มันคุ้มค่าหรือไม่ที่จะเรียนรู้วิธีการใช้ลอจิก "jelly bean" 7400 ซีรี่ส์ของ IC หรือพวกมันล้าสมัยไปแล้ว?

แผนที่ถนนของฉันสำหรับการเรียนรู้อิเล็คทรอนิคส์รวมถึงชิปตรรกะซีรี่ส์ 7400 ฉันเริ่มใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์โดยทำตามห้องปฏิบัติการในคู่มือห้องปฏิบัติการ "Art of Electronics" ซึ่งรวมถึงห้องปฏิบัติการด้วยชิปเหล่านี้ ฉันลงเอยด้วยการสร้างไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC และบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ Atmel ที่กำหนดเองหลายแห่งก่อนทำแล็บเหล่านี้โดยเฉพาะ ตอนนี้ฉันกำลังสะดุดตาของ FPGA และตื่นเต้นที่ได้ลองทำสิ่งเหล่านี้ ฉันควรทิ้งซีรี่ส์ 7400 ไว้เบื้องหลังหรือความเข้าใจของพวกเขาถือเป็นพื้นฐานในการทำความเข้าใจกับชิปลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้หรือไม่? 7400 series ยังคงใช้ในการออกแบบใหม่ (ดี) สำหรับสิ่งที่ง่ายหรือไม่? ยังมีชิปซีรีส์ 7400 ที่มีประโยชน์ที่ใช้อยู่ตลอดเวลาหรือไม่? ฉันเดาว่าคงใช้เวลาไม่นานในการทำแล็บซีรีส์ 7400 แต่ ฉันแค่อยากรู้ว่าพวกมันล้าสมัยอย่างไรตั้งแต่ฉันมีช่วงเวลาที่ลำบากในการหาชิ้นส่วน ฉันหาบางอย่างไม่ได้และลงเอยด้วยการใช้จ่ายเงินมากกว่าที่ฉันคิดว่าเป็นที่ยอมรับ

วิธีการแก้:

ขอบคุณสำหรับคำตอบทั้งหมด! ทุกคำตอบมีประโยชน์ ฉันเชื่อว่า 7400 ยังคงพบแอปพลิเคชั่นในการออกแบบและยังคงมีประโยชน์ในทุกวันนี้ แต่โดยทั่วไปแล้วไม่ใช่สำหรับการออกแบบเชิงตรรกะที่มีขนาดใหญ่กว่าซึ่งตรรกะของโปรแกรมนั้นเหมาะสมกว่า นอกจากนี้ฉันเชื่อมั่นว่าการเรียนรู้การใช้ไอซีลอจิกแบบแยกเป็นขั้นตอนการเตรียมการที่ดีก่อนที่จะเริ่มในอุปกรณ์ลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้

อย่าคิดว่าหนึ่งนาทีเพราะคุณมี FPGA ที่การเรียนรู้เกี่ยวกับ 74xx นั้นล้าสมัยไปแล้ว สำหรับการออกแบบด้วย FPGA คุณจะต้องสามารถ 'เห็น' ตรรกะที่ทำงานอยู่ในหัวของคุณในระดับประตูแยก (คุณจะได้เรียนรู้ทักษะนี้จากชิปตรรกะแบบแยกส่วน 74xx, cmos 40xx)

การเขียนโปรแกรม FPGA นั้นไม่เหมือนกับการเขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์ แต่ดูเหมือนว่ามันจะมี แต่คนโง่เท่านั้นที่จะบอกคุณได้

คุณจะเห็นหลายคนหลายคนบนเน็ตพูดคุยเกี่ยวกับการออกแบบ FPGA ของพวกเขาจะใหญ่หรือช้าในความเป็นจริงพวกเขาไม่เข้าใจวิธีคิดในระดับเกตขนานจริงและประมวลผลแบบอนุกรมสิ่งที่พวกเขาพยายามทำ นี่เป็นเพราะพวกเขาเพียงแค่เปิดเครื่องมือออกแบบและเริ่มเขียนโปรแกรมเหมือนกับที่พวกเขากำลังเขียน 'C' หรือ 'C ++'

