Was nützt ein Logikgatter für eine Schaltung, die einen Mikrocontroller enthält?

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Ich frage mich, ob ein Logikgatter für eine Schaltung von Nutzen wäre, die einen Mikrocontroller enthält. Gibt es Fälle, in denen ein analoges Logikgatter einem Mikrocontroller vorgezogen wird, und welche Geräte verwenden analoge Logikgatter in der Alter der Mikroprozessoren und Controller.

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Was ist ein "analoges Gate", ein digitales Gate in einem separaten Chip (74HC00 usw.)? Oder ein analoger Schalter oder Wahlchip (CD4066 usw.)?
Wouter van Ooijen
Ich meine dein gewöhnliches ODER- oder UND- oder NOR-Gatter.
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"analoges Logikgatter" bedeutet ein Gatter mit einer statistischen analogen Funktion, z. B. In einem analogen logischen XOR-Gatter ("weiches XOR-Gatter") werden die Eingänge des Gatters tatsächlich durch den Strom proportional zur Wahrscheinlichkeit bestimmt, dass der Eingang logisch ist "1 "Oder logische" 0 " google.com/patents/US8742794 und einige Forschungsarbeiten
Pete Kirkham
Vielen Dank an alle, die geantwortet oder kommentiert haben. Ihre Antworten waren wirklich hilfreich.
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Antworten:

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Ich denke, Sie meinen ein "diskretes" Logikgatter.

Ja, es gibt Gründe, warum Sie möglicherweise ein externes Tor verwenden möchten. Ich nehme ein aktuelles Beispiel: Ich habe einen Mikrocontroller, der ein Taktsignal für einige externe Boxen steuert. Es muss den Takt (mehrere MHz) zu einem vom Mikrocontroller festgelegten Zeitpunkt einschalten und darf keine "Runt" -Pulse ausgeben. Durch Synchronisieren der Freigabe mit dem Taktgenerator (einem Flip-Flop) und dessen Ansteuerung (ein 'und' Gate) können die Spezifikationen erfüllt werden. Es gibt keine Möglichkeit, dies nur mit dem Mikro zu tun.

In einem anderen Fall sollte ein externes Signal von einem Komparator durch einen Zeitgeber im Mikrocontroller aktiviert werden. Das Mikrocontroller-Peripheriegerät hat die Fähigkeit, seinen Port-Pin präzise (zeitlich) umzuschalten, jedoch keine Fähigkeit, mit diesem Pin-Zustand 'und' zu signalisieren.

In einigen Fällen wurden Mikrocontroller mit einer konfigurierbaren Logik ausgestattet, um diese Art von Anforderung (z. B. "CLC" oder "konfigurierbare Logikzelle") an Microchip-Teilen zu erfüllen. Es wird jedoch immer Anwendungen geben, bei denen der Mikromacher arbeitet habe den Antrag nicht vorweggenommen. Tatsächlich binden wir manchmal ein ganzes FPGA mit Hunderttausenden von Gattern an das Mikro, um genügend externe Logik zu erhalten, um die Anforderungen zu erfüllen.

Spehro Pefhany
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Cypress Semiconductor hat wirklich cooles PSoC mit solchen CLCs. Ich frage mich, ob sie diese Probleme lösen können. Atmel hat gerade seinen ARM Cortex M0, die D20-Serie, herausgebracht, der als vollständig konfigurierbares Kommunikationssubsystem blockiert, aber das ist nicht ganz relevant haha.
KyranF
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@KyranF Die 364 kg schweren Gorillas in der Toolbox sind jetzt die Zynq-Chips von Xilinx. Ein FPGA guter Größe mit einem 32-Bit-ARM-A9-Dual-Core-On-Chip.
Spehro Pefhany
Wow, nicht für 70 Dollar ist es nicht! Sieht aber wirklich gut aus. Die Zypressen-Chips sind auch in Nicht-BGA-Paketen erhältlich, für diejenigen mit weniger professioneller Ausrüstung. Ich denke, ein großes Projekt würde von der Serienleistung von FPGA + Dual Core A9 profitieren. Wie eine riesige Kontrollstation mit vielen Schnittstellen vielleicht.
KyranF
@KyranF Wir verwenden sie für eine Hochleistungssignalverarbeitung. Nur eine kleine (aber teure) Box in der Luft mit einem Ethernet-Anschluss und einigen Sensoren. ;-)
Spehro Pefhany
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Die Xmega E-Geräte von Atmel verfügen über eine Reihe von Klebelogiken ( XCL ), die in die Chips integriert sind und auf verschiedene Weise mit dem Kern verbunden sind.
Ignacio Vazquez-Abrams
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Digitale Logikgatter ("analoges Logikgatter" macht keinen Sinn) werden manchmal noch mit Mikrocontrollern verwendet. Normalerweise liegt der Grund darin, dass etwas mit der Geschwindigkeit eines Logikgatters getan werden muss, für das die Firmware zu langsam ist. Eine andere Möglichkeit ist die Erweiterung der E / A-Funktionen des Mikros. Wenn Sie beispielsweise mehrere Geräte an einem Bus haben, verfügen Sie wahrscheinlich über eine externe Logik, die Daten zum und vom Bus zwischenspeichert. Es kann auch eine externe Logik für die Arbitrierung geben, da dies häufig mit der Geschwindigkeit von Buszyklen oder Bruchteilen eines Buszyklus geschehen muss.

