Apa gunanya gerbang logika untuk sirkuit yang berisi mikro-controller

Saya bertanya-tanya apakah gerbang logika akan berguna untuk sirkuit yang berisi mikro-controller. Apakah ada kasus ketika gerbang logika analog lebih disukai daripada mikro-controller dan apa saja gadget yang menggunakan gerbang logika analog di usia prosesor-mikro dan pengontrol.

Saya pikir maksud Anda gerbang logika 'diskrit'.

Ya, ada beberapa alasan Anda mungkin ingin menggunakan gerbang eksternal. Saya akan mengambil contoh aktual: Saya memiliki mikrokontroler yang mengontrol sinyal jam ke beberapa kotak eksternal. Ini harus menghidupkan jam (beberapa MHz) pada waktu yang ditentukan oleh mikrokontroler dan tidak boleh memberi makan pulsa 'runt'. Dengan menyinkronkan aktifkan dengan clock generator (flip-flop) dan gatingnya (an 'dan' gerbang), spesifikasi dapat dipenuhi. Tidak ada cara untuk melakukannya hanya dengan mikro.

Dalam kasus lain, sinyal eksternal dari komparator harus diaktifkan oleh timer di mikrokontroler. Perangkat mikrokontroler memiliki kemampuan untuk secara tepat (dalam waktu) beralih pin port-nya, tetapi tidak ada kemampuan untuk 'dan' sinyal dengan keadaan pin itu.

Dalam beberapa kasus, mikrokontroler telah dilengkapi dengan beberapa logika yang dapat dikonfigurasi untuk menangani persyaratan semacam ini ('CLC' atau 'sel logika yang dapat dikonfigurasi') pada bagian Microchip, misalnya), tetapi akan selalu ada aplikasi di mana pembuat mikro tidak mengantisipasi aplikasi. Bahkan, kadang-kadang kita mengikat seluruh FPGA dengan ratusan ribu gerbang ke mikro untuk mendapatkan logika eksternal yang cukup untuk memenuhi persyaratan.

Gerbang logika digital ("gerbang logika analog" tidak masuk akal) kadang-kadang masih digunakan dengan mikrokontroler. Biasanya alasannya adalah bahwa sesuatu harus dilakukan pada kecepatan gerbang logika yang terlalu lambat untuk firmware. Kemungkinan lain adalah memperluas kemampuan I / O mikro. Jika Anda memiliki beberapa perangkat di bus, misalnya, Anda mungkin akan memiliki logika eksternal yang mengunci data ke dan dari bus. Mungkin juga ada logika eksternal untuk menangani arbitrase, karena hal ini seringkali harus terjadi dengan kecepatan siklus bus atau fraksi dari siklus bus.

Alasan lain: konsumsi arus sangat rendah saat tidak beralih. Anda bisa menggunakan ini untuk menanggapi input sederhana ketika mikro mati, atau memutuskan apakah akan membangunkannya untuk melakukan pemrosesan.

Microchip telah menentukan bahwa cukup banyak desainer perlu menambahkan beberapa logika "lem" periferal ke desain mereka sehingga mereka keluar dengan dua keluarga mikrokontroler - PIC16 (L) F150 dan PIC10 (L) F32X - yang mencakup hingga empat Sel Logika yang Dapat Dikonfigurasi (CLC), mirip seperti CPLD miniatur.

Ada delapan fungsi logika berbeda yang tersedia:

• 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

Sebagai contoh di sini adalah JK flip-flop:

Dalam kasus PIC10 (yang memiliki satu CLC), itu cukup luar biasa untuk perangkat enam pin yang harganya di bawah 40ȼ dalam jumlah. Pada harga itu, penghematan biaya dan ruang karena harus memasukkan beberapa chip logika terpisah bertambah.

Di satu sisi, logika "diskrit" dapat melakukan operasi yang lebih cepat dan lebih andal yang bisa dilakukan oleh mikrokontroler. Dan, yang kadang-kadang bahkan lebih penting, gerbang logika dapat beroperasi secara bersamaan, sementara UC secara inheren berurutan.

Juga, jika Anda memiliki papan yang penuh sesak, Anda dapat menyimpan pin I / O pada mikrokontroler jika Anda dapat melakukan operasi seperti itu secara eksternal.

Untuk menambah daftar aplikasi, mereka juga berguna ketika berhadapan dengan sinyal input lebih cepat daripada yang dapat Anda proses langsung di mikrokontroler. Sebagai contoh, pada papan yang saya kerjakan saat ini, sebuah detektor fase - hanya sebuah gerbang XOR - dengan sebuah resistor dan kapasitor memungkinkan MCU untuk membaca fase relatif dua sinyal menggunakan ADC-nya, daripada harus mengambil sampel seluruh sinyal kecepatan tinggi.

Semua orang telah mengabaikan op-amp di sini; logika analog memiliki banyak fungsi bahkan di sirkuit pengendali uP / mikro modern. Sinyal eksklusif melalui kabel panjang antara mikros hanya akan menjadi satu aplikasi. Secara pribadi saya bekerja pada keamanan dan elektronik lainnya sepanjang waktu di mana saya harus memilah-milah desain yang buruk oleh Insinyur yang sangat berkualitas karena kurangnya pemahaman mereka tentang op-amp dan logika yang bijaksana.

Mereka juga digunakan untuk logika keselamatan, untuk menjaga seluruh kompleksitas perangkat lunak keluar dari jalur kritis. Di papan pemotong laser ini misalnya, untuk mematikan laser.