1. ในเวลาที่ใช้ในการรวบรวมการออกแบบสำหรับ FPGA บนคอมพิวเตอร์ที่บ้านคุณสามารถเข่นฆ่าการออกแบบตรรกะที่เรียบง่ายใน 74xx
2. การใช้ FPGA สำหรับการออกแบบคุณต้องทำงานกับเครื่องจำลองแทนที่จะใช้ FPGA 'ยาก' กล่าวคือถ้าการออกแบบ 74xx ของคุณทำงานผิดปกติคุณสามารถเล่นซอกับการเชื่อมต่อได้ด้วย FPGA คุณต้องเขียนใหม่อีกครั้งเรียกใช้การจำลองอีกครั้ง แล้วใช้เวลามากกว่า 30 นาทีในการรวบรวมการออกแบบ FPGA อีกครั้ง

ติดกับช่วง 74xx หรือ 40xx สร้าง 'adders', 'shifters' และ LED flashers พร้อม gating บางส่วนเมื่อคุณคุ้นเคยกับการเห็นชิปที่แยกจากกันมันจะง่ายขึ้นเมื่อทำงานกับ 'blob' ขนาดใหญ่ที่เป็น FPGA

ตรรกะไม่ต่อเนื่องสองชนิดที่ฉันเห็นยังคงใช้บ่อย:

• บัฟเฟอร์ หากคุณต้องการ 60 mA เพื่อขับรถบัสสายยาวหรือมีสัญญาณขาเข้าจากบอร์ดของคุณซึ่งคุณไม่ต้องการให้โอกาสทอด FPGA ของคุณคุณยังต้องใช้อุปกรณ์บัฟเฟอร์แบบแยก บัฟเฟอร์ยังใช้เป็นตัวเปลี่ยนระดับระหว่างอินเตอร์เฟส 5 V ​​ดั้งเดิมและ FPGA I / O ของแรงดันไฟฟ้าต่ำ

• ตรรกะเล็กน้อย TI, NXP และอื่น ๆ ล้วนมีสิ่งเหล่านี้ โดยทั่วไปแล้วพวกมันจะเป็นฟังก์ชั่นเก่า ๆ เช่นเดียวกับลอจิก TTL แต่โดยทั่วไปจะมีเพียงหนึ่งหรือสองประตูในแพ็คเกจ และบรรจุภัณฑ์นั้นก็เป็นกล้องจุลทรรศน์ด้วยเช่น SOT23 หรือ SC70 หากคุณต้องการอินเวอร์เตอร์หรือประตู AND เพื่อแก้ไขสัญญาณควบคุม (พูดสำหรับการจัดลำดับแหล่งจ่ายไฟหรืออะไรทำนองนั้น) คุณไม่ต้องการใช้ส่วนตรรกะที่โปรแกรมได้หลายดอลลาร์ถ้ามี $ .05 หรือ มีประตู $ .10

ถ้าคุณมีพวกเขาอยู่ในมือแล้วก็ไม่มีเหตุผลที่จะไม่ทำแล็บและรู้สึกดีกับสิ่งที่พวกเขาทำและวิธีการทำงานของพวกเขา

ในขณะที่ระดับ TTL พื้นฐานเริ่มล้าสมัยมากขึ้นมีหลายบรรทัดที่ให้ประตู / ลอจิกเหมือนกัน แต่มีความเหมาะสมกว่าสำหรับการออกแบบที่ทันสมัยมากขึ้น ... CMOS, ความเร็วสูง, แรงดันไฟฟ้าต่ำ ฯลฯ

ฉันมีโอกาสใช้งานซีรีส์ 7400 เป็นครั้งคราวเท่านั้น แต่เมื่อฉันทำฉันดีใจที่ฉันเข้าใจดีถึงสิ่งที่ซีรีส์นี้มีให้

การเขียนโปรแกรม FPGA นั้นมีการเขียนโปรแกรมเป็นอย่างมาก แต่ฮาร์ดแวร์เป้าหมายนั้นขนานกันในระดับที่โปรแกรมเมอร์ส่วนใหญ่ไม่สามารถคาดหัวได้ นอกจากนี้ยังมีภาวะแทรกซ้อน (จังหวะเวลาการลงทะเบียนสัญญาณทิศทางของขา I / O ฯลฯ ฯลฯ ) ที่ไม่มีความคล้ายคลึงในโลกที่บริสุทธิ์ของการเขียนโปรแกรมแอปพลิเคชัน

