Lohnt es sich, zu lernen, wie man Jelly Bean-Logik-ICs der Serie 7400 verwendet, oder sind sie völlig veraltet?

Meine Roadmap für das Erlernen der Elektronik umfasste die Logik-Chips der Serie 7400. Ich habe mit der Elektronik angefangen, indem ich den Laboren im Laborhandbuch "Art of Electronics" gefolgt bin, das auch Labore mit diesen Chips enthält. Ich habe mehrere benutzerdefinierte Microchip PIC- und Atmel-Mikrocontroller-Boards gebaut, bevor ich diese speziellen Übungen durchführte. Jetzt schaue ich mir FPGAs an und freue mich darauf, einen davon auszuprobieren. Sollte ich die 7400-Serie hinter mir lassen oder wird ein Verständnis für sie als grundlegend angesehen, um die moderneren programmierbaren Logik-Chips zu verstehen? Werden einige der 7400-Serien noch in neuen (guten) Designs für einfache Dinge verwendet? Gibt es noch besonders nützliche Chips der Serie 7400, die ständig verwendet werden? Ich denke, es würde nicht lange dauern, nur die Labore der 7400-Serie zu machen, aber, Ich wollte nur wissen, wie veraltet sie sind, da es mir so schwer gefallen ist, die Teile zu beschaffen. Ich konnte keine finden und gab viel mehr Geld aus, als ich für akzeptabel hielt.

Lösung:

Danke für alle Antworten! Jede Antwort war hilfreich. Ich war überzeugt, dass der 7400 immer noch in Designs Anwendung findet und auch heute noch nützlich ist, normalerweise jedoch nicht für größere Logikdesigns, bei denen programmierbare Logik besser geeignet ist. Darüber hinaus war ich davon überzeugt, dass das Erlernen der Verwendung von diskreten Logik-ICs ein guter Vorbereitungsschritt ist, bevor ich mit programmierbaren Logik-Bausteinen beginne.

Denken Sie nicht, dass das Erlernen von 74xx veraltet ist, nur weil Sie ein FPGA haben. Zum Entwerfen mit FPGA müssen Sie in der Lage sein, die in Ihrem Kopf funktionierende Logik auf einer diskreten Gate-Ebene zu "sehen" (Sie lernen diese Fähigkeit anhand der diskreten Logik-Chips 74xx, cmos 40xx).

Das Programmieren eines FPGAs ist NICHT das Schreiben eines Computerprogramms. Es sieht so aus, als ob es so wäre, aber nur die Idioten werden es Ihnen sagen.

Sie werden sehen, dass viele, viele Leute im Internet über ihr FPGA-Design sprechen, das groß oder langsam ist. In Wirklichkeit verstehen sie einfach nicht, wie man auf einer echten Parallel-Gate-Ebene mit mehreren Prozessen denkt und am Ende die meisten ihrer Versuche seriell verarbeitet Dies liegt daran, dass sie einfach die Design-Tools aufbrechen und mit dem Programmieren beginnen, als würden sie 'C' oder 'C ++' schreiben.

1. In der Zeit, die zum Kompilieren eines FPGA-Entwurfs auf einem Heimcomputer benötigt wird, können Sie in 74xx einen einfachen Logikentwurf erstellen
2. Wenn Sie FPGA für ein Design verwenden, MÜSSEN Sie mit Simulatoren arbeiten und nicht mit dem "harten" FPGA. Wenn Ihr 74xx-Design fehlerhaft funktioniert, können Sie an den Verbindungen herumspielen. Bei einem FPGA müssen Sie eine Simulation neu schreiben und erneut ausführen Verbringen Sie dann mehr als 30 Minuten damit, das FPGA-Design neu zu kompilieren.

Halten Sie sich an die 74xx- oder 40xx-Reihe, bauen Sie einige Addierer, Shifter und LED-Blinker mit Gating, sobald Sie es gewohnt sind, diskrete Chips zu sehen, wird es einfacher, mit einem massiven "Blob" zu arbeiten, der ein FPGA ist

Zwei Arten von diskreter Logik werden meines Erachtens immer noch häufig verwendet:

• Puffer. Wenn Sie 60 mA benötigen, um eine lange Busleitung anzusteuern, oder wenn von Ihrer Platine ein Signal eingeht, das Sie nicht zum Braten Ihres FPGAs verwenden möchten, benötigen Sie immer noch ein diskretes Puffergerät. Puffer werden auch als Pegelumsetzer zwischen 5-V-Legacy-Schnittstellen und Niederspannungs-FPGA-E / A verwendet.

• Kleine Logik. TI, NXP usw. haben alle diese. Sie sind im Grunde die gleichen alten Funktionen wie die TTL-Logik, aber normalerweise nur ein oder zwei Gatter in einem Paket. Und die Pakete sind mikroskopische Dinge wie SOT23 oder SC70. Wenn Sie nur einen Inverter oder ein UND-Gatter benötigen, um ein Steuersignal zu fixieren (z. B. für die Sequenzierung der Stromversorgung oder ähnliches), möchten Sie keinen programmierbaren Multidollar-Logikteil verwenden, wenn es einen 0,05-Dollar- oder -Ersatz gibt $ .10 Tor zur Verfügung.

