Registres à Décalage IC : Alternatives au 74HC595

Ce que fait un registre à décalage et pourquoi il a besoin d'une alternative

Un registre à décalage est un circuit logique intégré numérique qui déplace ses données binaires à travers une chaîne d'étages internes, un étage par impulsion d'horloge, et il existe sous deux directions utiles sur lesquelles repose le monde de l'expansion des entrées/sorties. Le registre à décalage entrée série, sortie parallèle, le 74HC595 et ses variants, accepte un flux de bits sur une entrée série, les décale à travers le registre sur les fronts d'horloge, et présente le contenu actuel sur un ensemble de broches de sortie parallèles, ce qui permet à quelques broches de contrôler de nombreuses sorties, chaque sortie étant mise à jour par décalage d'un octet ou d'un mot. Le registre à décalage entrée parallèle, sortie série, le 74HC165 et ses variants, capture les niveaux d'un ensemble d'entrées parallèles en une impulsion d'horloge et les décale en sortie sur une broche série, ce qui permet à un contrôleur de lire de nombreux interrupteurs via quelques broches. Les deux directions constituent les deux moitiés de l'histoire de l'expansion numérique des entrées/sorties, et les deux sont construites à partir de la même architecture de registre à décalage, c'est pourquoi la même logique de famille et la même méthode de substitution couvrent les deux.

La question de l'alternative se pose pour les mêmes raisons que chaque question de composant : l'approvisionnement, le prix, la fin de vie et la seconde source. Une conception qui utilise le 74HC595 peut avoir besoin d'une alternative lorsque le composant est rare, lorsque le prix du composant d'un fournisseur spécifique change, lorsque la conception nécessite une famille logique avec des niveaux ou une vitesse différents, ou lorsque l'approvisionnement nécessite deux fournisseurs sur la même empreinte. Le monde du registre à décalage est bien adapté à l'alternative car la fonction et le brochage sont normalisés, un 74HC595 d'un fournisseur et un 74HCT595 d'un autre et un 74HC595 domestique d'un troisième partagent la fonction et le brochage de base, de sorte que la substitution préserve la carte. L'alternative est la réponse de l'approvisionnement, et le guide l'examine à travers la carte des familles, les spécifications et la vérification, ce qui est la manière honnête de substituer un composant aussi normalisé que le registre à décalage.

Les deux directions du registre à décalage : parallèle-out et série-out

Les deux directions du registre à décalage répondent à deux besoins différents d'entrées/sorties, et les nommer évite l'erreur classique de substitution. Le composant à sortie parallèle, le 74HC595, reçoit des données série et pilote huit sorties parallèles, et c'est le bon composant lorsque la conception doit piloter des sorties, les LED, les segments d'affichage, les pilotes de relais, les banques d'indicateurs, à partir de quelques broches. Le composant à sortie série, le 74HC165, lit huit entrées parallèles et les décale en série, et c'est le bon composant lorsque la conception doit lire des entrées, les boutons, les interrupteurs, les états des codeurs, dans quelques broches. Les deux ne sont pas des alternatives l'un de l'autre, un 595 ne peut pas lire des boutons et un 165 ne peut pas piloter des sorties, et la substitution qui les mélange échoue au niveau de la fonction avant même que l'examen de la fiche technique ne commence. La direction est le premier fait de l'alternative, et le concepteur la lit avant la famille, le boîtier ou la vitesse.

Le 74HC595 en tant que référence des registres à décalage

Le 74HC595 est la pièce de référence pour le registre à décalage entrée série, sortie parallèle, et sa compréhension rend concrète la comparaison de toutes les alternatives. Le 74HC595 est un registre à décalage 8 bits entrée série, sortie parallèle avec verrouillage de sortie, construit selon la famille logique CMOS haute vitesse, et son architecture est le générateur du monde de l'expansion E/S : le registre à décalage insère les données série sur l'horloge, et le verrouillage séparé capture le contenu du registre vers les sorties parallèles en une étape, ce qui permet aux sorties de se mettre à jour proprement sans les états intermédiaires scintillants. Les pièces qui suivent la famille logique et l'alimentation, la famille HC fonctionne sur une alimentation CMOS de 2 à 6 volts avec les seuils d'entrée CMOS, et la pièce pilote les sorties avec le courant d'attaque HC, qui est ce qui allume les LED et pilote les puces qui ont besoin de l'étage de tampon. La popularité du 74HC595 est la raison pour laquelle il est la référence, et les alternatives sont lues par rapport à lui.