การเรียนรู้ตรรกะ 74xx จะช่วยให้คุณเพราะมันจะทำให้คุณรู้สึกถึงปัญหาเช่นการลงทะเบียนสัญญาณไกลแค่ไหนที่คุณสามารถพัดออกนาฬิกา ฯลฯ สิ่งที่สำคัญคือการไม่ได้ติดใจตรรกะ 74xx ที่คุณคิดไม่ออกเลย - FPGA นั้นมีความสามารถในสิ่งที่น่าอัศจรรย์ในมือขวาและหากคุณคิดว่าจะเลียนแบบตรรกะ 74xx ในพวกเขาคุณจะสูญเสียศักยภาพของพวกเขา

โครงการจำนวนมากจะต้องใช้ปริมาณของตรรกะที่ไม่ต่อเนื่องซึ่งมีขนาดใหญ่เกินไปที่จะสร้างขึ้นมาจากทรานซิสเตอร์ไม่ต่อเนื่องในทางปฏิบัติ แต่แม้แต่ PLD ก็จะใช้พลังงานมากเกินไปหรือจะใช้กระแสไฟฟ้ามากเกินไป การรู้ว่ามีอุปกรณ์ใดบ้างที่มีอยู่ในอุปกรณ์ 74HCxx สต็อกซึ่งสามารถเติมเต็มบทบาทดังกล่าวได้ โปรดทราบว่าในบางกรณีอาจมีส่วน 'ชัดเจน' เพื่อเติมบทบาท แต่บางส่วนอาจเติมให้ดีขึ้นได้ บางครั้งอาจเป็นไปได้ที่จะใช้ชิ้นส่วนในทางที่ไม่คาดคิดเพื่อตอบสนองความต้องการของโครงการที่ไม่ซ้ำกัน ตัวอย่างหนึ่งที่ฉันภูมิใจเป็นพิเศษคือการใช้ 74xx153 หรือ 74xx253 พร้อมตัวต้านทานและฝาขนาดเล็กเพื่อทำหน้าที่ทั้งสองต่อไปนี้ (อินพุต A, B และ C; เอาต์พุต X และ Y):

X =! A
Y = เอาต์พุต C เมื่อ! A & B; อื่น ๆ ถือ Y

ฉันไม่แน่ใจว่าตัวต้านทานและฝาปิด (จากการตอบรับจาก Y) เป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่ง แต่การออกแบบใช้ชิปตรรกะ 74xx ตัวหนึ่งเพื่อเติมเต็มบทบาทซึ่งในต้นปี 1980 นักออกแบบอื่น ๆ จะใช้ชิปหลายตัว

ยุคที่คุณเติมเต็มพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัสของพื้นที่ PCB ด้วยกาวตรรกะ (เช่นชิป 74xx "ติดกาว" ด้วยกัน) หมดไป - ยกเว้นโครงการเพื่อการศึกษาการดัดแปลง / สร้างชิ้นส่วนอะไหล่สำหรับบอร์ดทดแทนที่ล้าสมัยและมีความน่าเชื่อถือสูงสูง - อุณหภูมิ, พื้นที่, mil หรือ aero จัดอันดับผลิตภัณฑ์อาจจะ

ในช่วงสองปีที่ผ่านมาฉันทำงานบนกระดานที่มีพลัง FPGA ราคาแพงจำนวนมาก นี่คือตัวอย่างบางส่วนที่ยังใช้ 74xx บนกระดานเหล่านี้:

