มีไมโครคอนโทรลเลอร์แทนที่ IC ที่ง่ายกว่าหรือไม่

มันยังคุ้มค่าที่จะเรียนรู้เช่นการปรับตัวจับเวลา 555 ด้วยตัวต้านทานและตัวเก็บประจุเมื่อคุณสามารถเขียนโปรแกรมตัวจับเวลาสำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์ในภาษาการเขียนโปรแกรมที่มนุษย์อ่านได้?

หรือพูดอีกอย่างหนึ่งว่ามีปัญหาหรือไม่ที่ไอซีดีสำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์นั้น?

ส่วนใหญ่ไมโครคอนโทรลเลอร์ได้เปลี่ยน IC แบบไม่ต่อเนื่อง ฉันพบว่าแม้ว่าฉันจะสามารถออกแบบวงจรที่มี 555 ก็เป็นไปได้ว่าวงจรเดียวกันนั้นจะต้องมีการปรับแต่งในสองสามสัปดาห์เพื่อทำอย่างอื่นและไมโครรักษาความยืดหยุ่นนั้นไว้

แต่มีข้อยกเว้นเล็กน้อย

ตรรกะแบบไม่ต่อเนื่องยังเร็วกว่าไมโครคอนโทรลเลอร์ส่วนใหญ่ ความล่าช้าในการแพร่กระจายและเวลาเปลี่ยนสำหรับตรรกะที่ไม่ต่อเนื่องอยู่ในช่วง 1-10 ns ในการจับคู่นั้นกับไมโครคอนโทรลเลอร์คุณจะต้องสามารถใช้ตรรกะใด ๆ ที่คุณต้องการในการเรียนการสอน 1 และมีนาฬิกาในช่วง 100 MHz ถึง 1 GHz คุณสามารถทำเช่นนั้นได้ แต่อาจไม่อยู่บนเขียงหั่นขนมในโรงรถของคุณ

ตัวอย่างที่ดีของสิ่งนี้คือตัวถอดรหัสการสร้างพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัส HCTL2020 มันใช้เวลาสองชุดของพัลส์และบอกคุณว่ามอเตอร์ของคุณหมุนอย่างไร มันใช้งานเป็นชิปที่ไม่สามารถโปรแกรมได้เพื่อประโยชน์ของความเร็ว

อีกหนึ่งพื้นที่ที่น่าสนใจที่ทั้งลอจิกดิจิตอลและไมโครคอนโทรลเลอร์ควบคุมไม่ได้อยู่ในการกรองสัญญาณ หากคุณมีสัญญาณอะนาล็อกที่คุณต้องการกรองแบบดิจิทัลคุณต้องสุ่มตัวอย่างในบางอัตรา เสียงรบกวนในสัญญาณที่ปรากฏที่ความถี่มากกว่าครึ่งความถี่การสุ่มตัวอย่างของคุณจะถูกลดทอนลงไปที่ความถี่ต่ำกว่าซึ่งอาจรบกวนสัญญาณของคุณ คุณสามารถแก้ไขปัญหานี้ได้ด้วยตัวกรอง low-pass ที่ทำจากหมวกและตัวต้านทานก่อนที่จะเกิดการสุ่มตัวอย่าง หลังจากการสุ่มตัวอย่างคุณกำลังเมา (แน่นอนว่าบ่อยครั้งที่สัญญาณรบกวนจะไม่ซ้อนทับสัญญาณของคุณในความถี่จากนั้นตัวกรองดิจิตอลจะทำงานได้ดีมาก)

น่าประหลาดใจที่ฉันเพิ่งมีโรงงานหนึ่งในประเทศจีนของเราที่พยายามเพิ่มไมโครเข้าไปในโครงการที่มีราคาแพงเกินไปและฉันบอกให้พวกเขาใช้ 555 แทน ค่าใช้จ่าย 555 อาจจะ 6 เซนต์เทียบกับไมโครคอนโทรลเลอร์ราคาถูก 60 เซนต์ เมื่อคุณสร้างผลิตภัณฑ์ในปริมาณมากความแตกต่างของราคานั้นเป็นสิ่งสำคัญและคุณต้องการทราบวิธีใช้ IC ที่ถูกกว่า ดังนั้นใช่พวกเขาดีกว่าที่คิดต้นทุนน้อยกว่า :)

