ロジックゲートは、マイクロコントローラを含む回路にどのように使用できますか

ロジックゲートがマイクロコントローラーを含む回路に役立つかどうか疑問に思っています。アナログロジックゲートがマイクロコントローラーよりも優先される場合や、マイクロプロセッサとコントローラの時代。

私は「個別の」論理ゲートを意味すると思います。

はい、外部ゲートを使用する理由があります。実際の例を見てみましょう。いくつかの外部ボックスへのクロック信号を制御するマイクロコントローラーがあります。マイクロコントローラによって決定された時間にクロック（数MHz）をオンにする必要があり、「ラント」パルスを送出してはなりません。イネーブルをクロックジェネレーター（フリップフロップ）と同期させ、ゲーティング（「AND」ゲート）することにより、仕様を満たすことができます。マイクロだけでそれを行う方法はありません。

別のケースでは、コンパレータからの外部信号は、マイクロコントローラのタイマーによって有効にされるべきです。マイクロコントローラのペリフェラルには、ポートピンを正確に（時間内に）トグルする機能がありますが、そのピンの状態で信号を「アンド」する機能はありません。

場合によっては、マイクロコントローラーに構成可能なロジックが搭載されており、マイクロチップパーツのこの種の要件（「CLC」または「構成可能なロジックセル」など）を処理しますが、マイクロメーカーが常に使用するアプリケーションがあります。アプリケーションを予期していませんでした。実際、数十万のゲートを持つFPGA全体をマイクロに接続して、要件を満たすのに十分な外部ロジックを取得する場合があります。

デジタルロジックゲート（「アナログロジックゲート」は意味をなさない）は、依然としてマイクロコントローラーで使用されることがあります。通常、その理由は、ファームウェアが遅すぎる論理ゲートの速度で何かを行う必要があるためです。もう1つの可能性は、マイクロのI / O機能を拡張することです。たとえば、バス上に複数のデバイスがある場合、バスとの間でデータをラッチする外部ロジックがある可能性があります。調停を処理するための外部ロジックが存在する場合もあります。これは、バスサイクルの速度またはバスサイクルの一部で発生することが多いためです。

別の理由：スイッチングしていないときの超低消費電流。これを使用して、マイクロがオフのときに単純な入力に応答したり、処理を実行するためにウェイクアップするかどうかを決定したりできます。

マイクロチップは、十分な設計者は、彼らが2マイクロコントローラ・ファミリで出ていることを自分たちのデザインに一部の周辺「グルー」ロジックを追加する必要があると判断した- PIC16（L）F150とPIC10（L）F32X 4つのまで含める- 設定可能なロジックセルを（CLC）、ミニチュアCPLDによく似ています。

利用可能な8つの異なる論理関数があります。

• 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

たとえば、ここにJKフリップフロップがあります。

PIC10（CLCが1つある）の場合、40ピン未満の数量の6ピンデバイスでは、これは驚くべきことです。その価格で、いくつかの個別のロジックチップを含める必要がある場合よりもコストとスペースを節約できます。

一方では、「ディスクリート」ロジックは、他の方法ではマイクロコントローラーで実行できるより高速で信頼性の高い操作を実行できます。さらに重要な場合もありますが、論理ゲートは同時に動作できますが、uCは本質的にシーケンシャルです。

また、ボードが混雑している場合、外部でそのような操作を実行できる場合は、マイクロコントローラーのI / Oピンを節約できます。

アプリケーションのリストに追加するために、マイクロコントローラーで直接処理するよりも速く入力信号を処理するときにも役立ちます。たとえば、私が現在作業しているボードでは、位相検出器 -単純なXORゲート-抵抗とコンデンサを使用することで、MCUは、サンプリングする代わりに、ADCを使用して2つの信号の相対位相を読み取ることができます高速信号全体。

ここでは誰もがオペアンプを無視しています。アナログロジックは、最新のuP /マイクロコントローラー回路でも多くの機能を備えています。マイクロ間の長い配線を介した独自の信号は、1つのアプリケーションにすぎません。個人的には、セキュリティやその他の電子機器に常に取り組んでいますが、オペアンプや慎重な論理についての理解が不足しているため、資格の高いエンジニアによる悪い設計を選別する必要があります。

これらは安全ロジックにも使用され、ソフトウェアの複雑さ全体をクリティカルパスから外します。たとえば、このレーザーカッターボードでは、レーザーをオフにします。