¿De qué sirve una puerta lógica a un circuito que contiene un microcontrolador?

Creo que te refieres a una puerta lógica 'discreta'.

Sí, hay razones por las que puede querer usar una puerta externa. Tomaré un ejemplo real: tengo un microcontrolador que controla una señal de reloj a algunas cajas externas. Debe encender el reloj (varios MHz) a una hora determinada por el microcontrolador y no debe expulsar ningún impulso "runt". Al sincronizar la habilitación con el generador de reloj (un flip-flop) y activarlo (una puerta 'y'), se pueden cumplir las especificaciones. No hay manera de hacerlo solo con el micro.

En otro caso, una señal externa de un comparador debe ser activada por un temporizador en el microcontrolador. El periférico del microcontrolador tiene la capacidad de alternar con precisión (en el tiempo) su pin de puerto, pero no tiene la capacidad de "y" señales con ese estado de pin.

En algunos casos, los microcontroladores han sido equipados con alguna lógica configurable para cumplir con este tipo de requisito (la 'CLC' o 'celda lógica configurable') en las piezas de Microchip, por ejemplo), pero siempre habrá aplicaciones en las que El micro fabricante no anticipó la aplicación. De hecho, a veces vinculamos un FPGA completo con cientos de miles de puertas al micro para obtener suficiente lógica externa para cumplir con los requisitos.

Las puertas lógicas digitales ("puerta lógica analógica" no tiene sentido) todavía se usan con microcontroladores. Generalmente, la razón es que se debe hacer algo a la velocidad de una puerta lógica para la que el firmware es demasiado lento. Otra posibilidad es expandir las capacidades de E / S del micro. Si tiene varios dispositivos en un bus, por ejemplo, es probable que tenga una lógica externa que enganche los datos hacia y desde el bus. También puede haber lógica externa para manejar el arbitraje, ya que esto a menudo tiene que suceder a la velocidad de los ciclos de bus o fracciones de un ciclo de bus.

Otra razón: consumo de corriente ultra bajo cuando no se cambia. Puede usar esto para responder a una entrada simple cuando el micro está apagado, o decidir si desea activarlo para realizar el procesamiento.

Microchip ha determinado que los diseñadores deben agregar cierta lógica de "pegamento" periférico a sus diseños, que han salido con dos familias de microcontroladores - PIC16(L )F150 y PIC10 (L) F32X : que incluye hasta cuatro Celdas lógicas configurables (CLC), muy parecido a CPLD en miniatura.

Hayochofuncioneslógicasdiferentesdisponibles:

•AND-OR•OR-XOR•AND•S-RLatch•DFlip-FlopwithSetandReset•DFlip-FlopwithReset•J-KFlip-FlopwithReset•TransparentLatchwithSetandReset

Porejemplo,aquíhayunflip-flopJ-K:

En el caso del PIC10 (que tiene un CLC), es bastante sorprendente para un dispositivo de seis pines que cuesta menos de 40ȼ en cantidad. A ese precio, se suman los costos y el ahorro de espacio al tener que incluir varios chips lógicos separados.

Por un lado, la lógica "discreta" puede realizar operaciones más rápidas y más confiables que de otro modo podrían ser realizadas por un microcontrolador. Y, lo que a veces es incluso más importante, las puertas lógicas pueden funcionar simultáneamente, mientras que una unidad de control de unidades es inherentemente secuencial.

Además, si tiene una placa atestada, puede guardar los pines de E / S en el microcontrolador si puede realizar dichas operaciones externamente.

Para agregar a la lista de aplicaciones, también son útiles cuando se trata de señales de entrada más rápido de lo que podría procesar directamente en el microcontrolador. Por ejemplo, en un tablero en el que estoy trabajando en este momento, un detector de fase , simplemente una puerta XOR - Con una resistencia y un condensador, la MCU puede leer la fase relativa de dos señales utilizando su ADC, en lugar de tener que muestrear toda la señal de alta velocidad.

Todo el mundo ha ignorado los amplificadores operacionales aquí; La lógica analógica tiene muchas funciones incluso en los modernos circuitos uP / microcontroladores. Las señales propietarias a través de cables largos entre micros serían solo una aplicación. Personalmente, trabajo en seguridad y otros dispositivos electrónicos todo el tiempo, donde tengo que solucionar los malos diseños de ingenieros altamente calificados debido a su falta de comprensión de los amplificadores operacionales y la lógica discreta.

También se utilizan para la lógica de seguridad, para mantener toda la complejidad del software fuera de la ruta crítica. En este tablero de corte por láser , por ejemplo, para apagar el láser.