พื้นที่หนึ่งที่มีตรรกะไม่ต่อเนื่องยังคงเต้นไมโครคือความมั่นคงส่วนระยะยาว

ไมโครนี้จะวางจำหน่ายใน 10 ปีหรือไม่ 20? IDE และ Toolchain จะยังคงสนับสนุนในเวลานั้นหรือไม่

คุณสามารถรับประกันได้เลยว่าตรรกะที่ไม่ต่อเนื่องจะยังคงเป็นตรรกะที่ไม่ต่อเนื่องในอนาคต Micros ไม่มาก หากคุณกำลังออกแบบผลิตภัณฑ์ที่คุณคาดหวังว่าจะมีอายุการใช้งานยาวนานตรรกะทั่วไปและให้มากที่สุดชิ้นส่วนทั่วไปจะช่วยลดความจำเป็นในการออกแบบอุปกรณ์ใหม่เมื่อความพร้อมใช้งานของชิ้นส่วนเปลี่ยนแปลง

นอกจากนี้คุณไม่ใช่ SOL ถ้าผู้ผลิตชิปของคุณได้รับการสั่งซื้อซ้ำ หลายคนสร้างตรรกะทั่วไปที่เข้ากันได้ในขณะที่ไม่มีไมโครทั่วไป

บ่อยครั้งที่มันถูกกว่าที่จะใช้วงจรแยกเพื่อทำงานง่ายๆ ตัวอย่างเช่น LED กะพริบ PIC ที่ถูกที่สุดคือ PIC10F200 ประมาณ US $ 0.35 ใน 5ku และนั่นคือก่อนการเขียนโปรแกรมค่าใช้จ่ายและคำนึงถึงขนาดเล็ก ๆ (และปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการผลิต) ตัวจับเวลา NE555 สามารถหยิบขึ้นมาได้ประมาณ US $ 0.10 จาก TI ใน 5ku และโซลูชันที่สมบูรณ์อาจมีน้ำหนักอยู่ที่ประมาณ $ 0.20

สิ่งที่ต้องคำนึงถึงอีกประการหนึ่งก็คือไมโครคอนโทรลเลอร์เป็นอุปกรณ์ดิจิทัลโดยกำเนิด แน่นอนว่าส่วนใหญ่มี ADC และบางคนอาจมี DACs แต่ก็ยังทำงานในหน่วยเวลาที่ไม่ต่อเนื่องและทำงานกับบิตและไบต์แต่ละรายการ วงจรแอนะล็อกสามารถปรับได้อย่างแม่นยำเพื่อทำสิ่งที่นักออกแบบต้องการเพราะในทางทฤษฎีอะนาล็อกมีความละเอียดไม่สิ้นสุด ** วงจรดิจิตอลถูก จำกัด ด้วยส่วนประกอบที่ช้าที่สุด

ในที่สุดก็มีปัญหาของอุปทาน กลับไปที่ตัวอย่างแรกของฉัน NE555 ที่มีมานานกว่า 20 ปีและอาจจะอยู่อีกประมาณ 50 หลังจากนี้ มันเป็นส่วนของ jellybean ที่มันอาจจะถูกผลิตตลอดไป (หรืออย่างน้อยก็จนกว่าอิเล็กตรอนธรรมดาจะล้าสมัยในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์) ในขณะที่ PIC10F สามารถสร้าง NRND ได้ทุกเวลา ด้วยผู้จัดจำหน่ายรายเดียวเช่น Microchip มีความเสี่ยงที่สำคัญซึ่งอาจทำลายผลิตภัณฑ์ได้

** โอเคนี่ไม่เป็นความจริงเลย ในความเป็นจริงเราถูก จำกัด ด้วยความละเอียดของอิเล็กตรอน 1 แอมแปร์ = 6.24 × 10 ¹⁸อิเล็กตรอน / วินาที ดังนั้นความละเอียดในปัจจุบันที่ดีที่สุดที่คุณจะได้รับคือ attoampere หรือ 10 ^ ^-18แอมแปร์ซึ่งมีค่าประมาณ 6 อิเล็กตรอนต่อวินาที แต่สำหรับการใช้งานจริงมากที่สุดก็ไม่เป็นไร :)

