7400 serisi “jelly bean” mantık IC'lerinin nasıl kullanıldığını öğrenmeye değer mi yoksa tamamen modası geçmiş mi?

Elektronik öğrenmek için yol haritamda 7400 serisi mantık yongaları vardı. Elektronikte çalışmaya, bu çipleri içeren laboratuarları içeren “Sanat Sanatı Elektronik” laboratuar kılavuzundaki laboratuarları izleyerek başladım. Bu özel laboratuvarları yapmadan önce birkaç tane özel Microchip PIC ve Atmel mikrodenetleyici anakartı kurdum. Şimdi FPG'lerin gözünü kesiyorum ve bunlardan birini denemek için heyecanlanıyorum. 7400 serisini geride mi bırakmalıyım yoksa daha modern programlanabilir mantık yongalarını anlamak için temel bir anlayış mı? 7400 serisinin bazıları basit şeyler için hala yeni (iyi) tasarımlarda kullanılıyor mu? Hâlâ sürekli kullanılan 7400 serisi yongalar var mı? Sanırım 7400 serisi laboratuvarları yapmak uzun sürmezdi ama Sadece parçaları bulmak için çok zor zamanlar geçirdiğimden beri ne kadar eski olduklarını anlamak istedim. Bazılarını bulamadım ve düşündüğümden daha fazla para harcadım.

Çözüm:

Tüm cevaplar için teşekkürler! Her cevap yardımcı oldu. 7400'ün tasarımlarda hala uygulama bulduğu ve bugün hala faydalı olduğu konusunda ikna oldum, ancak genellikle programlanabilir mantığın daha uygun olduğu daha büyük mantık tasarımları için değil. Ek olarak, ayrık mantık IC'lerini kullanmayı öğrenmenin programlanabilir mantık cihazlarına başlamadan önce iyi bir hazırlık aşaması olduğuna ikna oldum.

Bir dakikalığına düşünmeyin, çünkü 74xx hakkında bilgi edinmek eski bir FPGA'ya sahipsin. FPGA ile tasarım yapmak için kafanızda çalışan mantığı ayrı bir kapı seviyesinde 'görebilmelisiniz' (bu beceriyi ayrı mantık yongaları 74xx, cmos 40xx'den öğreneceksiniz).

Bir FPGA'yı programlamak bir bilgisayar programı yazmak gibi değildir, öyle gözükmektedir, ancak sadece aptallar size söyleyecektir.

FPGA tasarımları hakkında net konuşmaları olan pek çok insanın büyük ya da yavaş olduğunu göreceksiniz, gerçekte gerçek bir çok işlemeli paralel kapı seviyesinde nasıl düşüneceklerini anlayamıyorlar ve ne yapmaya çalıştıklarının çoğunu seri işlemeye bırakıyorlar Bunun nedeni, tasarım araçlarını açtıkları ve 'C' veya 'C ++' yazdıkları gibi programlamaya başladıkları içindir.

1. Bir ev bilgisayarında bir FPGA için bir tasarım derlenmesi gerektiğinde, 74xx’de basit bir mantık tasarımına ekmek ekmeği yapabilirsiniz.
2. Bir tasarım için FPGA kullanarak 'zor' FPGA yerine simülatörlerle çalışmanız GEREKİR, yani eğer 74xx tasarımınız arızalanırsa, bağlantılarla uğraşabilirsiniz, bir FPGA ile yeniden yazmalı, simülasyonu yeniden çalıştırmalısınız ve sonra FPGA tasarımını yeniden derlemek için 30 dakikadan daha fazla zaman harcayın.

74xx veya 40xx serisine sadık kalın, bazı 'ekleyiciler', 'kaydırıcılar' ve LED flaşörleri ile kaplayın, ayrık çipleri görmeye alışınca FPGA olan büyük bir 'kabarcık' ile çalışırken kolaylaşır.

İki tür ayrık mantık hala çok kullanıyor:

• Tamponlar. Uzun bir otobüs hattını sürmek için 60 mA'ya ihtiyacınız varsa veya panodan FPGA'nızı kızartma şansı vermek istemediğiniz gelen bir sinyaliniz varsa, yine de ayrı bir tampon cihaza ihtiyacınız vardır. Tamponlar ayrıca 5 V eski arayüzleri ve düşük voltajlı FPGA G / Ç'leri arasında seviye değiştiriciler olarak da kullanılır.

• Küçük mantık TI, NXP, vb. Hepsinde bunlar var. Temel olarak TTL mantığıyla aynı eski işlevlerdir, ancak genellikle bir pakette yalnızca bir veya iki kapı bulunur. Paketler SOT23 veya SC70 gibi mikroskobik şeylerdir. Bir kontrol sinyalini düzeltmek için sadece bir invertöre veya bir VE geçidine ihtiyacınız varsa (güç kaynağı sıralaması veya bunun gibi bir şey için diyelim), bir 0,05 ABD Doları veya 0,10 $ geçit kullanılabilir.

