¿Vale la pena aprender a usar circuitos integrados de lógica de "jelly bean" de 7400 series o están completamente obsoletos?

No piense ni por un minuto que solo porque tiene un FPGA, el hecho de conocer 74xx es obsoleto. Para diseñar con FPGA, debe poder "ver" la lógica trabajando en su cabeza a un nivel de puerta discreta (aprenderá esta habilidad de los chips lógicos discretos 74xx, cmos 40xx).

Programar un FPGA NO es como escribir un programa de computadora, parece que sí, pero solo los idiotas te dirán que sí.

verá a mucha, mucha gente en la red hablar de que su diseño de FPGA es grande o lento, en realidad simplemente no entienden cómo pensar en un verdadero nivel de compuerta paralela multiproceso y terminan el procesamiento en serie la mayoría de lo que Intenta hacerlo, esto se debe a que simplemente abren las herramientas de diseño y comienzan a programar como si estuvieran escribiendo 'C' o 'C ++'

1. En el tiempo que lleva compilar un diseño para un FPGA en una computadora doméstica, puede integrar un diseño lógico simple en 74xx
2. Al utilizar FPGA para un diseño, DEBE trabajar con simuladores en lugar de con FPGA "duro" Es decir, si su diseño 74xx no funciona correctamente, puede jugar con las conexiones, con un FPGA debe volver a escribir, volver a ejecutar una simulación y luego dedicar más de 30 minutos a volver a compilar el diseño de FPGA.

Manténgase en el rango 74xx o 40xx, genere algunos 'sumadores', 'shifters' y luces intermitentes LED con compuerta, una vez que esté acostumbrado a ver chips discretos, se vuelve más fácil cuando se trabaja con un 'blob' masivo que es un FPGA.

Dos tipos de lógica discreta que veo todavía se usan mucho:

• Buffers. Si necesita 60 mA para conducir una línea de autobús larga, o si tiene una señal entrante de su tablero que no quiere darle la oportunidad de freír su FPGA, todavía necesita un dispositivo de búfer discreto. Los buffers también se utilizan como cambiadores de nivel entre interfaces heredadas de 5 V y E / S FPGA de bajo voltaje.

• Poca lógica. TI, NXP, etc, todos tienen estos. Son básicamente las mismas funciones antiguas que la lógica TTL, pero normalmente solo una o dos puertas en un paquete. Y los paquetes son cosas microscópicas como SOT23 o SC70. Si solo necesita un inversor o una compuerta AND para reparar una señal de control (por ejemplo, para la secuencia de la fuente de alimentación, o algo así), no desea usar una parte de lógica programable de varios dólares si hay un $ .05 o $ .10 puerta disponible.

Bueno, si ya los tiene a mano, no hay razón para no hacer los laboratorios y tener una idea de lo que hacen y cómo funcionan.

Si bien los niveles básicos de TTL se están volviendo cada vez más obsoletos, hay varias líneas que ofrecen las mismas puertas / lógica, pero más apropiadas para diseños más modernos ... CMOS, alta velocidad, baja tensión, etc. >

Solo he tenido un uso ocasional para la serie 7400, pero cuando lo hice, me alegré de tener una buena comprensión de lo que la serie tenía para ofrecer.

La programación de FPGA es mucha programación, pero el hardware de destino es paralelo a un nivel que la mayoría de los programadores no pueden entender. Además, existen complicaciones (temporización, registro de señales, dirección de pin de E / S, etc, etc.) que simplemente no tienen analógico en el mundo purificado de la programación de aplicaciones.

Aprender la lógica 74xx lo ayudará porque le dará una idea de problemas como registrar señales, a qué distancia puede desplegar los relojes, etc. Lo importante es no enamorarse tanto de la lógica 74xx que no puede pensar. Más allá de eso, los FPGA son capaces de hacer cosas asombrosas en las manos correctas, y si todo lo que puede pensar es emular la lógica 74xx en ellos, está desperdiciando su potencial.

Una gran cantidad de proyectos requerirán una cantidad de lógica discreta que es demasiado grande para construir prácticamente a partir de transistores discretos, pero para los cuales incluso un PLD sería excesivamente masivo o usaría demasiada corriente. Es útil saber qué dispositivos de 74HCxx, etc., existen que pueden cumplir dichos roles. Tenga en cuenta que, en algunos casos, puede haber una parte "obvia" para completar un rol, pero otra parte puede realmente llenarla mejor. A veces puede ser posible usar una pieza de una manera inesperada para cumplir con los requisitos únicos del proyecto. Un ejemplo del que estoy particularmente orgulloso fue usar un 74xx153 o 74xx253 con una resistencia y una pequeña tapa para realizar las siguientes funciones (entradas A, B y C; salidas X e Y):

X = !A
Y = output C when !A & B; else hold Y

No estoy seguro de que la resistencia y la tapa (según los comentarios de Y) fueran estrictamente necesarias, pero el diseño utilizó un chip lógico 74xx para cumplir un rol para el cual, a principios de la década de 1980, otros diseñadores habrían usado múltiples chips .

La época en la que llenó un pie cuadrado completo de espacio PCB con lógica de pegamento (es decir, los chips 74xx "pegados" juntos) ha terminado, excepto para proyectos educativos, reacondicionamiento / creación de piezas de repuesto para tableros de reemplazo obsoletos, y la impar. Fiabilidad, alta temperatura, espacio, mil o un producto clasificado aero, tal vez.