Le boîtier et le brochage du 74HC595 sont également la référence partagée par les alternatives. La pièce est disponible en boîtier 16 broches, le SOIC-16 et le DIP-16 et le TSSOP-16, avec les données série d'entrée, l'horloge de décalage, le verrouillage, la validation de sortie, la réinitialisation et les huit sorties parallèles sur les broches standard, et la disposition est reproduite à travers le terrain des fournisseurs et les familles logiques. La conception qui fonctionne avec un 74HC595 lit les options que portent beaucoup de variantes de la famille, le 74HCT595 avec les niveaux d'entrée compatibles TTL pour le monde TTL 5 volts, les boîtiers SOIC et TSSOP pour l'empreinte, et les renumérotations de fournisseurs qui portent la même fonction dans les mêmes broches. La pièce de référence est le centre de la carte, et les alternatives sont ses voisins, ce qui est la structure que ce guide utilise pour lire la substitution.

Comment le 74HC595 étend les E/S depuis un microcontrôleur

Le 74HC595 étend les sorties d'un microcontrôleur en échangeant des broches contre du temps, et l'astuce est l'architecture du registre à décalage. Le contrôleur pilote les données série, l'horloge de décalage et le verrouillage, trois broches, et décalle les bits pour les huit sorties, donc le 595 transforme trois broches de contrôle en huit sorties, et deux 74HC595 en cascade transforment les mêmes trois broches en seize, et la chaîne grandit avec le nombre de registres. Le verrouillage de sortie maintient les niveaux pilotés stables pendant que l'octet suivant se décale derrière, ce qui explique pourquoi le 595 est le cheval de bataille des réseaux de LED, des afficheurs sept segments, des afficheurs à caractères et des banques de relais que les microcontrôleurs contrôlent. L'expansion est la raison pour laquelle la pièce est partout, et la question de l'alternative est donc la question du remplacement du cheval de bataille sans reconstruire l'expansion. La place du 74HC595 en tant que référence est la raison pour laquelle le guide des alternatives commence ici, et la méthode de substitution garde l'expansion intacte.

La famille 74HC595 et ses équivalents

Le 74HC595 est le centre d'une famille que la substitution lit comme une carte d'équivalents. Le premier anneau de la carte est les versions de famille logique, le 74HCT595 avec les seuils d'entrée compatibles TTL pour la carte 5 volts, et les autres grades de famille où le fournisseur les produit, chacun portant la même fonction et le même brochage de base avec les niveaux et la vitesse de la famille. Le deuxième anneau est le terrain des fournisseurs, le SN74HC595, le M74HC595 et les pièces 74HC595 nationales, qui reproduisent la fonction et le brochage sous leurs propres préfixes, et que l'approvisionnement peut déplacer entre eux sur la même empreinte. Le troisième anneau est les pièces fonctionnellement similaires qui partagent le travail du registre à décalage avec un ensemble de fonctionnalités différent, le CD4094 avec sa validation et son brochage différent, et le 74LS595 et les grades plus anciens, qui nécessitent la vérification du brochage et de l'électricité avant la substitution. La carte est le territoire de l'alternative, et la carte et le firmware de la conception décident de quel anneau l'alternative doit provenir.