• Bus หรือ line driver และ receiver - ตระกูลลอจิกบางตระกูลมีความสามารถในการจัดการกระแสไฟได้ดีกว่าไมโครคอนโทรลเลอร์หรือเอาท์พุต FPGA และตระกูลลอจิกบางตระกูลไม่มีอัตราการฆ่าที่มีพิษเท่ากับเอาต์พุต FPGA (EMI!) นอกจากนี้อินพุต FPGA มีแนวโน้มที่จะมีข้อกำหนดที่เข้มงวดมากสำหรับสัญญาณเสียงเรียกเข้านอกเหนือจาก GND หรือรางจ่ายไฟ ชิปช่องทางเดียวระหว่างร่องรอยที่มาจากที่ใดที่หนึ่งที่น่ารังเกียจและ FPGA ของคุณสามารถช่วยคุณกังวลได้อย่างมาก

• ส่วนที่เกี่ยวข้องกับความปลอดภัยของวงจร - สร้างบางส่วนของการออกแบบของคุณด้วยความซ้ำซ้อนหรือวิธีการตรวจสอบว่าบางสิ่งยังคงทำงานตามที่ต้องการมักจะยากหรือเป็นไปไม่ได้โดยใช้อุปกรณ์ที่ตั้งโปรแกรมได้ (ไมโครคอนโทรลเลอร์ FPGA, ... ) เท่านั้น นี่คือเหตุผลที่ลอจิกเล็กน้อย (วงจรเกทเดี่ยว) มีประโยชน์มาก บางครั้งฉันก็ใช้ตรรกะที่สร้างขึ้นด้วยไดโอดทรานซิสเตอร์ไม่ต่อเนื่องและ / หรือตัวต้านทาน (แยก DTL, RTL, TTL)

• ระดับแรงดันไฟฟ้าสูงกว่าปกติบางครั้งรวมกับสเป็คเวลาที่ จำกัดอย่างยิ่ง - โดยเฉพาะเมื่อออกแบบวงจรอะนาล็อกหรือกำลังไฟเกิดขึ้นว่าคุณต้องการตรรกะบางส่วนรอบ ๆ วงจรที่ทำงานด้วย 10 ... 15 V หรือว่าคุณ ต้องการอินเทอร์เฟซระหว่างเหตุการณ์บางอย่างในส่วนพลังงานและ FPGA ชิพ CMOS ซีรีย์ 4000 ยังคงยอดเยี่ยมเพราะใช้งานได้ (หรือสูงกว่า) 15 V. ไม่ต่อเนื่อง DTL สามารถออกแบบมาเพื่อจัดการกับความล่าช้าในการแพร่กระจายและแรงดันไฟฟ้า> 3.3 V. หากคุณต้องการไดรเวอร์ MOSFET ที่จะเปิด MOSFET เท่านั้น หากเอาต์พุตสองตัวที่มาจาก "เกาะ" 3.3 V เห็นด้วยเกตและตรรกะลอจิกที่จำเป็นและตัวเปลี่ยนระดับไปที่ไดรเวอร์เกต 0 และ 10 V สามารถทำได้โดยใช้ตรรกะแบบแยก

• ราคาและการคาดการณ์- อุปกรณ์จ่ายไฟสำหรับงานอุตสาหกรรมบางตัวแม้จะเพิ่งใช้มาไม่นานก็ยังไม่ได้ใช้ไอซีควบคุมฟลายแบ็คโดยเฉพาะหรือวิธีการแก้ปัญหาแบบบูรณาการอื่น ๆ และได้รับการออกแบบด้วย IC ลอจิกเดียวพร้อมขา 14 ในปริมาณมากตรรกะลอจิกเหล่านี้สกปรกราคาถูกและเสียเศษเสี้ยวของคอนโทรลเลอร์ PWM บางส่วนหรืออะไรก็ตามและคุณสามารถปรับแต่งวงจรเพื่อให้คุณรู้ว่ากำลังเกิดอะไรขึ้น น่าเสียดายที่ไอซีพาวเวอร์ซัพพลายจำนวนมากยังคงทิ้งคำถามมากมายไว้ในแผ่นข้อมูลของพวกเขาและส่วนใหญ่นั้นได้รับการออกแบบโดยคำนึงถึงแอปพลิเคชันบางอย่าง หากคุณมีความต้องการเพียงเล็กน้อยจากกระแสหลักคุณจะไปถึงจุดที่ IC จำนวนมากที่พร้อมใช้งานได้รับการกรองออกอย่างรวดเร็ว (ต้องการไม่ จำกัด โหลด capacitive บนเอาต์พุตหรือไม่อยู่ห่างจากสิ่งใดด้วยโหมด hiccup หรือคุณลักษณะ foldback ปัจจุบันเช่น

