De que utilidade pode ser uma porta lógica para um circuito que contém um microcontrolador

Eu estou querendo saber se uma porta lógica seria útil para um circuito que contém um microcontrolador. Há casos em que uma porta lógica analógica é preferível a um microcontrolador e quais são alguns dos dispositivos que usam portas lógicas analógicas no idade dos microprocessadores e controladores.

Eu acho que você quer dizer um portão lógico 'discreto'.

Sim, há razões pelas quais você pode querer usar um portão externo. Vou dar um exemplo real: tenho um microcontrolador que controla um sinal de relógio para algumas caixas externas. Ele deve ligar o relógio (vários MHz) em um momento determinado pelo microcontrolador e não deve alimentar nenhum pulso de "desaceleração". Sincronizando a ativação com o gerador de relógio (um flip-flop) e bloqueando-a (um 'e' gate), as especificações podem ser atendidas. Não há como fazê-lo apenas com o micro.

Em outro caso, um sinal externo de um comparador deve ser ativado por um temporizador no microcontrolador. O microcontrolador periférico tem a capacidade de alternar com precisão (em tempo) seu pino de porta, mas não possui capacidade de 'e' sinalizar com esse estado de pino.

Em alguns casos, os microcontroladores foram equipados com alguma lógica configurável para atender a esse tipo de requisito (a 'CLC' ou 'célula lógica configurável') nas peças do microchip, por exemplo), mas sempre haverá aplicações em que o micro fabricante não antecipou a aplicação. De fato, às vezes ligamos um FPGA inteiro com centenas de milhares de portas ao micro para obter lógica externa suficiente para atender aos requisitos.

Às vezes, as portas lógicas digitais ("porta lógica analógica" não fazem sentido) ainda são usadas com microcontroladores. Geralmente, o motivo é que algo precisa ser feito na velocidade de uma porta lógica para a qual o firmware é muito lento. Outra possibilidade é expandir os recursos de E / S do micro. Se você possui vários dispositivos em um barramento, por exemplo, provavelmente terá uma lógica externa que trava dados de e para o barramento. Também pode haver lógica externa para lidar com a arbitragem, já que isso geralmente ocorre na velocidade dos ciclos de barramento ou frações de um ciclo de barramento.

Outro motivo: consumo de corrente ultrabaixo quando não estiver alternando. Você pode usar isso para responder a entradas simples quando o micro está desligado ou decidir se deve ativá-lo para executar o processamento.

A Microchip determinou que projetistas suficientes precisam adicionar alguma lógica de "cola" periférica aos seus projetos para que saíssem com duas famílias de microcontroladores - PIC16 (L) F150 e PIC10 (L) F32X - que incluem até quatro células lógicas configuráveis (CLC), bem como um CPLD em miniatura.

Existem oito funções lógicas diferentes disponíveis:

• 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

Por exemplo, aqui está um flip-flop JK:

No caso do PIC10 (que tem um CLC), isso é incrível para um dispositivo de seis pinos que custa menos de 40ȼ em quantidade. A esse preço, aumentam os custos e a economia de espaço em relação à necessidade de incluir vários chips lógicos separados.

Por um lado, a lógica "discreta" pode executar operações mais rápidas e confiáveis ​​que de outra forma poderiam ser realizadas por um microcontrolador. E, o que às vezes é ainda mais importante, os portões lógicos podem operar simultaneamente, enquanto um uC é inerentemente seqüencial.

Além disso, se você tiver uma placa lotada, poderá salvar os pinos de E / S no microcontrolador se puder executar essas operações externamente.

Para adicionar à lista de aplicativos, eles também são úteis ao lidar com sinais de entrada mais rapidamente do que você poderia processar diretamente no microcontrolador. Por exemplo, em uma placa em que estou trabalhando no momento, um detector de fase - simplesmente uma porta XOR - com resistor e capacitor permite que o MCU leia a fase relativa de dois sinais usando seu ADC, em vez de ter que amostrar todo o sinal de alta velocidade.

Todo mundo ignorou os amplificadores operacionais aqui; A lógica analógica possui muitas funções, mesmo nos modernos circuitos uP / microcontroladores. Sinais proprietários através de cabos longos entre micros seriam apenas uma aplicação. Pessoalmente, trabalho com segurança e outros componentes eletrônicos o tempo todo, onde tenho que resolver projetos ruins por engenheiros altamente qualificados, devido à falta de compreensão dos amplificadores operacionais e da lógica discreta.

Eles também são usados ​​para a lógica de segurança, para manter toda a complexidade do software fora do caminho crítico. Nesta placa de corte a laser, por exemplo, para desligar o laser.