La substitution au sein de la famille est le mouvement facile et courant, et la substitution à travers les anneaux est celle qui nécessite la vérification. Une conception qui utilise un SN74HC595 peut s'approvisionner en un 74HC595 national ou un 74HCT595 sur le même SOIC-16, changeant les seuils d'entrée là où le HCT est impliqué, et le changement est lu par rapport au microcontrôleur d'attaque et aux charges réceptrices. Une conception qui passe à un CD4094 ou une pièce de fonction différente lit le brochage, parce que les fonctionnalités et les broches diffèrent, et vérifie la fonction attendue par le firmware, le verrouillage, la validation et la disposition série. La carte de famille est la lecture qui garde la substitution rapide là où elle est sûre et prudente là où elle ne l'est pas, et c'est la raison pour laquelle les alternatives au 74HC595 sont plus sympathiques que la plupart. La normalisation de la famille est le don du registre à décalage, et la vérification est la discipline qui dépense le don en toute sécurité.

Le 74HCT595 et autres variantes de famille logique

Le 74HCT595 et les autres variantes de famille logique sont les anneaux de niveau et de vitesse de la substitution, et les lire est une vérification en deux lignes. Le 74HCT595, la pièce CMOS haute vitesse avec les seuils d'entrée compatibles TTL, fonctionne sur l'alimentation 5 volts et accepte les niveaux d'entrée TTL qu'un pilote TTL bipolaire fournit, donc c'est le choix lorsque les seuils CMOS du 74HC595 rejetteraient un signal TTL. Le seuil d'entrée est la spécification décisionnelle, parce qu'une entrée CMOS à 5 volts nécessite un haut au-dessus d'environ 3,5 volts tandis qu'une entrée TTL accepte un haut au-dessus d'environ 2 volts, et le pilote de la conception décide de ce dont le récepteur a besoin. L'attaque et la vitesse suivent la famille, et la substitution qui change la famille change le comportement du 595 dans l'interface, donc le concepteur vérifie les niveaux et l'attaque contre le pilote et la charge. La variante de famille est une alternative facile avec une vérification en deux lignes, et la vérification est ce qui garde la substitution du 74HC595 propre.

Alternatives Parallel-In Serial-Out : le 74HC165 et sa famille

La direction inverse du registre à décalage, qui lit les entrées au lieu de piloter les sorties, a le 74HC165 comme référence, et ses alternatives suivent la même structure de famille que le 74HC595. Le 74HC165 est un registre à décalage 8 bits parallel-in, serial-out dans la même famille logique HC, le composant qui capture les niveaux de huit entrées parallèles et les décalage sur une broche série, et c'est le cheval de bataille de la lecture des boutons et des interrupteurs dans le monde des microcontrôleurs. Les alternatives tournent autour de lui comme elles le font autour du 595 : les 74HCT165 et les autres grades de la famille pour les niveaux, le champ des fournisseurs du SN74HC165 et les pièces domestiques, et les voisins fonctionnels avec leurs caractéristiques et brochages différents. La sélection entre une pièce de la famille 595 et une pièce de la famille 165 est la décision de direction, et la sélection au sein de la famille 165 est la décision famille-et-empreinte, et les deux décisions constituent l'ensemble de la substitution du registre à décalage.

La conception électronique qui lit plusieurs entrées via un registre à décalage choisit la pièce parallel-in et le chemin de lecture que le microcontrôleur exécute, et la substitution du 165 maintient le chemin de lecture intact lorsque la pièce et la famille correspondent. La fonction du 74HC165, capturer les entrées parallèles et les décaler sur l'horloge, est normalisée à travers la famille, et le brochage et le boîtier sont reproduits sur le SOIC-16 et le DIP-16, donc l'alternative qui correspond à la famille et à l'empreinte préserve la carte. Le firmware qui lit les entrées, l'horloge série et la commande de chargement, est agnostique au fournisseur tant que la pièce se comporte de manière identique, ce qui est la même propriété qui rend la substitution du 595 conviviale. La famille du 165 est le miroir de celle du 595, et le guide lit les deux directions sous la même méthode.

