscheiden, ob es aufgeweckt werden soll, um die Verarbeitung durchzuführen.

Microchip hat festgestellt, dass genügend Designer ihren Entwürfen eine periphere "Kleber" -Logik hinzufügen müssen, sodass sie zwei Mikrocontrollerfamilien - PIC16 (L) F150 und PIC10 (L) F32X - herausgebracht haben, die bis zu vier konfigurierbare Logikzellen enthalten (CLC), ähnlich einer Miniatur-CPLD.

Es stehen acht verschiedene Logikfunktionen zur Verfügung:

• 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

Zum Beispiel ist hier ein JK-Flip-Flop:

Im Fall des PIC10 (der einen CLC hat) ist das für ein 6-Pin-Gerät, dessen Menge unter 40ȼ kostet, ziemlich erstaunlich. Bei diesem Preis summieren sich die Kosten und die Platzersparnis gegenüber der Notwendigkeit, mehrere separate Logikchips einzuschließen.

Einerseits kann "diskrete" Logik schnellere und zuverlässigere Operationen ausführen, die andernfalls von einem Mikrocontroller ausgeführt werden könnten. Und was manchmal noch wichtiger ist, können Logikgatter gleichzeitig arbeiten, während ein uC von Natur aus sequentiell ist.

Wenn Sie eine überfüllte Karte haben, können Sie auch E / A-Pins auf dem Mikrocontroller speichern, wenn Sie solche Vorgänge extern ausführen können.

Um die Liste der Anwendungen zu erweitern, sind sie auch nützlich, wenn Eingangssignale schneller verarbeitet werden, als Sie direkt im Mikrocontroller verarbeiten könnten. Auf einer Platine, an der ich gerade arbeite, ermöglicht ein Phasendetektor - einfach ein XOR-Gatter - mit einem Widerstand und einem Kondensator der MCU, die relative Phase zweier Signale mithilfe ihres ADC auszulesen, anstatt eine Abtastung durchführen zu müssen das ganze Hochgeschwindigkeitssignal.

Jeder hat hier Operationsverstärker ignoriert; Die analoge Logik hat selbst in modernen uP / Mikrocontroller-Schaltungen viele Funktionen. Proprietäre Signale über lange Drähte zwischen Mikros wären nur eine Anwendung. Persönlich arbeite ich die ganze Zeit an Sicherheit und anderer Elektronik, wo ich schlechte Designs von hochqualifizierten Ingenieuren aussortieren muss, weil sie Op-Amps und diskrete Logik nicht verstehen.

Sie werden auch für die Sicherheitslogik verwendet, um die gesamte Komplexität der Software aus dem kritischen Pfad herauszuhalten. In dieser Laserschneidplatte zum Beispiel, um den Laser auszuschalten.