Elinizde zaten elinizde varsa, laboratuvarları yapmamak ve ne yaptıkları ve nasıl çalıştıkları hakkında iyi bir fikir edinmek için hiçbir neden yoktur.

Temel TTL seviyeleri gittikçe daha eski hale gelirken, aynı kapıları / mantığı sunan, ancak daha modern tasarımlar için daha uygun olan çeşitli çizgiler var ... CMOS, yüksek hız, düşük voltaj vb.

7400 serisi için zaman zaman kullanmıştım, ancak yaptığım zaman, serinin ne sunacağı hakkında iyi bir anlayışa sahip olduğum için mutluydum.

FPGA'ların programlanması çok fazla programlama, ancak hedef donanım çoğu programcının başını saramayacağı düzeyde paraleldir. Ayrıca, uygulama programlarının saflaştırılmış dünyasında analogu olmayan komplikasyonlar (sinyallerin kaydedilmesi, sinyallerin kaydedilmesi, G / Ç pin yönü, vb.).

74xx mantığını öğrenmek size yardımcı olacaktır çünkü sinyalleri kaydetme, saatleri ne kadar uzatabileceğiniz vb. Gibi konular için size bir fikir verecektir. Önemli olan, bunun ötesinde düşünemeyeceğiniz 74xx mantığını SO'ya hayran bırakmamaktır - FPGA'lar doğru ellerde inanılmaz şeyler yapabilir ve düşünebildiğiniz tek şey içlerinde 74xx mantığını taklit etmekse potansiyellerini boşa harcıyorsunuzdur.

Pek çok proje, pratik olarak ayrık transistörlerden oluşturmak için çok büyük olan ancak bunun için bir PLD'nin kitlesel olarak üstesinden geleceği veya çok fazla akım kullanacağı bir miktar ayrık mantık gerektirecektir. Hangi rolleri doldurabilecek 74HCxx vb cihazların mevcut olduğunu bilmek faydalıdır. Bazı durumlarda, bir rolü doldurmak için 'açık' bir bölüm olabileceğini, ancak diğer bazı bölümlerin aslında onu daha iyi doldurabileceğini unutmayın. Bazen, benzersiz proje gereksinimlerini karşılamak için bir parçayı beklenmedik bir şekilde kullanmak mümkün olabilir. Özellikle gurur duyduğum bir örnek, aşağıdaki fonksiyonların her ikisini de (A, B ve C girişleri; X ve Y çıkışları) gerçekleştirmek için bir direnç ve küçük bir başlık ile 74xx153 veya 74xx253 kullanmaktı:

X =! A
Y = C olduğunda! C; başka y tutun

Direnç ve kapak (Y'nin geri bildirimi üzerine) kesinlikle gerekli olduğundan emin değilim, ancak tasarım, 1980'lerin başında diğer tasarımcıların birden fazla çip kullanacağı bir rolü doldurmak için bir 74xx mantık yongası kullandı.

Bir metrekarelik PCB alanını tutkal mantığıyla doldurduğunuzda (yani, 74xx yongalar birlikte "yapıştırılmış") sona ermiştir - eğitim projeleri hariç, eski değiştirme panoları için yedek parça ekleme / oluşturma ve garip yüksek güvenilirlik, yüksek - sıcaklık, boşluk, mil veya aero dereceli ürün, belki.

Son iki yıl boyunca, üzerlerinde tonlarca pahalı FPGA gücü olan panolarda çalıştım. 74xx'in hala bu kartlarda kullanıldığı bazı örnekler:

• Veri yolu veya hat sürücüleri ve alıcıları - bazı mantık aileleri, bir mikrodenetleyici veya FPGA çıkışından daha iyi bir akım işleme kabiliyetine sahiptir ve bazı mantık ailelerinin FPGA çıkışları (EMI!) Kadar zehirli hızları yoktur. Ayrıca, FPGA girişleri, sinyallerini GND'leri veya besleme raylarının ötesinde çalan çok sıkı özelliklere sahip olma eğilimindedir. Pis bir yerden gelen bir iz ile FPGA'nız arasındaki tek kapılı bir çip sizi büyük endişelerden kurtarabilir.

• Devrelerin emniyetle ilgili bölümleri - tasarımınızın bazı bölümlerini fazlalıkla veya bazı şeylerin hala istenen şekilde çalışıp çalışmadığını kontrol etmek için araçlar, yalnızca programlanabilir bir cihaz (mikrodenetleyici, FPGA, ...) kullanarak genellikle zor veya imkansızdır. Bu, küçük mantığın (tek kapı IC'leri) çok kullanışlı olduğu yerdir. Bazen diyotlar, ayrık transistörler ve / veya dirençler (ayrık DTL, RTL, TTL) ile oluşturulmuş mantığı bile kullanıyorum.