Comment choisir entre une pièce de la famille 595 et une pièce de la famille 165

Choisir entre une pièce de la famille 595 et une pièce de la famille 165 est une décision de fonction, et la fonction décide avant toute spécification. Utilisez la famille 595 serial-in, parallel-out lorsque la conception pilote les sorties, les LED, les affichages, les pilotes et les banques d'indicateurs, car les sorties parallèles sont le point clé. Utilisez la famille 165 parallel-in, serial-out lorsque la conception lit les entrées, les boutons, les interrupteurs, les codeurs et les états des capteurs, car la sortie série vers le contrôleur est le point clé. Une conception qui a besoin des deux, piloter et lire, utilise les deux familles, une chaîne 595 pour les sorties et une chaîne 165 pour les entrées, et les deux ensemble constituent l'expansion I/O complète. Le choix entre les familles n'est pas un concours de performance, c'est une exigence de direction, et le concepteur qui lit la direction en premier ne substitue jamais un 165 à un 595 ou l'inverse. La direction est la première porte, et la famille et le boîtier sont la seconde, et les deux portes constituent l'ensemble de la sélection.

Spécifications clés : Alimentation, Horloge, Pilotage et le registre à décalage

La lecture des spécifications d'une alternative de registre à décalage couvre l'alimentation, l'horloge et le pilotage, et c'est la couche que la carte familiale ne states pas entièrement. L'alimentation est la première : la famille HC fonctionne sur 2 à 6 volts avec les seuils CMOS, la famille HCT sur le monde TTL 5 volts, et le rail de la conception choisit la famille, car une carte 3,3 volts utilise le HC et une carte TTL 5 volts utilise le HCT là où les niveaux l'exigent. La vitesse d'horloge est la deuxième : la fréquence d'horloge maximale et le temps de propagation décidant à quelle vitesse le registre décale, et le taux de mise à jour de la conception et l'horloge du microcontrôleur doivent tomber à l'intérieur de la capacité de la pièce. Le pilotage est la troisième : le courant de sortie que le registre peut fournir et absorber décide ce que les sorties pilotent, une LED a besoin de la résistance et du courant, et un pilote de relais a besoin de l'étage, et une famille à faible pilotage change la conception de la charge. Les trois spécifications sont la vérification contre la carte, et elles sont la raison pour laquelle une variante de famille n'est pas un changement à faire sans lire la fiche technique.

La lecture couvre également les broches spéciales que le 74HC595 et ses alternatives portent, et les fonctionnalités qu'elles activent. La validation de sortie et la réinitialisation sur le 595 contrôlent les sorties et le registre, et l'alternative doit placer les mêmes fonctions sur les mêmes broches avec le même comportement, car le firmware les pilote. Le verrou, qui sépare le décalage de la sortie, est la fonctionnalité qui rend le 595 propre, et une alternative sans le verrou, ou avec un comportement de verrou différent, change la mise à jour de la sortie et le scintillement que la conception voit. Les fonctionnalités spéciales font partie de la fonction, et la substitution les vérifie plutôt que d'assumer que le nom de broche suffit. La lecture des spécifications et des fonctionnalités est la couche fiche technique de l'alternative, et c'est la couche qui garde une substitution conviviale sécurisée.

Comment faire correspondre la vitesse d'horloge d'une alternative de registre à décalage

Faire correspondre la vitesse d'horloge d'une alternative de registre à décalage est une question de marge et de taux de mise à jour. Lisez la fréquence d'horloge maximale de l'alternative depuis la fiche technique, et comparez-la avec l'horloge que le microcontrôleur pilotant réellement, l'horloge SPI ou GPIO sur la ligne de décalage, et laissez la marge, car le maximum de la fiche technique est la limite dans les conditions idéales et la capacité de la carte et la température réduisent la marge réelle. Lisez le temps de propagation qui compte, le temps du front d'horloge à la sortie ou à la sortie série valide, et ajoutez-le au timing du circuit récepteur là où la conception lit la chaîne, donc plus la chaîne est rapide, plus les délais s'accumulent. Une substitution qui fait chuter l'horloge maximale en dessous du taux de la conception échoue le décalage, et une qui augmente la vitesse au-delà de l'attente du firmware récepteur peut casser le timing de lecture, donc la correspondance est une correspondance de la marge plutôt que du nombre seul. La lecture de l'horloge est la discipline de timing de l'alternative, et c'est la couche que le test sur banc confirme.