Wenn Sie sie bereits zur Hand haben, gibt es keinen Grund, die Labore nicht zu besuchen und ein gutes Gefühl dafür zu bekommen, was sie tun und wie sie funktionieren.

Während die grundlegenden TTL-Pegel immer veralteter werden, gibt es verschiedene Leitungen, die die gleichen Gates / Logik bieten, jedoch für modernere Designs besser geeignet sind ... CMOS, hohe Geschwindigkeit, niedrige Spannung usw.

Ich habe die 7400-Serie nur gelegentlich verwendet, aber als ich dies tat, war ich froh, dass ich ein gutes Verständnis dafür hatte, was die Serie zu bieten hat.

Das Programmieren von FPGAs ist sehr viel Programmierarbeit, aber die Zielhardware ist auf einer Ebene parallel, auf der die meisten Programmierer nicht den Überblick behalten können. Darüber hinaus gibt es Komplikationen (Timing, Registrierung von Signalen, I / O-Pin-Richtung usw.), die in der aufgereinigten Welt der Anwendungsprogrammierung einfach kein Analog haben.

Das Erlernen der 74xx-Logik hilft Ihnen dabei, da Sie ein Gefühl für Probleme wie das Registrieren von Signalen, das Auffächern von Uhren usw. bekommen. FPGAs sind in der Lage, erstaunliche Dinge in den richtigen Händen zu tun, und wenn Sie nur daran denken können, 74xx-Logik in ihnen zu emulieren, verschwenden Sie ihr Potenzial.

Viele Projekte werden eine Menge diskreter Logik erfordern, die zu groß ist, um praktisch aus diskreten Transistoren aufgebaut zu werden, für die jedoch selbst eine PLD massiv übersteuert oder zu viel Strom verbraucht. Es ist nützlich zu wissen, welche 74HCxx-Geräte usw. auf Lager sind, die solche Rollen ausfüllen können. Beachten Sie, dass es in einigen Fällen einen "offensichtlichen" Teil gibt, der eine Rolle ausfüllt, in anderen Fällen jedoch möglicherweise sogar einen besseren. Manchmal ist es möglich, ein Teil auf unerwartete Weise zu verwenden, um spezielle Projektanforderungen zu erfüllen. Ein Beispiel, auf das ich besonders stolz bin, war die Verwendung einer 74xx153 oder 74xx253 mit einem Widerstand und einer kleinen Kappe, um beide der folgenden Funktionen auszuführen (Eingänge A, B und C; Ausgänge X und Y):

X =! A
Y = Ausgang C, wenn! A & B; sonst halte Y

Ich bin nicht sicher, ob der Widerstand und die Kappe (aufgrund der Rückmeldung von Y) unbedingt erforderlich waren, aber das Design verwendete einen 74xx-Logikchip, um eine Rolle zu erfüllen, für die in den frühen 1980er Jahren andere Designer mehrere Chips verwendet hätten.

Die Ära, in der Sie einen ganzen Quadratfuß Leiterplattenfläche mit Klebelogik gefüllt haben (dh 74xx-Chips "zusammengeklebt"), ist vorbei - mit Ausnahme von Schulungsprojekten, Nachrüsten / Erstellen von Ersatzteilen für veraltete Ersatzplatinen und der einen oder anderen hohen Zuverlässigkeitsstufe -Temperatur, Weltraum, mil oder Aero bewertetes Produkt, vielleicht.

In den letzten zwei Jahren habe ich an Boards gearbeitet, auf denen jede Menge teurer FPGA-Strom steckt. Hier sind einige Beispiele, in denen 74xx noch auf diesen Boards verwendet wird:

• Bus- oder Leitungstreiber und -empfänger - Einige Logikfamilien bieten eine bessere Strombelastbarkeit als ein Mikrocontroller oder ein FPGA-Ausgang, und einige Logikfamilien weisen weniger Anstiegsraten auf als FPGA-Ausgänge (EMI!). Außerdem weisen FPGA-Eingänge in der Regel sehr enge Spezifikationen für Rufsignale auf, die über ihre GND- oder Versorgungsschienen hinausgehen. Ein Single-Gate-Chip zwischen einer Spur, die von einem fiesen Ort stammt, und Ihrem FPGA kann Ihnen große Sorgen ersparen.

• Sicherheitsbezogene Teile der Schaltkreise - Der Aufbau einiger Teile Ihres Entwurfs mit Redundanz oder der Möglichkeit zu überprüfen, ob einige Dinge noch wie gewünscht funktionieren, ist häufig schwierig oder unmöglich, wenn nur ein programmierbares Gerät (Mikrocontroller, FPGA, ...) verwendet wird. Hier ist wenig Logik (Single Gate ICs) sehr praktisch. Manchmal verwende ich sogar Logik mit Dioden, diskreten Transistoren und / oder Widerständen (diskrete DTL, RTL, TTL).