อย่าลืมตรรกะที่ตั้งโปรแกรมได้ - CPLDs และ FPGA ด้วยการแทนที่ตรรกะที่ไม่ต่อเนื่องด้วย CPLD คุณจะไม่ได้รับผลกระทบจากชิ้นส่วนที่ถูกยกเลิกและสามารถรับประสิทธิภาพได้มากขึ้นขนาดที่ลดลงและต้นทุนที่ต่ำลง หากคุณมี FPGA ในระบบคุณสามารถใช้ซอฟต์คอร์ในซอฟท์แวร์นั้นได้ซึ่งสามารถอัพเกรดได้ง่ายหากความต้องการเปลี่ยนแปลงและทุกสิ่งสามารถ "พิสูจน์ได้ในอนาคต"

ฉันจะเรียนรู้การปรับตั้งเวลา 555 เท่าเป็นความรู้ "ในกรณี" มันเหมือนกับที่คนพูดว่า "ฉันใช้ชีวิตทั้งชีวิตได้ดีโดยไม่มีพีชคณิตทำไมเราถึงสอนเด็ก ๆ " หากคุณไม่ทราบวิธีการใช้เครื่องมือคุณจะไม่พบปัญหาที่จะสามารถนำไปใช้ได้

สำหรับคำตอบที่เฉพาะเจาะจง: ตรรกะดิจิตอลที่รวดเร็วมากถูกนำมาใช้ใน FPGAs / ASICs ในปัจจุบันเพราะมันจะช้าเกินไปในไมโครคอนโทรลเลอร์ / โปรเซสเซอร์ (เว้นแต่ว่ามันจะเป็นโปรเซสเซอร์ที่ออกแบบมาโดยเฉพาะเช่น DSP)

ในโครงการปัจจุบันของฉันเรากำลังใช้ชิป Marvell ARM9 ที่ความเร็ว 500MHz ด้วย FPGA เพื่อเสนอพอร์ต DIO จำนวนมาก ยังมีสิ่งที่จัดการในตรรกะไม่ต่อเนื่อง ตัวอย่างเช่นจำเป็นต้องมีการควบคุมมอเตอร์ stepper สำหรับมอเตอร์ 4 ตัวที่ควบคุมแยกกัน มีออสซิลเลเตอร์หนึ่งตัวในการสร้างความถี่ด้วยตัวนับที่จะช่วยให้จำนวนพัลส์ผ่านได้ ตัวนับถูกตั้งค่าจากไมโครคอนโทรลเลอร์ แต่จากนั้นทำงานโดยไม่มีการควบคุมเพิ่มเติมจากไมโครคอนโทรลเลอร์ให้เวลาในการทำงานอื่น ๆ

เราสามารถเลือกไมโครคอนโทรลเลอร์ได้มากกว่านี้ แต่ตัวควบคุมส่วนกลางที่ทำงานด้วยตรรกะแบบไม่ต่อเนื่องแบบดั้งเดิมสามารถพิสูจน์ได้ว่าเป็นโซลูชั่นที่ทรงพลังและน่าเชื่อถือมาก

นอกจากนี้หากคุณมีปัญหาที่กำหนดไว้อย่างชัดเจนการแก้ปัญหาควรจะง่ายที่สุดเท่าที่จะทำได้ แต่จะไม่มีวิธีที่ง่ายกว่านี้ (อ้างว่าซ่อนอยู่ในนั้น ;-)) หาก 555 ใช้งานได้ทำไมคุณไม่ใช้? ความยืดหยุ่นอาจเป็นข้อโต้แย้งเมื่อคนอื่นเลือกใช้ แต่อาจไม่เป็นเช่นนั้น ทุกอย่างขึ้นอยู่กับปัญหาของคุณและการตีความของคุณในสิ่งที่เป็นทางออกที่ง่ายที่สุด

แอปพลิเคชั่นการสื่อสารที่มีความถี่สูงเป็นสิ่งสำคัญ แม้ว่าตอนนี้เรามี 'วิทยุที่กำหนดโดยซอฟต์แวร์' แต่ก็น่าแปลกใจมากหากการประมวลผลสัญญาณ 100MHz + ยังไม่มีขั้นตอนแอนะล็อกอย่างน้อยบางส่วน