Variantes de boîtier du registre à décalage

Les variantes de boîtier du registre à décalage constituent la moitié de l'alternative en termes d'empreinte, et le SOIC-16, le DIP-16 et le TSSOP-16 couvrent les cartes courantes. Le SOIC-16 est la norme pour le montage en surface, le DIP-16 l'héritage à trou traversant pour les prototypes et les plaques d'expérimentation, et le TSSOP-16 le montage en surface compact pour les cartes denses, et l'alternative doit correspondre à l'empreinte prévue sur la carte, car une carte conçue pour un motif SOIC-16 ne peut pas accueillir un DIP-16 sans adaptateur. La décision de boîtier est distincte de la décision de fonction : un 74HC595 fonctionne dans n'importe quel boîtier, mais la carte choisit celui que son empreinte dessert, et la substitution maintient le boîtier constant tandis que la fonction et la famille sont échangées. Les variantes de boîtier comportent également l'écartement des broches et la taille du boîtier que les machines de placement et les fours à refusion lisent, et la substitution confirme la variante exacte par rapport à la carte plutôt que de supposer que le SOIC et le TSSOP sont interchangeables. Le boîtier est le contrat physique de l'alternative, et ce contrat constitue le premier fait de la substitution.

Les empreintes SOIC-16, DIP-16 et TSSOP-16

Les empreintes SOIC-16, DIP-16 et TSSOP-16 sont trois contrats physiques différents pour la même fonction huit bits. Le SOIC-16 dispose de 16 broches sur un boîtier standard avec un pas de 1,27 millimètre, le DIP-16 des broches à trou traversant sur une grille de 2,54 millimètres, et le TSSOP-16 un pas plus fin de 0,65 millimètre sur un boîtier plus fin, et une carte conçue pour l'un ne peut pas accueillir les autres. La sélection de l'alternative lit l'empreinte de la carte, trouve l'équivalent dans ce boîtier, et conserve la même affectation des broches entre les variantes, car les broches fonctionnelles s'alignent selon la convention du boîtier. Le prototype commencé en DIP-16 et la production qui passe en SOIC-16 ou en TSSOP-16 suivent la même fonction et le même micrologiciel, avec le boîtier comme seul changement. La comparaison des empreintes est la moitié mécanique de l'alternative, et c'est cette moitié que la révision du schéma résout avant que la révision de la fiche technique ne commence.

Quand substituer un registre à décalage et quand ne pas le faire

La substitution d'un registre à décalage est la bonne décision au sein de la famille et la mauvaise décision dans le sens inverse, et la limite du guide est la même que celle de toute substitution. Substituer au sein de la famille 74HC595, du cercle de fournisseurs, des grades de famille, et des équivalents fonctionnels compatibles broche, lorsque l'approvisionnement, le prix ou la seconde source l'exige, car la carte de famille préserve la carte et le micrologiciel. Substituer au sein de la famille 74HC165 de la même manière pour la lecture d'entrée. Ne pas substituer dans le sens inverse, un 165 pour un 595 ou l'inverse, car la fonction change et la carte qui pilote ne peut pas lire. Et vérifier les fonctionnalités spéciales, la bascule, l'activation, la réinitialisation, l'alimentation et l'horloge, par rapport à la carte et au micrologiciel avant le volume, car la carte de famille est la liste des candidats et la fiche technique et le banc d'essai sont les arbitres. La substitution est conviviale car la famille est normalisée, et les limites sont la direction et les fonctionnalités, que la méthode vérifie.

