การออกแบบลอจิกแบบไม่ต่อเนื่อง

ฉันได้รับมอบหมายให้สร้างอุปกรณ์เตือนภัยที่เรียบง่าย เพียงแค่ต้องวัดอินพุตเพียงไม่กี่ตัวและเอาต์พุตจะตอบสนองตามนั้น (เพื่อให้ง่ายมาก!) สำหรับฉันแล้วดูเหมือนว่าการใช้ประตูแบบไม่ต่อเนื่องทางตรรกะจะทำให้งานเสร็จ แต่เพื่อนร่วมงาน (คนที่ทำงานกับฉัน) ตัดสินใจว่าเราควรใช้ตรรกะแบบโปรแกรมแทน กรณีของเขาชนะเพราะตอนแรกเขาอาวุโสกว่าฉันและประการที่สองข้อโต้แย้งหลักของเขาคืออุปกรณ์ที่ตั้งโปรแกรมได้เป็นอนาคตและเราต้องการสร้างผลิตภัณฑ์พิสูจน์ในอนาคต

คำถามของฉันคือถ้าคุณมีการออกแบบที่สามารถนำไปปฏิบัติได้อย่างง่ายดายโดยประตูตรรกะไม่ต่อเนื่องไม่กี่มันคุ้มค่ากับการออกแบบด้วยตรรกะไม่ต่อเนื่องอีกหรือไม่ มีข้อได้เปรียบในการใช้งานมากกว่าที่ตั้งโปรแกรมได้หรือไม่? หรือว่าจะค่อยๆเลิกใช้ตรรกะที่ตั้งโปรแกรมได้อย่างสมบูรณ์? เพื่อความชัดเจนฉันไม่ต้องการคำตอบของ 'ฉันเชื่อว่านี่เป็นกรณี' หรือ 'โดยส่วนตัวฉันคิดว่านี่ แต่ ... ' ฉันอยากจะรู้ว่ามีข้อได้เปรียบที่แท้จริงในการออกแบบที่แยกจากกันโดยตั้งโปรแกรมได้หรือไม่ มูลค่าการออกแบบกับพวกเขาในวันนี้ในผลิตภัณฑ์เครื่องใช้ไฟฟ้า?

การออกแบบลอจิกแบบไม่ต่อเนื่องจะไม่ถูกแบ่งออกอย่างสมบูรณ์ จะมีแอปพลิเคชันที่ใช้ IC แบบแยกส่วนเสมอ ดังที่ได้กล่าวไว้แล้วความเร็วเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญแม้ว่าในแอปพลิเคชั่นจำนวนมากความแตกต่างด้านความเร็วนั้นไม่สำคัญเท่าไรนัก

เมื่อพูดถึงขั้นตอนการออกแบบถ้าคุณออกแบบวงจรที่ต้องใช้ฟังก์ชันลอจิก 2 หรือ 3 ตัวที่จุดต่าง ๆ ในวงจรมันจะดีกว่าถ้าใช้เกตแบบแยกเพื่อประหยัดเวลาในการออกแบบ โปรแกรมด้วย

สำหรับระบบที่ต้องใช้ฟังก์ชั่นลอจิกที่ซับซ้อนมากขึ้นมันจะงี่เง่าที่จะใช้เวลาทำงานกับตารางความจริงตลอดเวลาจากนั้นหาว่าประตูลอจิกใดไปไหน ฯลฯ เมื่อคุณสามารถเขียนโปรแกรมขนาดเล็กได้ โดยปกติแล้วอินพุตที่มากขึ้นหมายถึงจำเป็นต้องใช้ประตูมากขึ้นและใช้เวลานานในการออกแบบโดยไม่ต่อเนื่อง

สถานที่ที่ตรรกะไม่ต่อเนื่องมีความได้เปรียบในการเรียนรู้ เมื่อคุณเรียนรู้เกี่ยวกับการออกแบบลอจิกเป็นครั้งแรกและวิธีการทำงานของประตู ฯลฯ นั่นคือที่ที่คุณจะได้สัมผัสกับประตูลอจิกที่เกิดขึ้นจริงและการออกแบบฟังก์ชั่นต่าง ๆ เป็นความคิดที่ดีเสมอที่จะเข้าใจพื้นฐาน ดังนั้นเนื่องจากการที่ตรรกะที่ไม่ต่อเนื่องจะเสมอจะมีสถานที่ในโลกนี้ สำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้า? อนาคตสามารถตั้งโปรแกรมได้อย่างแน่นอน