การออกแบบไมโครคอนโทรลเลอร์น้อยมากของฉันต้องการตรรกะที่ไม่ต่อเนื่อง มีข้อยกเว้นเกิดขึ้นในการรีเซ็ตประเภท Ctrl-Alt-Del โดยการกดคีย์เฉพาะสองปุ่มบนคีย์บอร์ดที่กำหนดเองเป็นเวลาสองวินาทีจะทำการรีเซ็ตฮาร์ดไมโคร ฉันใช้เกท NOR (ใช้เป็นเกทและที่มีอินพุตอินพุทอินพุท 2 อัน), เกต AND และ 74HC123 สะดวกที่จะได้ประตูเฉพาะที่ฉันต้องการในประตูเดี่ยวในแพ็คเกจ SMT แทนที่จะเป็น 4 ประตู / แพ็คเกจในวัน DIP

ฉันมีโอกาสได้เป็นนักพัฒนาซอฟต์แวร์มาหลายปีและตอนนี้ทำงานเป็นวิศวกรอิเล็กทรอนิกส์

ระบบที่มีความซับซ้อนนั้นมาพร้อมกับข้อผิดพลาดและข้อบกพร่อง ทั้งไมโครคอนโทรลเลอร์และไอซีมีข้อดีและข้อเสียของพวกเขาตามพื้นที่ของ usauge

สำหรับโครงการขนาดเล็กไอซีนั้นเร็วกว่าราคาถูกกว่าและเชื่อถือได้มากกว่าไมโครคอนโทรลเลอร์ สำหรับโครงการขนาดใหญ่ที่มีอินพุตนับล้านวิเคราะห์และเปรียบเทียบ Logics เพื่อให้แน่ใจว่าไมโครคอนโทรลเลอร์มีความได้เปรียบเหนือไอซี

ซอฟต์แวร์ทั้งหมดล้มเหลวในบางจุดแม้แต่รหัสที่ไม่มีข้อบกพร่องมีแนวโน้มที่จะแก้ไขเพราะมันถูกบันทึกไว้ใน ROM ทำให้เกิดข้อผิดพลาดทางตรรกะ (เช่นหน่วยความจำรั่ว) ซึ่งยากต่อการตรวจจับ แต่บางครั้งก็จบลงด้วยความหายนะ

เพื่อป้องกันระบบซอฟต์แวร์ที่ใช้กระสุนเป็นสัญลักษณ์จากความล้มเหลวในการใช้งานที่สำคัญ (เช่นเกรดทหารหรือระบบช่วยชีวิตเช่นระบบควบคุมรถไฟ) แนวคิด "ความปลอดภัยไม่ปลอดภัย" ถูกนำมาใช้และพัฒนา

ระบบความปลอดภัยที่ล้มเหลวกลับสู่สถานะปลอดภัยในกรณีที่เกิดข้อผิดพลาดพิเศษ โดยทั่วไปแล้วโปรเซสเซอร์สองตัวจะรันโค้ดเดียวกันเปรียบเทียบผลลัพธ์ของคำสั่งแต่ละคำสั่งและหากเท่ากันคำสั่งนั้นจะถูกดำเนินการ มิฉะนั้นระบบจะใช้รีเลย์ไฟฟ้าทางกายภาพเพื่อเปลี่ยนกลับไปเป็นสถานะที่ปลอดภัย

ระบบที่ใช้ซอฟท์แวร์ที่ไม่ปลอดภัยนั้นใช้ในระบบ Interlocking และ ATPs (Automatic Train Protection)

การออกแบบระบบที่ซับซ้อนเดียวกันกับ Ics นั้นเป็นสิ่งที่น่าปวดหัวสำหรับวิศวกรทุกคน และนั่นคือสาเหตุที่ซอฟต์แวร์ได้รับการออกแบบตั้งแต่วันที่ 1!

IC สามารถระบุโดเมนได้อย่างเฉพาะเจาะจง ฉันกำลังคิดถึงตัวถอดรหัส DTMF ฉันสามารถโปรแกรมไมโครคอนโทรลเลอร์เพื่อถอดรหัสสองความถี่ แต่มันง่ายขึ้นเร็วขึ้นและราคาถูกลงเพื่อใช้ชิปที่ไม่ได้วางจำหน่าย

ฉันคิดว่ามันเป็นสิ่งสำคัญที่จะมีความรู้เพียงพอของเครื่องมือทั้งหมดที่จะรู้ว่าเครื่องมือที่ใช้