La réponse à une limite de substitution est la même que pour toute pièce : s'approvisionner, substituer ou reconcevoir. S'approvisionner en original là où il est disponible, substituer le membre vérifié de la famille lorsque la fonction et l'empreinte correspondent, et reconcevoir le bloc autour d'une pièce différente là où la fonctionnalité ou la densité l'exige, en enregistrant la décision avec les preuves. Le registre à décalage, étant si normalisé, atteint rarement la reconception, et la substitution est généralement la réponse, ce qui est la convivialité honnête de la catégorie. La limite est la vérification de la direction et des fonctionnalités, et la méthode qui les vérifie est la méthode que ce guide fournit, qui est la même méthode que les guides de ce site appliquent à chaque pièce qu'il approvisionne et remplace. L'histoire du registre à décalage est la fonction normalisée et la famille profonde, et la substitution est la réponse la plus conviviale de l'approvisionnement.

Exemples pratiques : Pilotage d'une matrice de LED avec le 74HC595

Le pilotage d'une matrice de LED avec le 74HC595 constitue l'exemple pratique qui transforme le registre à décalage d'un concept en circuit, et les chiffres représentent la première lecture de la conception. Prenons une rangée de huit LED sur les huit sorties parallèles, chacune avec sa résistance série, et la valeur de la résistance est la tension d'alimentation moins la chute directe de la LED divisée par le courant desired, donc une alimentation de 5 volts, une LED de 2 volts, et un objectif de 10 milliampères donne une résistance d'environ 300 ohms, et la résistance définit à la fois la luminosité et protège la LED et la sortie. Le microcontrôleur attaque trois broches, les données série, l'horloge de décalage et le verrouillage, et le firmware décalé un octet, un bit par impulsion d'horloge, puis applique une impulsion sur le verrouillage pour transférer le contenu du registre vers les sorties parallèles en une seule étape, ce qui permet aux sorties de se mettre à jour proprement sans clignotement des états intermédiaires. Un octet de uns et de zéros alternés allume une LED sur deux, et le motif n'est que l'octet que le firmware décale. L'exemple pratique représente la face la plus simple du registre à décalage, et c'est sur cette face que les cascades et les affichages se construisent.

L'exemple mesure également le courant que les sorties deliver réellement, car le pilotage du 74HC595 est celui de la famille CMOS, en milliampères plutôt qu'en centaines de milliampères, donc les LED sont pilotées à travers les résistances séries et les charges plus lourdes sont pilotées à travers les étages tampons. Un banc de LED à 10 milliampères chacune consomme 80 milliampères au total de l'alimentation mais seulement quelques milliampères à travers les broches de sortie du circuit après les résistances, et les segments d'affichage qui nécessitent plus de courant utilisent les transistors ou les étages de pilotage que la conception ajoute. L'exemple pratique montre le registre à décalage comme l'étage de commande plutôt que l'étage de puissance, ce qui est le modèle mental correct de la place du 74HC595, et c'est le modèle que la vision approvisionnement et la substitution préservent toutes deux, car une alternative qui modifie le pilotage modifie la résistance et la conception de la charge. La matrice de LED est l'introduction la plus conviviale au registre à décalage, et c'est l'introduction que ce guide utilise pour enseigner le reste.

Un calcul pratique résistance-LED pour le 74HC595

Un calcul pratique résistance-LED pour le 74HC595 est le petit calcul arithmétique sur lequel repose l'exemple. Pour une alimentation de 5 volts, une LED rouge de 2 volts, et un objectif de 10 milliampères, la résistance est la tension d'alimentation moins la chute directe divisée par le courant, 3 volts divisés par 0,01 ampère, 300 ohms, et la valeur standard de 330 ohms donne environ 9 milliampères, légèrement plus sombre et plus sûr. Pour une alimentation de 3,3 volts et la même LED, la résistance est de 1,3 volts divisés par 0,01, 130 ohms, et la valeur standard de 150 ohms donne environ 8,7 milliampères. Le calcul s'adapte à la couleur de la LED, une LED bleue ou blanche a une chute plus importante, et la conception lit la tension directe dans la fiche technique de la LED plutôt que de mémoire, et elle maintient le courant en dessous de la valeur nominale de la LED et du pilotage du registre à décalage. Le calcul est le premier chiffre de l'exemple LED, et c'est le chiffre dont dépendent à la fois la luminosité et la longévité.

