Какой смысл использовать логические элементы в схеме, содержащей микроконтроллер?

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.

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.

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.

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.

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.

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:

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.

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.

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.

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.

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