มีความแตกต่างใหญ่อย่างหนึ่งระหว่างการออกแบบบางอย่างโดยใช้ส่วนประกอบที่ไม่ต่อเนื่องเมื่อเทียบกับการใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ ซอฟต์แวร์มีข้อบกพร่อง หากความน่าเชื่อถือเป็นสิ่งสำคัญคุณสามารถตรวจสอบการออกแบบสิ่งที่ทำจากส่วนประกอบแยก แม้แต่Knuthก็ไม่กล้าที่จะอ้างว่าซอฟต์แวร์ของเขาไม่มีข้อผิดพลาด

แน่นอนการออกแบบของคุณอาจมีข้อผิดพลาดเช่นกันและอาจปรากฏในกรณีที่หายากมากเท่านั้น แต่จะเข้าใจและแก้ไขได้ง่ายขึ้น เป็นไปได้ที่ซอฟต์แวร์จะล้มเหลวในรูปแบบที่ไม่ชัดเจนและไม่ชัดเจนซึ่งคุณจะไม่พบ

คำตอบคือใช่!

คุณต้องมองว่ามันเป็นนักออกแบบฮาร์ดแวร์ที่มีการวางแนวทางต้นทุนการผลิต 555 เป็น IC ตัวเก่าที่ถือว่าธรรมดามาก หากคุณเป็น EE โอกาสส่วนใหญ่ที่คุณเคยเห็นมาแล้วหลายครั้งในชั้นเรียนอิเล็กทรอนิกส์ระบบดิจิตอล การตั้งค่านั้นง่ายมากเพราะคุณต้องแก้สูตร 2 หรือ 3 สูตรสำหรับแอปพลิเคชันทั่วไปส่วนใหญ่ มันแทบจะไม่ใช้เวลาเลย (ตั้งแต่คุณรู้จักชิ้นส่วนและวิธีใช้งานและคณิตศาสตร์เป็นเรื่องง่าย) จำนวนเวลาที่ต้องใช้ในการพัฒนาการตั้งค่าสำหรับแม้แต่ 8 บิต MCU และตรวจสอบความถูกต้องของซอฟต์แวร์อาจใช้เวลาหลายวันขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมที่คุณทำงานดังนั้นอาจทำให้ต้นทุนด้านวิศวกรรมลดลงตามจำนวนที่คุณคาดไม่ถึงและ นอกจากนี้อาจลดระยะเวลาในการออกสู่ตลาด

เรื่องจริง - ฉันเคยทำงานให้กับ บริษัท แพทย์ขนาดใหญ่ ฉันออกแบบการทดสอบจิ๊กสำหรับการตรวจสอบผลิตภัณฑ์ จิ๊กเป็นฮาร์ดแวร์ส่วนและซอฟต์แวร์ฝังตัวตามส่วน ผลิตภัณฑ์ที่ บริษัท ทำปฏิกิริยากับส่วนต่าง ๆ ของร่างกายดังนั้นจำนวนการตรวจสอบทุกอย่างที่เราทำคือถั่ว ครั้งนี้ฉันต้องปรับโปรโตคอลการสื่อสารเพื่อให้สอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงในตัวผลิตภัณฑ์ การเปลี่ยนแปลงอาจจะเป็นรหัส 10 บรรทัดใน C และคริสตัลออสซิลเลเตอร์ก็เปลี่ยนไปเนื่องจากอัตราการรับส่งข้อมูลถูกเปลี่ยนแปลงและสิ่งที่ติดตั้งไว้เดิมไม่ได้เป็น 11.0592MHz ... ฉันใช้เวลาประมาณ 2 ชั่วโมงกว่าจะเสร็จสิ้น ค่าใช้จ่ายของ บริษัท น่าจะอยู่ที่ $ 300 หรือน้อยกว่าด้วยการสั่งซื้อจาก Digikey สำหรับชิ้นส่วนใหม่ การตรวจสอบความถูกต้องของจิ๊กทดสอบที่ปรับปรุงแล้วใช้เวลาหลายเดือน (! ) และเก็บคนประมาณ 3 หรือ 4 คนที่ยุ่งอย่างน้อยวันละหลายครั้งในเรื่องที่เกี่ยวข้อง บริษัท นี้ราคาเท่าไหร่? น่าจะอยู่ทางเหนือของ $ 10K - $ 15K ค่าใช้จ่ายนี้สะท้อนถึงต้นทุนที่แท้จริงของการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในการออกแบบ หลายครั้งที่คุณสามารถบันทึกและรู้วิธีแก้ปัญหาที่เกือบทำเสร็จแล้วสามารถบันทึกโชคเล็ก ๆ