• Normalden daha yüksek voltaj seviyeleri , son derece sıkı zamanlama özellikleriyle birleşmiş somtimes - özellikle analog veya güç devreleri tasarlarken, 10 ... 15 V ile çalışan veya sizin güç bölümündeki bazı olaylar ve bir FPGA arasında bir arayüze ihtiyacınız var. 4000 serisi CMOS yongaları hala harika, çünkü 15 V'luk (veya daha yüksek) çalışıyorlar. Ayrık DTL,> çok hızlı yayılma gecikmeleri ve voltajları> 3.3 V ile çalışmak üzere tasarlanabilir. 3.3 V "ada" dan gelen iki çıkış aynı fikirde ise, istenen VE mantık geçidi ve seviye 0 ve 10 V geçit sürücüsüne kaydırılır ayrık mantık kullanılarak gerçekleştirilebilir.

• Maliyet ve öngörülebilirlik- bazı endüstriyel güç kaynakları, en son teknolojilerde bile, yine de belirli geri dönüş regülatör IC'lerini veya diğer entegre "çözümleri" kullanmıyorlar - ve 14 pimli tek bir mantık IC'sinin etrafında tasarlandı. Büyük miktarlarda, bu mantık IC'leri kir ucuzdur ve bazı PWM kontrol cihazlarının veya herhangi bir değerinin bir kısmına mal olur ve devreyi o kadar iyi düzenleyebilirsiniz ki tam olarak ne olduğunu biliyorsunuzdur. Ne yazık ki, pek çok güç kaynağı IC'si veri sayfalarında hala pek çok soru bırakmıyor ve çoğu belirli bir uygulama düşünülerek tasarlandı. Ana akımdan biraz daha uzak bir gereksiniminiz varsa, çok sayıda hazır IC'nin filtrelendiği noktaya çabucak ulaşırsınız. (Çıkıştaki kapasitif yükte sınır yok mu? Hıçkırık modu veya katlama akımı özelliğine sahip herhangi bir şeyden uzak durun, yani

Sonuçların toplanması: Bugün, bir veya iki satırdan fazla mantık denklemi dizisinde ifade edilebilen 74xx veya 4000 serisi IC'lerle bir şey inşa etmeyeceksiniz - ama küçük yardımcılar hala bu alanlarda onbinlerce kişi tarafından kullanılmaya başlandı. Analog veya güç ortamında "çip üzerinde çok iyi tanımlanmış bazı transistörler" olarak kabul edilirler.

Bugün, mantık yongalarını "öğrenmek", büyük mantık blokları veya tüm ALU'ları onlarla birlikte nasıl kurabileceğinize kıyasla elektriksel DC ve AC özellikleri hakkında daha fazla olabilir (ikincisi de zarar görmez).

Kesikli mantık, elektronik panoların tasarımı veya hata ayıklamalarını yaparsa herkesin bilmesi gereken şeylerden biridir. Anladığım kadarıyla, çok az insan gerçekten büyük ölçekli ayrık mantık tasarımına giriyor. Aynı yetenekleri tek bir yonga ve bazı destek yongalarına yerleştirmek için çok fazla seçenek var. Bu, mikrodenetleyicileri, CPLD'leri, FPGA'ları, ASIC'leri, SoC'leri, PSoC'leri, DSP'leri (işlemcileri) vb. İçerir. Mikroçip bazı programlanabilir mantık hücrelerine sahip bazı mikroişlemcilere sahiptir:

http://www.microchip.com/pagehandler/en-us/press-release/microchip-launches-8-bit-mcus-with-configurable-lo.html

Muhtemelen daha birçok seçenek var. Kesikli mantık hala kullanışlıdır, ancak bunlardan bir ALU inşa etmeyi öğrenmek gerekli değildir. Fotonun pratik ayrık mantık listesiyle aynı fikirdeyim. Aksi takdirde, benim görüşüme göre, mikrodenetleyiciler ve FPGA'lar öğrenmek için en pratik olanlardır.

Tevo'nun dediği gibi, neyin uygun olduğunu bilmek faydalı olabilir. Bu, onlar üzerinde çok fazla zaman harcamamıştım dedi. Ben, görünüşe göre, yol boyunca bir adım olmalarını bekleyen 7400'lerden oluşan küçük bir seçim yaptım.

Bu şekilde işe yaramadı.

Belli ki gerçekten FPGA'ları dört gözle bekliyorsunuz. İlginizi yüksek tutmak ve eğlenceli olduğunu düşündüğünüz şeyler yapmak, muhtemelen algılanan bir yolu izlemekten daha önemlidir. Ne de olsa ... çok çalışmak gibi hissetmekle biterse, biraz yanabilir ve bir süre geri gelmeyebilirsiniz.

Sahip olduğunuz 7400 parçaya bir göz atın. Ne yaptıklarını iyi anladığını düşünüyor musun?

FPGA'lara geçmeden önce en azından mantık kapılarını anlamanız ve flopları çevirmeniz gerektiğine inanıyorum. Eğer buna sahipseniz, bunun için gidin.