Durante los últimos dos años, he trabajado en tableros que tienen toneladas de energía FPGA costosa. Aquí hay algunos ejemplos donde aún se usa 74xx en estos tableros:

• Controladores de línea o bus y receptores : algunas familias lógicas tienen una mejor capacidad de manejo actual que un microcontrolador o salida FPGA, y algunas familias lógicas no tienen tasas de viraje tan venenosas como FPGA Salidas (EMI!). Además, las entradas FPGA tienden a tener especificaciones muy ajustadas para señales de timbre más allá de su GND o rieles de suministro. Un chip de una sola puerta entre un rastro que viene de algún lugar desagradable y tu FPGA puede ahorrarte grandes preocupaciones.

• Partes de los circuitos relacionadas con la seguridad : construir algunas partes de su diseño con redundancia o un medio para verificar si algunas cosas aún funcionan como se desea, a menudo es difícil o imposible utilizando un dispositivo programable. (microcontrolador, FPGA, ...) solamente. Aquí es donde poca lógica (IC de una sola puerta) es muy útil. A veces, incluso uso la lógica construida con diodos, transistores discretos y / o resistencias (DTL discreto, RTL, TTL).

• Niveles de voltaje más altos de lo normal , a veces combinados con especificaciones de temporización extremadamente estrictas , especialmente cuando se diseñan circuitos analógicos o de alimentación, sucede que necesita algunos lógica alrededor de una parte de su circuito que opera con 10 ... 15 V, o que necesita una interfaz entre algún evento en la parte de alimentación y un FPGA. Los chips CMOS de la serie 4000 siguen siendo impresionantes porque funcionan (o más allá) de 15 V. El DTL discreto se puede diseñar para manejar tanto retrasos como voltajes de propagación muy rápidos > 3.3 V. Si necesita un controlador MOSFET que active el MOSFET solo si dos salidas procedentes de la "isla" de 3.3 V están de acuerdo, la compuerta lógica AND requerida y el cambio de nivel al driver de compuerta de 0 y 10 V se pueden lograr usando Lógica discreta.

• Costo y previsibilidad : algunas fuentes de alimentación industriales, incluso las más recientes, todavía no usan circuitos integrados de regulador de retorno específicos u otras "soluciones" integradas. y están diseñados alrededor de un único IC lógico con 14 pines. En grandes cantidades, estos circuitos integrados lógicos son muy baratos y cuestan una fracción de algún controlador PWM o lo que sea, y puedes ajustar el circuito tan bien que sabes exactamente lo que está pasando. Lamentablemente, muchos circuitos integrados de suministro de energía aún dejan muchas preguntas sin responder en sus hojas de datos, y la mayoría de ellas fueron diseñadas con una determinada aplicación en mente. Si tiene un requisito fuera de la corriente principal, rápidamente llega al punto en el que se filtran muchos y muchos IC disponibles. (¿No quiere limitar la carga capacitiva en la salida? Manténgase alejado de cualquier cosa con un modo de hipo o una característica de corriente de retroceso, es decir, manténgase alejado de algo así como el 98% de todos los circuitos integrados de alimentación).

Resumiendo las cosas: hoy, probablemente no construirá nada con los circuitos integrados de las series 74xx o 4000 que pueden expresarse en más de una o dos líneas de ecuaciones lógicas, pero los pequeños ayudantes todavía son utilizados por decenas de miles de personas. aquellos campos en los que se consideran "solo algunos transistores en chip muy bien especificados" en un entorno analógico o de potencia.

Hoy en día, el "aprendizaje" de los chips lógicos puede incluso tener más que ver con sus especificaciones eléctricas de CC y en comparación con la forma en que puede construir grandes bloques lógicos o ALU completas con ellos (aunque esto último no lo hará). doler tampoco).

La lógica discreta es una de esas cosas que todos deberían saber si diseñan o depuran las tarjetas electrónicas. Como lo entiendo, muy pocas personas realmente se interesan en el diseño de lógica discreta a gran escala. Hay demasiadas opciones para colocar las mismas capacidades en un solo chip y algunos chips de soporte. Esto incluye microcontroladores, CPLD, FPGA, ASIC, SoC, PSoC, DSP (procesadores), etc. Microchip incluso tiene algunos microcontroladores con algunas células lógicas programables:

enlace

Probablemente hay muchas más opciones por ahí. La lógica discreta sigue siendo útil, pero no es necesario aprender a construir una ALU a partir de ellas. Tengo que estar de acuerdo con la lista de lógica discreta práctica de The Photon. De lo contrario, en mi opinión, los microcontroladores y los FPGA son los más prácticos para aprender.

Puede ser útil saber qué hay disponible, como dice Tevo. Dicho esto, realmente no pasé mucho tiempo con ellos. Yo, como usted al parecer, compré una pequeña selección de 7400 esperando que fueran un paso en el camino.

No funcionó de esa manera.

Obviamente estás realmente esperando los FPGA. Probablemente sea más importante mantener su interés y hacer cosas que considere divertidas que seguir un camino percibido. Después de todo ... si terminas sintiéndote demasiado ocupado, puedes quemarte un poco y no regresar por un tiempo.

Eche un vistazo a las 7400 piezas que tiene. ¿Crees que tienes un buen manejo de lo que hacen?

Creo que, como mínimo, deberías entender las puertas lógicas y las chanclas antes de saltar a los FPGA. Si tienes eso, ve por ello.