ฉันไม่ได้เป็นวิศวกรอิเล็กทรอนิกส์มืออาชีพเลย (จริง ๆ แล้วเพิ่งเริ่มต้น) แต่ไม่กี่เซ็นต์ของฉันก็คือไอซีลอจิกไม่ต่อเนื่องโดยเฉพาะควรจะใช้เฉพาะในกรณีที่เวลามีความสำคัญหรือถ้ามันเป็นความต้องการที่จะไม่ใช้ตรรกะโปรแกรม

ด้วยไมโครคอนโทรลเลอร์คุณสามารถใช้ตรรกะที่ซับซ้อนมากขึ้นและมีความยืดหยุ่นมากขึ้น นอกจากนี้ยังสามารถทำโปรแกรมใหม่ได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนฮาร์ดแวร์

นอกจากนี้เมื่อมีการกำหนดเวลาที่รวดเร็วมากซึ่งซอฟต์แวร์ไม่สามารถติดตามได้สามารถใช้ไอซีลอจิกเฉพาะได้ แต่สำหรับระบบเตือนภัยดูเหมือนว่าไม่จำเป็น (มันไม่จำเป็นต้องใช้เวลาตอบสนองเป็นนาโนวินาที)

ด้านล่างนี้เป็นการตีความข้อดี / ข้อเสียของฉัน:

                          Discrete logic (ICs)      Programmable logic/
                                                    (Microcontrollers)
 Nanosecond speed                  x                         -
 Just a few 'operators' needed     x                         -
 No tool chain needed              x                         -
 Cost Efficiency *                 -                         x
 PCB / proto size                  -                         x
 Flexibility for changing          -                         x
 Production cost                   -                         x
 Possibility to extend features    -                         x

* Assuming more than a few (different) logic functions needed

หากคุณกำลังจะสร้างผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์คุณไม่ควรเลือกการออกแบบเพราะ "มันตั้งโปรแกรมได้" หรือเพราะมีเพื่อนร่วมรุ่นอาวุโสคนหนึ่งเสนอ แต่คุณควรประเมินความเสี่ยงและค่าใช้จ่ายที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบแต่ละแบบและเลือกแบบที่มีต้นทุนต่ำที่สุดและระดับความเสี่ยงที่ยอมรับได้ สำหรับการเริ่มต้น:

• ราคาของส่วนประกอบแต่ละรายการจะเพิ่มให้กับต้นทุน
• ขนาด PCB ที่ต้องการและความซับซ้อนช่วยเพิ่มค่าใช้จ่าย
• ต้องใช้ความพยายามในการออกแบบและเครื่องมือเพิ่มค่าใช้จ่าย
• การทดสอบและการรับรองที่จำเป็นจะช่วยเพิ่มค่าใช้จ่าย

• การขาดความยืดหยุ่น (เช่นการเปลี่ยนแปลงลอจิกแบบไม่ต่อเนื่องที่ต้องการ PCB ใหม่) เป็นความเสี่ยง
• การขาดประสบการณ์กับเทคโนโลยีเฉพาะในทีมของคุณเป็นความเสี่ยง
• การไม่สามารถปฏิบัติตามข้อกำหนดของโครงการ (เช่นการใช้พลังงานเป้าหมาย) เป็นความเสี่ยง

หากการจัดหาไอซีแบบไม่ต่อเนื่องตรรกะสำหรับโครงการของคุณมีราคาถูกกว่าทีมของคุณมีประสบการณ์กับการออกแบบดังกล่าวและคุณพิจารณาว่าการขาดความยืดหยุ่นนั้นไม่สำคัญไม่จำเป็นไม่มีเหตุผลที่จะไม่ใช้ตรรกะแบบไม่ต่อเนื่อง

ด้านหนึ่งคำตอบอื่น ๆ ที่ลืมคือความปลอดภัย วงจรลอจิกแบบไม่ต่อเนื่องเป็นวิธีที่เชื่อถือได้มากกว่าการออกแบบไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ซับซ้อนมากขึ้น ฉันช่วยสร้างรถยนต์ต้นแบบไฮโดรเจนวงจรความปลอดภัยทั้งหมดได้รับการออกแบบโดยใช้ตรรกะไม่ต่อเนื่อง ความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือเป็นสิ่งที่คุณอาจต้องการพิจารณาในการออกแบบระบบสัญญาณเตือน

