À quoi peut servir une porte logique pour un circuit contenant un microcontrôleur

Je me demande si une porte logique serait utile à un circuit qui contient un microcontrôleur. Y a-t-il des cas où une porte logique analogique est préférée à un microcontrôleur et quels sont certains des gadgets qui utilisent des portes logiques analogiques dans le l'âge des microprocesseurs et des contrôleurs.

Je pense que vous voulez dire une porte logique «discrète».

Oui, il existe des raisons pour lesquelles vous souhaiterez peut-être utiliser un portail externe. Je prendrai un exemple concret: j'ai un microcontrôleur qui contrôle un signal d'horloge vers certains boîtiers externes. Il doit allumer l'horloge (plusieurs MHz) à une heure déterminée par le microcontrôleur et ne doit pas émettre d'impulsions «runt». En synchronisant la validation avec le générateur d'horloge (une bascule) et en la déclenchant (une porte «et»), les spécifications peuvent être respectées. Il n'y a aucun moyen de le faire avec seulement le micro.

Dans un autre cas, un signal externe provenant d'un comparateur doit être activé par une minuterie dans le microcontrôleur. Le périphérique du microcontrôleur a la capacité de basculer avec précision (dans le temps) sa broche de port, mais aucune capacité à «et» des signaux avec cet état de broche.

Dans certains cas, les microcontrôleurs ont été équipés d'une logique configurable pour répondre à ce type d'exigence (le `` CLC '' ou la `` cellule logique configurable '') sur les pièces Microchip, par exemple), mais il y aura toujours des applications où le micro fabricant n'a pas anticipé la demande. En fait, nous lions parfois un FPGA entier avec des centaines de milliers de portes au micro pour obtenir suffisamment de logique externe pour répondre aux exigences.

Les portes logiques numériques («porte logique analogique» n'a aucun sens) sont encore parfois utilisées avec des microcontrôleurs. Habituellement, la raison en est que quelque chose doit être fait à la vitesse d'une porte logique pour laquelle le firmware est trop lent. Une autre possibilité consiste à étendre les capacités d'E / S du micro. Si vous avez plusieurs périphériques sur un bus, par exemple, vous disposerez probablement d'une logique externe qui verrouille les données vers et depuis le bus. Il peut également y avoir une logique externe pour gérer l'arbitrage, car cela doit souvent se produire à la vitesse des cycles de bus ou des fractions d'un cycle de bus.

Autre raison: ultra faible consommation de courant en cas de non commutation. Vous pouvez l'utiliser pour répondre à une entrée simple lorsque le micro est éteint, ou décider de le réactiver pour effectuer le traitement.

Microchip a déterminé que suffisamment de concepteurs doivent ajouter une logique de «colle» périphérique à leurs conceptions pour qu'ils soient sortis avec deux familles de microcontrôleurs - PIC16 (L) F150 et PIC10 (L) F32X - qui incluent jusqu'à quatre cellules logiques configurables (CLC), un peu comme un CPLD miniature.

Huit fonctions logiques différentes sont disponibles:

• 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

Par exemple, voici une bascule JK:

Dans le cas du PIC10 (qui a un CLC), c'est assez étonnant pour un appareil à six broches qui coûte moins de 40ȼ en quantité. À ce prix, le coût et l'économie d'espace par rapport à l'obligation d'inclure plusieurs puces logiques séparées s'additionnent.

D'une part, la logique "discrète" peut effectuer des opérations plus rapides et plus fiables qui pourraient autrement être effectuées par un microcontrôleur. Et, ce qui est parfois encore plus important, les portes logiques peuvent fonctionner simultanément, tandis qu'un uC est intrinsèquement séquentiel.

De plus, si vous avez une carte encombrée, vous pouvez enregistrer des broches d'E / S sur le microcontrôleur si vous pouvez effectuer de telles opérations en externe.

Pour s'ajouter à la liste des applications, elles sont également utiles lorsque vous traitez des signaux d'entrée plus rapidement que vous ne pourriez traiter directement dans le microcontrôleur. Par exemple, sur une carte sur laquelle je travaille en ce moment, un détecteur de phase - simplement une porte XOR - avec une résistance et un condensateur permet au MCU de lire la phase relative de deux signaux à l'aide de son ADC, au lieu d'avoir à échantillonner l'ensemble du signal haute vitesse.

Tout le monde a ignoré les amplis opérationnels ici; La logique analogique a de nombreuses fonctions, même dans les circuits de contrôleur uP / micro modernes. Les signaux propriétaires via de longs fils entre micros ne seraient qu'une application. Personnellement, je travaille tout le temps sur la sécurité et d'autres appareils électroniques où je dois trier les mauvaises conceptions d'ingénieurs hautement qualifiés en raison de leur manque de compréhension des amplificateurs opérationnels et de la logique discrète.

Ils sont également utilisés pour la logique de sécurité, pour garder toute la complexité des logiciels hors du chemin critique. Dans cette planche à découper laser par exemple, pour éteindre le laser.