• Höhere Spannungspegel als üblich , manchmal kombiniert mit extrem engen Timingspezifikationen - besonders beim Entwerfen von Analog- oder Stromkreisen kann es vorkommen, dass Sie eine Logik für einen Teil Ihres Stromkreises benötigen, der mit 10 ... 15 V arbeitet, oder für Sie benötigen eine Schnittstelle zwischen einem Ereignis im Leistungsteil und einem FPGA. Die CMOS-Chips der 4000er-Serie sind immer noch fantastisch, da sie bis zu 15 V (oder mehr) liefern. Diskrete DTL können sowohl für sehr schnelle Ausbreitungsverzögerungen als auch für Spannungen> 3,3 V ausgelegt werden. Wenn Sie einen MOSFET-Treiber benötigen, der nur den MOSFET einschaltet Wenn zwei von der 3,3-V-Insel kommende Ausgänge übereinstimmen, können das erforderliche UND-Logikgatter und der Pegelumsetzer zum 0- und 10-V-Gate-Treiber unter Verwendung einer diskreten Logik ausgeführt werden.

• Kosten und Vorhersehbarkeit- Einige Industriestromversorgungen, auch die jüngsten, verwenden noch keine speziellen Sperrwandler-ICs oder andere integrierte "Lösungen" - und sind auf einen einzelnen Logik-IC mit 14 Pins ausgelegt. Bei großen Stückzahlen sind diese Logik-ICs spottbillig und kosten einen Bruchteil eines PWM-Controllers oder was auch immer, und Sie können die Schaltung so gut optimieren, dass Sie genau wissen, was los ist. Leider lassen sehr viele Netzteil-ICs noch viele Fragen in ihren Datenblättern offen, und die meisten von ihnen wurden mit Blick auf eine bestimmte Anwendung entwickelt. Wenn Sie eine Anforderung haben, die etwas abseits des Mainstreams liegt, gelangen Sie schnell an den Punkt, an dem viele, viele sofort verfügbare ICs herausgefiltert werden. (Wollen Sie keine Begrenzung der kapazitiven Last am Ausgang? Halten Sie sich von allem fern, was einen Schluckauf - oder Rückschlagstromcharakter hat, z

Zusammenfassend lässt sich sagen: Heute werden Sie mit ICs der 74xx- oder 4000-Serie wahrscheinlich nichts bauen, was sich in mehr als ein oder zwei Zeilen logischer Gleichungen ausdrücken lässt - aber die kleinen Helfer werden in jenen Bereichen, in denen es Zehntausende gibt, immer noch eingesetzt Sie gelten als "nur einige sehr gut spezifizierte Transistoren auf dem Chip" in einer analogen oder Leistungsumgebung.

Heutzutage "lernt" man die Logik-Chips möglicherweise noch mehr über ihre elektrischen DC- und AC-Spezifikationen als darüber, wie man mit ihnen große Logikblöcke oder ganze ALUs bauen kann (obwohl Letzteres auch nicht schaden wird).

Diskrete Logik ist eines der Dinge, die jeder wissen sollte, wenn er Elektronikkarten entwirft oder debuggt. Soweit ich weiß, beschäftigen sich nur sehr wenige Menschen mit diskretem Logikdesign in großem Maßstab. Es gibt einfach zu viele Optionen, um die gleichen Funktionen in einem einzelnen Chip und einigen Support-Chips unterzubringen. Dies umfasst Mikrocontroller, CPLDs, FPGAs, ASICs, SoCs, PSoCs, DSPs (Prozessoren) usw. Microchip verfügt sogar über einige Mikrocontroller mit einigen programmierbaren Logikzellen:

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

Es gibt wahrscheinlich noch viele weitere Optionen. Diskrete Logik ist immer noch nützlich, es ist jedoch nicht erforderlich, zu lernen, wie eine ALU daraus erstellt wird. Ich muss der Liste der praktischen diskreten Logik von The Photon zustimmen. Ansonsten sind meiner Meinung nach Mikrocontroller und FPGAs am praktischsten zu erlernen.

Es kann nützlich sein zu wissen, was verfügbar ist, wie Tevo sagt. Trotzdem habe ich selbst nicht viel Zeit mit ihnen verbracht. Ich habe, wie Sie anscheinend, eine kleine Auswahl von 7400 gekauft, in der Erwartung, dass sie ein Schritt auf dem Weg sind.

So hat es nicht geklappt.

Sie freuen sich offensichtlich sehr auf FPGAs. Es ist wahrscheinlich wichtiger, Ihr Interesse aufrechtzuerhalten und Dinge zu tun, die Sie für lustig halten, als einem wahrgenommenen Weg zu folgen. Immerhin ... wenn es sich zu sehr nach geschäftiger Arbeit anfühlt, können Sie ein wenig ausbrennen und für eine Weile nicht zurückkommen.

Schauen Sie sich die 7400-Teile an, die Sie haben. Glaubst du, du hast einen guten Überblick darüber, was sie tun?

Ich glaube, Sie sollten mindestens Logikgatter und Flip-Flops verstehen, bevor Sie in FPGAs springen. Wenn Sie das haben, machen Sie es.