|
| |
 |
Электронные компоненты Мануалы 8.4. РАЗРАБОТКА С ПРИМЕНЕНИЕМ СИС 8.4а. Влияние СИС на логическое проектирование Во времена вакуумных ламп, транзисторов, диодов и даже МИС искусство логического проектирования было ясно определено, представлялась возможность оценить его объем. Проектировщики логических систем пытались выполнить разработку с применением минимального количества компонентов, используя такие установившиеся методы, как карты Карно, карты Вейча, булеву алгебру. Проектирование системы, логических схем, выбор компонентов выполнялись независимо, требуя малого взаимодействия между отдельными разработчиками. Появление схем средней степени интеграции (стандартных схем со сложностью в 20-100 ЛЭ) радикальным образом изменило это взаимодействие и сделало разработку системы, логическое проектирование и выбор компонентов зависимыми, причем влияющими взаимно друг на друга. В этих условиях недостаточно (или даже неважно) минимизировать число логических элементов и триггеров. Теперь значительно важнее выбрать должный компл.екс интегральных схем, которые могут выполнять Конструирование малых управляющих систем обычно начинается с ясного представления о числе входов и выходов, знания их электрических характеристик. Но точное определение того, какое влияние оказывают управляющие входные сигналы на выходы (во всех нормальных и ненормальных условиях), отнимает наибольшее время проектирования и приводит к возникновению наибольшего числа обычных ошибок. Классическое логическое проектирование можно начать только при условии, когда конструирование системы закончено.. Потребуются значительные изменения, если конструкция системы изменяется вследствие ошибок или возникновения новых требований. Однако программируемое управляющее устройство можно разработать, сконструировать и испытать, когда требуемые входы и выходы определены, а главное, одновременно с детальной разработкой системы. Разработка системы, программирование и проектирование схем можно выполнять параллельно, значительно сократив при этом общее время разработки. Изменения системы можно выполнить путем изменения (программируемого) ПЗУ и тогда можно испытывать и видоизменять управляющее устройство в течение часов вместо недель. •келаемые функции наиболее экономично. Может оказаться це-цесообразным пересмотреть подсистемы с целью приспособле-яия менее простых и более эффективных по стоимости компонентов. Кроме того, более высокие степени интеграции приводят к уменьшению потребляемой мощности и повышают надежность системы. Логическое проектирование теперь не является изолированным занятием, потеряло свою ведущую роль, предъявляет больше требований, но в то же время стимулирует и вознаграждает за это. Разработчик логических схем сегодня должен быть введен в курс дел по конструированию системы, должен знать о возможности обеспечения комплексом компонентов и должен быть осведомлен о влиянии на проектируемые схемы экономических характеристик полупроводников, плат печатного монтажа, межсоединений и источников питания. Знание и компромисс между указанными факторами необходимы для достижения цели и получения наиболее низкой стоимости системы при заданных характеристиках. 3.46. Общие правила системного проектирования Приспособить архитектуру системы к требуемым характеристикам и используемым компонентам. Для высокобыстродействующих систем применяйте параллельную структуру и высокочастотные компоненты. Для систем малого быстродействия тюльзуйтесь последовательной структурой и низкочастотными компонентами, которые имеют низкую стоимость н малую потребляемую мощность. Для систем среднего быстродействия применяйте параллельную структуру при низкочастотных компонентах или последовательную структуру с высокочастотными компонентами. Избегать асинхронных систем: заменить их синхронными. Синхронные системы проще при проектировании, доводке и эксплуатации. Они более надежны, чем асинхронные системы. Использование простого, недорогого генератора тактовых импульсов (по размерам меньше логического блока) может быть достаточным для синхронного решения задачи, свойственной асинхронной системе. Проявлять внимание ко всем тактовым сигналам, подаваемым на счетчики, регистры и к пусковым входам одновибрато-ров. Исключите, насколько возможно, управление тактовым импульсом, вместо этого используйте входы «Разрешение». Остерегайтесь кратковременных импульсных помех на выходах дешифраторов и подобных комбинационных логических схем. Избегайте применения импульсов с малым временем нарастания напряжения (меньше 50 не) и остерегайтесь повторных импульсов (гармоник) кварцевых генераторов. Большинство проблем, присущих системам малого быстродействия, можно выявить при повторных запусках регистров, триггеров с одним устойчивым состоянием, происходящих вследствие воздействия слабых тактовых и пусковых импульсов. Конструктор систем малого быстродействия постоянно должен иметь в виду тот факт, что современные компоненты способны функционировать при частотах 10-50 МГц, используемых для развертки медленных процессов на осциллографе, и что они реагируют на запуск выбросами (пиками помеховых сигналов), невидимых на осциллографе. Довести до минимума использование схем с одним устойчивым состоянием и избегать RC-элементов в любой цепи передачи сигналов. Элементы с одним устойчивым состоянием часто используются как средство для «быстрой» и, к сожалению, некачественной корректировки недостаточно хорошо спроектированной системы. Схемы с одним устойчивым состоянием - это часто линейные схемы с ограниченной помехоустойчивостью, что является главным недостатком при условиях нахождения в среде вычислительных устройств, имеющих помехи. Тщательно разработанная синхронная система с использованием элементов, запускаемых фронтом импульса, редко нуждается в элементах с одним устойчивым состоянием. Конструкции на СИС должны базироваться непосредственно на блок-схемах системы. Разработка минимизированной логической схемы не видна по основной структуре системы (по блок-схеме), и непосредственное преобразование может оказаться неэффективным. Всегда лучше отказаться от разработки минимизированной логической схемы и проектировать си--стему, используя непосредственно СИС на основе исходной блок-схемы системы. Внимательно изучите функциональные возможности СИС. Названия большинства СИС просто описывают главную функцию данного устройства. Хорошо выполненная СИС оказывается значительно более широкого применения, чем это видно по функции, указанной в названии. Синхронный счетчик с возможностью предварительной установки его начального состояния может быть использован в качестве сдвигового регистра, дешифратор может служить для демультиплексирования данных, а мультиплексор может быть эффективным функциональным генератором. Устройства СИС поразительно универсальны, и эту универсальность следует воспринимать как преимущество. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 [ 34 ] 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 |