ฉันต้องยอมรับเมื่อใดก็ตามที่ฉันต้องทำบางตรรกะ combinatorial ซับซ้อนบวกจับเวลาบางอย่างผมไม่รำคาญกับตรรกะที่ไม่ต่อเนื่องในทุก แต่เสมอโค้ดโปรแกรมประกอบน้อยที่สุดสำหรับ ATtiny (ใช้ PIC ถ้าคุณเช่นเดียวกับที่ดีกว่า)

ตรรกะ combinatorial อยู่ที่แอสเซมเบลอร์สูงสุด 20 บรรทัด (ตารางการค้นหาหลายรายการ) ตัวจับเวลาซอฟต์แวร์แต่ละตัวเพิ่มอีก 10 บรรทัด ตัวนับฮาร์ดแวร์น้อยลง คุณยังได้รับประโยชน์จากการมีตัวแปลง A / D, Comparator รุ่น PWM บนเครื่องหากคุณต้องการ

ข้อเสียเดียวคือคุณต้องแฟลชส่วนนี้ บางครั้งมันเป็นโชว์จุก แต่ก็ไม่ค่อยเป็นเช่นนั้น ข้อได้เปรียบที่ยิ่งใหญ่คือคุณต้องการพื้นที่บนกระดานน้อยลงการกำหนดเส้นทางนั้นง่ายกว่ามากและคุณสามารถเปลี่ยนฟังก์ชั่นลอจิกได้ตามต้องการ

กรณีใช้งานที่เหลือสำหรับลอจิกไอซีแบบแยกคือเมื่อสิ่งต่าง ๆ ต้องทำงานเร็วกว่า 1µs

ในผลิตภัณฑ์สุดท้าย - อาจไม่ได้ประโยชน์มากมายสำหรับตรรกะที่ไม่ต่อเนื่องหากเรากำลังพูดถึงอุปกรณ์ของผู้บริโภค ข้อยกเว้นจะเป็นสิ่งที่จำเป็นต้องมีความทนทานต่อสภาวะที่ไม่พึงประสงค์หรือง่ายมากที่จะอธิบายลักษณะ (ความซับซ้อนและศักยภาพที่แท้จริงสำหรับข้อบกพร่องที่ซ่อนอยู่นั้นสูงขึ้นมากเมื่อใช้เฟิร์มแวร์) หรือคุณต้องการสร้างใหม่อีกครั้ง ชิ้นส่วนที่คล้ายกันมานานหลายทศวรรษมา (74xx รอยเท้าเปลี่ยนช้ามากแม้ว่าตัวอักษรเทคโนโลยีเปลี่ยน :))

สิ่งที่คุณสามารถทำได้ดีกว่าจริง ๆ กับ discretes คือการกำหนดเวลาตรรกะแบบอะซิงโครนัส (การทำสิ่งหนึ่งให้เสร็จสมบูรณ์จะทำให้เกิดสิ่งอื่นทันที) ความถูกต้องของการออกแบบดังกล่าวเป็นหัวข้อสงครามศักดิ์สิทธิ์ ไม่ต้องกังวลคนซิงโครนัสจะต้องการเอาชนะคุณ แต่คุณเพียงแค่ต้องเอานาฬิกาออกไปพวกเขาจะรออย่างไร้สาระตลอดไป

เมื่อพูดถึงวิธีการออกแบบฉันจะบอกว่ามันขึ้นอยู่กับสไตล์ที่ต้องการของนักออกแบบ - อุปกรณ์ CPLD ที่คุณสามารถใช้ชีวิตจริง ("ลองสัมผัสสายนั้นกับหมุดจนกว่าจะมีอะไรคลิก") ในมุมมอง ratsnest และอยู่ภายใต้อำนาจจากโฮสต์พีซี (ที่มีประกายไฟจำลองเมื่อคุณแตะที่สายเพื่อพินอย่างยิ่งเพียงเพื่อบรรยากาศ) จะเป็นที่ชื่นชอบโดยคนที่ชอบตรรกะแบบแยก :)