Какой смысл использовать логические элементы в схеме, содержащей микроконтроллер?

9

Мне интересно, будут ли логические вентили полезны для схемы, которая содержит микроконтроллер. Существуют ли случаи, когда аналоговый логический вентиль предпочтительнее микроконтроллера, и каковы некоторые из гаджетов, которые используют аналоговые логические вентили в возраст микропроцессоров и контроллеров.

jsjsjsjsjsjs
источник
Что такое «аналоговый вентиль», цифровой вентиль в отдельной микросхеме (74HC00 и т. Д.)? Или аналоговый переключатель или чип селектора (CD4066 и т. Д.)?
Воутер ван Оойен
Я имею в виду ваши обычные ИЛИ, ИЛИ, ИЛИ НЕ ИЛИ ворота.
jsjsjsjsjsjs
2
«Аналоговый логический вентиль» означает вентиль со статистической аналоговой функцией, например, в логическом вентиле XOR («мягкий вентиль XOR») входы в вентиль фактически определяются током пропорционально вероятности того, что вход логический «1 »Или логическое« 0 » google.com/patents/US8742794 и несколько исследовательских работ
Пит Киркхем
Спасибо всем, кто ответил или прокомментировал. Ваши ответы были действительно полезны.
jsjsjsjsjsjs

Ответы:

14

Я думаю, что вы имеете в виду «дискретные» логические ворота.

Да, есть причины, по которым вы можете использовать внешние ворота. Я приведу реальный пример: у меня есть микроконтроллер, который управляет тактовым сигналом для некоторых внешних блоков. Он должен включать часы (несколько МГц) во время, определенное микроконтроллером, и не должен давать никаких «быстрых» импульсов. Синхронизируя разрешение с тактовым генератором (триггер) и стробируя его (ворота 'и'), можно удовлетворить спецификации. Там нет никакого способа сделать это только с микро.

В другом случае внешний сигнал от компаратора должен быть включен таймером в микроконтроллере. Периферийное устройство микроконтроллера имеет возможность точно (вовремя) переключать свой вывод порта, но не имеет возможности 'и' сигнализировать с этим состоянием контакта.

В некоторых случаях микроконтроллеры были оснащены некоторой конфигурируемой логикой для обеспечения такого рода требований (например, «CLC» или «конфигурируемая логическая ячейка») на деталях микрочипа), но всегда будут приложения, в которых микро-производитель не ожидал применения. Фактически, иногда мы привязываем целую FPGA с сотнями тысяч вентилей к микро, чтобы получить достаточно внешней логики для удовлетворения требований.

Спехро Пефхани
источник
У Cypress Semiconductor действительно классный PSoC с такими CLC, интересно, смогут ли они справиться с этими проблемами? Atmel только что выпустила ARM Cortex M0, серию D20, которая как полностью настраиваемая коммуникационная подсистема блокирует, но это не совсем актуально хаха.
KyranF
2
@KyranF Гориллы весом 364 кг в наборе инструментов теперь являются чипами Zynq от Xilinx. ПЛИС хорошего размера с двухъядерным 32-разрядным процессором ARM A9.
Спехро Пефхани
Вау, не за 70 долларов это не так! Выглядит действительно хорошо, хотя. Cypress-чипы также доступны в не BGA-пакетах для тех, кто имеет менее профессиональное оборудование для работы. Я полагаю, что огромный проект выиграл бы от серии FPGA + двухъядерный процессор A9. Как огромная станция управления со многими интерфейсами, возможно.
KyranF
@KyranF Мы используем их для обработки тяжелых сигналов. Просто маленькая (но дорогая) бортовая коробка с портом Ethernet и некоторыми датчиками. ;-)
Spehro Pefhany
1
Устройства Atmel Xmega E имеют связующую логику ( XCL ), встроенную в чипы, которые взаимодействуют с ядром несколькими способами.
Игнасио Васкес-Абрамс
8

Цифровые логические вентили («аналоговый логический вентиль» не имеет смысла) все еще иногда используются с микроконтроллерами. Обычно причина в том, что нужно что-то делать со скоростью логического элемента, для которого прошивка слишком медленная. Другой возможностью является расширение возможностей ввода / вывода микро. Например, если у вас есть несколько устройств на шине, у вас, вероятно, будет внешняя логика, которая фиксирует данные на шине и обратно. Может также существовать внешняя логика для управления арбитражем, поскольку это часто должно происходить со скоростью шинных циклов или долей шинного цикла.

Олин Латроп
источник
5

Другая причина: сверхнизкое потребление тока при выключении. Вы можете использовать это, чтобы ответить на простой ввод, когда микро выключен, или решить, следует ли разбудить его для выполнения обработки.

pjc50
источник
5

Компания Microchip определила, что достаточное количество разработчиков должно добавить к своим проектам некоторую периферийную «клеевую» логику, чтобы они выпустили два семейства микроконтроллеров - PIC16 (L) F150 и PIC10 (L) F32X - которые включают до четырех настраиваемых логических элементов. (CLC), очень похоже на миниатюрный CPLD.

введите описание изображения здесь

Доступны восемь различных логических функций:

• 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

Например вот триггер JK:

введите описание изображения здесь

В случае PIC10 (который имеет один CLC), это удивительно для шестиконтактного устройства, которое стоит менее 40ȼ в количестве. По этой цене стоимость и экономия пространства по сравнению с необходимостью включения нескольких отдельных логических чипов складываются.

tcrosley
источник
5

С одной стороны, «дискретная» логика может выполнять более быстрые и надежные операции, которые в противном случае могли бы быть выполнены микроконтроллером. И, что иногда еще более важно, логические элементы могут работать одновременно, в то время как ОК по своей сути является последовательным.

Кроме того, если у вас перегруженная плата, вы можете сохранить выводы ввода / вывода на микроконтроллере, если вы можете выполнять такие операции извне.

клабаккио
источник
3

Чтобы добавить в список приложений, они также полезны при работе с входными сигналами быстрее, чем вы можете обрабатывать непосредственно в микроконтроллере. Например, на плате, над которой я сейчас работаю, фазовый детектор - просто затвор XOR - с резистором и конденсатором позволяет MCU считывать относительную фазу двух сигналов, используя свой АЦП, вместо того, чтобы производить выборку весь высокоскоростной сигнал.

Ник Джонсон
источник
2

Все здесь проигнорировали операционные усилители; Аналоговая логика имеет множество функций даже в современных цепях микроконтроллеров uP. Запатентованные сигналы через длинные провода между микро были бы только одним приложением. Лично я все время работаю над безопасностью и другой электроникой, где приходится разбираться с плохими проектами высококвалифицированными инженерами из-за недостатка понимания операционных усилителей и осторожной логики.

intelec7
источник
1
Обработка аналогового сигнала все еще не логическая , которая имеет дело с дискретными значениями.
Колин Д. Беннетт
Интеграторы операционного усилителя и дифференциальные схемы являются калькуляторами, а компараторы и триггеры Шмидта обеспечивают интерфейсы между аналоговыми и цифровыми цепями. Они выполняют логические функции всевозможными способами.
intelec7
И просто быть сложными логическими схемами являются аналоговые схемы. Они, как операционные усилители, являются просто аналоговыми схемами с очень высоким усилением. Если вы не принимаете это во внимание при проектировании с ними, все становится плохо.
intelec7
Я думаю, что вы имеете в виду дискретный; сдержанная логика - это нечто совершенно другое. ;)
Ник Джонсон
2

Они также используются для логики безопасности, чтобы удержать всю сложность программного обеспечения от критического пути. В этой лазерной режущей плате, например, для выключения лазера.

Maxy
источник