Cascade de deux registres à décalage pour 16 sorties

La mise en cascade de deux registres à décalage 74HC595 est l'étape qui passe de huit sorties à seize, et c'est le schéma derrière les affichages plus grands et les banques de sorties plus importantes. La cascade connecte la sortie série du premier registre, la broche QH qui transmet le bit décalé, à l'entrée série du second registre, donc le flux de bits traverse les deux registres en une seule chaîne. Le microcontrôleur dédouble seize bits, les huit premiers passent dans le second registre et les huit suivants remplissent le premier, puis applique une impulsion sur le verrouillage, et les deux registres présentent leurs seize sorties en une seule mise à jour propre. Le firmware dédouble l'octet le plus significatif ou le moins significatif en premier selon l'ordre que la conception souhaite, et l'ordre est le petit détail qu'une cascade mal câblée montre comme les LED se retrouvant dans les mauvaises moitiés. La cascade multiplie les sorties sans ajouter une seule broche au microcontrôleur, et c'est la raison pour laquelle une poignée de broches contrôlent toute une matrice de sorties, ce qui est la valeur définissante du registre à décalage.

La cascade prend également en compte la synchronisation et la charge que la chaîne plus longue introduit. L'horloge qui décalque la chaîne doit piloter les deux registres, et le temps de montée de l'horloge et le délai de propagation du premier registre ajoutent un petit délai au second, ce qui est bien dans les plages de vitesse CMOS aux fréquences de mise à jour typiques, et le chemin série entre les registres transporte les données sans pièces supplémentaires. L'impulsion de verrouillage met à jour les deux registres à la fois, donc les seize sorties maintiennent leur état entre les mises à jour sans glitch, et la dérivation d'alimentation et les retours de masse servent les deux parties. La cascade est la preuve de travail de l'expansion du registre à décalage, et c'est le schéma que la vision approvisionnement traite comme un seul bloc, car les deux registres proviennent de la même famille et la même substitution s'applique aux deux, ce qui est le lien pratique entre cette section et la vision remplacement du guide.

Mesure et dépannage du registre à décalage

La mesure du registre à décalage sur table est la confirmation que la temporisation et le chemin de données fonctionnent, et elle exécute une courte séquence. Sondez la données série, l'horloge de décalage et le latch à l'oscilloscope pendant que le micrologiciel défile un octet connu, et observez les données changer sur les fronts d'horloge, l'impulsion du latch déplacer les sorties, et les broches de sortie présenter le motif, et la temporisation mesurée par rapport au taux de défilement du micrologiciel confirme le circuit. Sondez une seule broche de sortie pendant le défilement d'un motif qui l'inverse, pour voir clairement le comportement du registre, et sondez la sortie série d'une cascade pour voir les données circuler vers le second registre. La mesure est l'arbitre du chemin de défilement, et l'enregistrement, les notes de forme d'onde et la vérification du motif, est la preuve que le bloc fonctionne, ce qui est la même discipline que la série applique à chaque bloc numérique.

La liste de dépannage du registre à décalage est courte et cohérente. Si les sorties ne se mettent jamais à jour, vérifiez le latch, car un latch qui n'est jamais pulsé maintient les anciennes sorties même quand le registre défile, ce qui est l'erreur la plus courante d'une première carte. Si de mauvaises LED s'allument, vérifiez l'ordre des bits, la séquence MSB-versus-LSB que le micrologiciel défile, et la connexion en cascade, car une déconnexion QH-to-serial laisse le second registre non décalé et le motif atterrir dans la mauvaise moitié. Si les sorties scintillent ou glitchent, vérifiez la séparation du latch par rapport au décalage, et si les sorties sont faibles, lisez les résistances séries et le pilotage. Si rien n'apparaît du tout, vérifiez l'alimentation, la masse et l'horloge, car une horloge morte ou une sortie-enable flottante, qui doit être liée à low, maintient les sorties éteintes. La liste de dépannage est la conclusion pratique de l'exemple travaillé, et c'est la checklist qu'un concepteur garde pour la première carte à registre à décalage, sur une pièce unique comme sur une cascade.