Olin Lathrop
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Ein weiterer Grund: extrem geringer Stromverbrauch, wenn nicht geschaltet wird. Sie können dies verwenden, um auf einfache Eingaben zu reagieren, wenn das Mikro ausgeschaltet ist, oder um zu entscheiden, ob es aufgeweckt werden soll, um die Verarbeitung durchzuführen.

pjc50
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Microchip hat festgestellt, dass genügend Designer ihren Entwürfen eine periphere "Kleber" -Logik hinzufügen müssen, sodass sie zwei Mikrocontrollerfamilien - PIC16 (L) F150 und PIC10 (L) F32X - herausgebracht haben, die bis zu vier konfigurierbare Logikzellen enthalten (CLC), ähnlich einer Miniatur-CPLD.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Es stehen acht verschiedene Logikfunktionen zur Verfügung:

• 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

Zum Beispiel ist hier ein JK-Flip-Flop:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Im Fall des PIC10 (der einen CLC hat) ist das für ein 6-Pin-Gerät, dessen Menge unter 40ȼ kostet, ziemlich erstaunlich. Bei diesem Preis summieren sich die Kosten und die Platzersparnis gegenüber der Notwendigkeit, mehrere separate Logikchips einzuschließen.

tcrosley
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Einerseits kann "diskrete" Logik schnellere und zuverlässigere Operationen ausführen, die andernfalls von einem Mikrocontroller ausgeführt werden könnten. Und was manchmal noch wichtiger ist, können Logikgatter gleichzeitig arbeiten, während ein uC von Natur aus sequentiell ist.

Wenn Sie eine überfüllte Karte haben, können Sie auch E / A-Pins auf dem Mikrocontroller speichern, wenn Sie solche Vorgänge extern ausführen können.

Clabacchio
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Um die Liste der Anwendungen zu erweitern, sind sie auch nützlich, wenn Eingangssignale schneller verarbeitet werden, als Sie direkt im Mikrocontroller verarbeiten könnten. Auf einer Platine, an der ich gerade arbeite, ermöglicht ein Phasendetektor - einfach ein XOR-Gatter - mit einem Widerstand und einem Kondensator der MCU, die relative Phase zweier Signale mithilfe ihres ADC auszulesen, anstatt eine Abtastung durchführen zu müssen das ganze Hochgeschwindigkeitssignal.

Nick Johnson
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Jeder hat hier Operationsverstärker ignoriert; Die analoge Logik hat selbst in modernen uP / Mikrocontroller-Schaltungen viele Funktionen. Proprietäre Signale über lange Drähte zwischen Mikros wären nur eine Anwendung. Persönlich arbeite ich die ganze Zeit an Sicherheit und anderer Elektronik, wo ich schlechte Designs von hochqualifizierten Ingenieuren aussortieren muss, weil sie Op-Amps und diskrete Logik nicht verstehen.

intelec7
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Die analoge Signalverarbeitung ist immer noch keine Logik , die sich mit diskreten Werten befasst.
Colin D Bennett
Operationsverstärker-Integratoren und Differentialschaltungen sind Taschenrechner, und Komparatoren und Schmidt-Trigger stellen Schnittstellen zwischen analogen und digitalen Schaltungen bereit. Sie führen logische Funktionen auf vielfältige Weise aus.
Intelec7
Und nur um schwierig zu sein, sind Logikschaltungen analoge Schaltungen. Sie sind wie Operationsverstärker nur analoge Schaltkreise mit sehr hoher Verstärkung. Wenn Sie dies beim Entwerfen mit ihnen nicht berücksichtigen, wird alles schlecht.
Intelec7
Ich denke du meinst diskret; diskrete Logik ist etwas ganz anderes. ;)
Nick Johnson
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Sie werden auch für die Sicherheitslogik verwendet, um die gesamte Komplexität der Software aus dem kritischen Pfad herauszuhalten. In dieser Laserschneidplatte zum Beispiel, um den Laser auszuschalten.

maxy
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