สรุปสิ่งต่าง ๆ : วันนี้คุณจะไม่สร้างอะไรเลยด้วยไอซี 74xx หรือ 4000 ซีรีส์ที่สามารถแสดงออกได้ในสมการตรรกะมากกว่าหนึ่งหรือสองบรรทัด พวกมันถูกพิจารณาว่าเป็น "เพียงบางส่วนที่ระบุไว้อย่างดีว่าทรานซิสเตอร์บนชิป" ในสภาพแวดล้อมแบบอะนาล็อกหรือพลังงาน

วันนี้ "การเรียนรู้" ชิปลอจิกอาจมีความเป็นไปได้มากขึ้นเกี่ยวกับข้อมูลจำเพาะDC และ AC ของพวกเขาเมื่อเทียบกับวิธีที่คุณสามารถสร้างบล็อกตรรกะขนาดใหญ่หรือ ALU ทั้งหมดกับพวกเขา

ตรรกะไม่ต่อเนื่องเป็นหนึ่งในสิ่งเหล่านั้นที่ทุกคนควรรู้หากพวกเขาออกแบบหรือแก้ไขจุดบกพร่องของแผงอิเล็กทรอนิกส์ ตามที่ฉันเข้าใจแล้วมีเพียงไม่กี่คนที่ขุดลงในการออกแบบลอจิกแบบแยกขนาดใหญ่จริงๆ มีตัวเลือกมากเกินไปในการวางความสามารถเดียวกันลงในชิปตัวเดียวและชิปที่รองรับบางตัว ซึ่งรวมถึงไมโครคอนโทรลเลอร์, CPLDs, FPGAs, ASIC, SoCs, PSoCs, DSPs (โปรเซสเซอร์) และอื่น ๆ Microchip ยังมีไมโครคอนโทรลเลอร์บางตัวที่มีเซลล์ตรรกะที่ตั้งโปรแกรมได้บางส่วน:

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

อาจมีตัวเลือกอื่น ๆ อีกมากมาย ตรรกะที่ไม่ต่อเนื่องยังคงมีประโยชน์ แต่ไม่จำเป็นต้องเรียนรู้วิธีสร้าง ALU จากพวกเขา ฉันต้องเห็นด้วยกับรายการโฟตอนของตรรกะที่ไม่ต่อเนื่องเชิงปฏิบัติ มิฉะนั้นในความคิดของฉันไมโครคอนโทรลเลอร์และ FPGAs เป็นวิธีการเรียนรู้ที่ใช้งานได้จริงที่สุด

มันอาจมีประโยชน์ที่จะรู้ว่ามีอะไรให้ใช้ได้บ้างดังที่ Tevo กล่าว ที่กล่าวว่าฉันไม่ได้ใช้เวลามากกับพวกเขาเอง ฉันเหมือนคุณเห็นได้ชัดว่าซื้อตัวเลือกที่เป็นธรรมน้อยเพียง 7400s ซึ่งคาดว่าพวกเขาจะก้าวไปพร้อมกัน

มันไม่ได้เป็นอย่างนั้น

เห็นได้ชัดว่าคุณกำลังรอคอย FPGA อยู่ มันอาจสำคัญกว่าที่จะรักษาความสนใจของคุณและทำสิ่งที่คุณคิดว่าสนุกมากกว่าที่จะทำตามเส้นทางที่รับรู้ ท้ายที่สุด ... ถ้าหากมันกลายเป็นความรู้สึกที่ยุ่งเกินไปคุณอาจจะเหนื่อยหน่ายเล็กน้อยและไม่กลับมาสักพัก

ดูดีชิ้นส่วน 7400 ที่คุณมี คุณคิดว่าคุณมีความสามารถที่ดีในสิ่งที่พวกเขาทำ?

ฉันเชื่อว่าอย่างน้อยคุณควรเข้าใจประตูตรรกะและรองเท้าแตะก่อนกระโดดเข้าสู่ FPGA หากคุณได้รับสิ่งนั้นไปเลย