Le côté micrologiciel du registre à décalage

Le côté micrologiciel du registre à décalage est la moitié logicielle du bloc, et les deux choix d'implémentation qu'il fait sont le SPI matériel et le GPIO bit-banged. Le SPI matériel défile les données automatiquement sur l'horloge matérielle, avec la polarité d'horloge et la phase définies par la configuration SPI, et le micrologiciel écrit l'octet et le périphérique l'horloge, ce qui est le chemin rapide et basse-CPU pour un registre qui siège sur le bus SPI. Le GPIO bit-banged est l'alternative, le micrologiciel inversant directement les broches de données et d'horloge, un bit par étape, ce qui fonctionne sur n'importe quelle broche et n'importe quel microcontrôleur mais coûte des cycles CPU, et les deux sont choisis selon la plateforme et le taux de mise à jour. L'impulsion du latch, qui déplace les données décalées vers les sorties, est la même dans les deux cas, un GPIO inversé après la fin du décalage, et la séparation du latch par rapport au décalage est la raison pour laquelle les sorties ne scintillent pas pendant que les bits circulent. Le côté micrologiciel lit également l'ordre des bits, car l'octet qui allume les LED peut être décalé en most-significant ou least-significant d'abord, et l'ordre est une convention que le micrologiciel et le câblage doivent accepter, ce qui est le petit détail logiciel que le dépannage matériel remonte souvent.

Le micrologiciel gère également la temporisation dont dépend le bloc, car l'horloge de décalage et le latch doivent respecter la temporisation du registre et le taux de mise à jour de la conception. Un octet décalé au taux de boucle du micrologiciel met à jour les sorties à ce taux, et la cascade défile seize bits au même taux, donc la conception lit le taux de mise à jour par rapport au besoin de l'application, un affichage qui se met à jour à 50 hertz contre une banque de relais qui se met à jour rarement. Le SPI matériel décharge le défilement des bits vers le périphérique et le CPU est libre, et la version bit-banged dépense les cycles sur chaque bit, ce qui est le compromis de performance que le micrologiciel fait. Le côté micrologiciel est l'achèvement du bloc registre à décalage, et c'est la moitié que la vue sourcing hérite inchangée, car une alternative qui correspond aux broches et à la temporisation exécute le même micrologiciel, ce qui est le lien pratique entre le logiciel et le remplacement. Le registre à décalage est une pièce matérielle pilotée par le micrologiciel, et les deux moitiés ensemble sont le bloc que ce guide a construit du brochage au motif.

Alternatives de circuit intégré de registre à décalage : la vue sourcing

La vue sourcing de l'alternative au registre à décalage est la conclusion pratique, et c'est la même discipline que la série a utilisée. Une conception qui se standardise sur le 74HC595 ou le 74HC165 sélectionne une famille que chaque vendeur et les fabricants domestiques reproduisent sur la même empreinte, donc le sourcing peut se déplacer à travers le champ des vendeurs et maintenir deux fournisseurs sur la même carte, ce qui est la profondeur de seconde source que la communauté a toujours utilisée. La qualification de l'alternative exécute la même revue en trois couches, l'enveloppe et le brochage, l'alimentation, l'horloge et le pilotage, et les caractéristiques spéciales, et le test sur table à travers la plage de température, et l'alternative vérifiée est enregistrée à côté de la pièce dans le BOM et la référence croisée. La standardisation du registre à décalage transforme l'alternative d'un risque en option de sourcing, et l'option est la valeur que toute la comparaison livre. Un concepteur qui lit l'alternative de circuit intégré de registre à décalage de cette manière sélectionne la famille, la direction et le fournisseur vérifié, et la sélection est la réponse fonctionnelle que le schéma, le micrologiciel et la carte acceptent tous.