Alternativas de CI Shift Register: 74HC595 e Além

Alternativa para IC Registrador de Deslocamento

Uma alternativa para IC registrador de deslocamento é uma questão companheira à solução mais comum em expansão de E/S digital, porque o registrador de deslocamento é como um punhado de pinos de microcontrolador controla um barramento de saídas, e o 74HC595 é o componente que praticamente todo projeto utiliza para essa função. Um registrador de deslocamento é um IC digital que move dados através de uma cadeia de estágios em cada borda de clock, e o 74HC595 é a versão serial-in, paralelo-out que recebe um fluxo de bits em um pino e os apresenta em oito pinos de saída, que é como um usuário acende uma fileira de LEDs, controla um display ou gerencia um banco de chaves a partir de três pinos de microcontrolador. A questão das alternativas é fácil de responder de uma forma, porque a função do 74HC595 é reproduzida em uma gama de componentes e famílias lógicas de vários fornecedores, e mais difícil de outra, porque a substituição deve respeitar a direção do deslocamento, o encapsulamento, a alimentação, a velocidade e os recursos especiais que este guia analisa. Este guia explica o que um registrador de deslocamento faz, como o 74HC595 se encaixa, como encontrar suas alternativas entre as famílias e como substituir um com segurança, para que o bloco de expansão de saída na placa seja escolhido com base em evidências.

O guia também cobre o irmão que responde a questão reversa, porque nem toda necessidade de registrador de deslocamento é de saída paralela. O 74HC165 é o registrador de deslocamento parallel-in, serial-out, o componente que lê um banco de botões ou chaves em um fluxo de bits em um pino de microcontrolador, e suas alternativas seguem a mesma estrutura de família do 74HC595. Um projetista que entende as duas direções, o paralelo-out para acionamento e o parallel-in para leitura, entende o mundo dos registradores de deslocamento, e este guia mapeia ambos. O registrador de deslocamento é um dos componentes mais amigáveis do catálogo para substituir, porque os números de função e os pinouts são padronizados entre as famílias, e o guia oferece o método que mantém a substituição segura, que é a mesma revisão de três camadas que os guias deste site aplicam em todos os lugares.

O Que um Registrador de Deslocamento Faz e Por Que Precisa de uma Alternativa

Um registrador de deslocamento é um IC digital que move seus dados de bits através de uma cadeia de estágios internos, um estágio por pulso de clock, e existe em duas direções úteis das quais o mundo da expansão de E/S vive. O registrador de deslocamento serial-in, paralelo-out, o 74HC595 e seus similares, aceita um fluxo de bits em uma entrada serial, desloca-os através do registrador nas bordas de clock e apresenta o conteúdo atual em um conjunto de pinos de saída paralela, que é como um punhado de pinos controla muitas saídas, cada saída atualizada por deslocamento de um byte ou uma palavra. O registrador de deslocamento paralelo-in, serial-out, o 74HC165 e seus similares, captura os níveis de um conjunto de entradas paralelas em um clock e os desloca em um pino serial, que é como um controlador lê muitas chaves através de poucos pinos. As duas direções são as duas metades da história da expansão de E/S digital, e ambas são construídas a partir da mesma arquitetura de registrador de deslocamento, razão pela qual a mesma lógica de família e o mesmo método de substituição cobrem ambas.

A questão da alternativa surge pelas mesmas razões de toda questão sobre componentes: a alimentação, o preço, o fim de vida e o second source. Um projeto que usa o 74HC595 pode precisar de uma alternativa quando o componente é escasso, quando o preço do componente de um fornecedor específico muda, quando o projeto deseja uma família lógica com níveis ou velocidade diferentes, ou quando o sourcing precisa de dois fornecedores no mesmo footprint. O mundo dos registradores de deslocamento é bem adequado para a alternativa porque a função e o pinout são padronizados, um 74HC595 de um fornecedor e um 74HCT595 de outro e um 74HC595 doméstico de um terceiro compartilham a função e o pinout base, então a substituição preserva a placa. A alternativa é a resposta do fornecimento, e o guia a analisa através do mapa de famílias, das especificações e da verificação, que é a forma honesta de substituir um componente tão padronizado quanto o registrador de deslocamento.

As duas direções do registrador de deslocamento: paralelo-out e serial-out

As duas direções do registrador de deslocamento respondem a duas necessidades diferentes de E/S, e nomeá-las previne o erro clássico de substituição. O componente de saída paralela, o 74HC595, recebe dados seriais e aciona oito saídas paralelas, e é o componente certo quando o projeto precisa acionar saídas, os LEDs, os segmentos do display, os drivers de relé, os bancos de indicadores, a partir de poucos pinos. O componente de saída serial, o 74HC165, lê oito entradas paralelas e as desloca serialmente, e é o componente certo quando o projeto precisa ler entradas, os botões, as chaves, os estados do codificador, em poucos pinos. Os dois não são alternativas um do outro, um 595 não pode ler botões e um 165 não pode acionar saídas, e a substituição que os mistura falha no nível da função antes mesmo de a análise do datasheet começar. A direção é o primeiro fato da alternativa, e o projetista a lê antes da família, do encapsulamento ou da velocidade.

O 74HC595 como Referência do Registrador de Deslocamento

O 74HC595 é a peça de referência para o registrador de deslocamento serial-entrada, paralela-saída, e entendê-lo torna cada comparação de alternativas concreta. O 74HC595 é um registrador de deslocamento de 8 bits serial-entrada, paralela-saída com um latch de saída, construído na família lógica CMOS de alta velocidade, e sua arquitetura é a geradora do mundo da expansão de E/S: o registrador de deslocamento desloca os dados seriais no clock, e o latch separado captura o conteúdo do registrador para as saídas paralelas em uma etapa, o que permite que as saídas atualizem sem que os estados intermediários pisquem. As peças que seguem a família lógica e a fonte, a família HC funciona com a fonte CMOS de 2 a 6 volts com os limiares de entrada CMOS, e a peça conduz as saídas com a corrente de drive HC, que é o que acende os LEDs e conduz os chips que precisam do estágio de buffering. A popularidade do 74HC595 é a razão pela qual ele é a referência, e as alternativas são lidas em relação a ele.

O package e o pinout do 74HC595 também são a referência que as alternativas compartilham. A peça vem no package de 16 pinos, o SOIC-16 e o DIP-16 e o TSSOP-16, com a entrada de dados serial, o clock de deslocamento, o latch, o enable de saída, o reset, e as oito saídas paralelas nos pinos padrão, e o layout é reproduzido em todo o campo de fornecedores e as famílias lógicas. O design que funciona com um 74HC595 lê as opções que muitas das variantes da família carregam, o 74HCT595 com os níveis de entrada compatíveis com TTL para o mundo TTL de 5 volts, os packages SOIC e TSSOP para o footprint, e as renumerações de fornecedores que carregam a mesma função nos mesmos pinos. A peça de referência é o centro do mapa, e as alternativas são suas vizinhas, que é a estrutura que este guia usa para ler a substituição.

Como o 74HC595 expande E/S a partir de um microcontrolador

O 74HC595 expande as saídas de um microcontrolador trocando pinos por tempo, e o truque é a arquitetura do registrador de deslocamento. O controlador conduz os dados seriais, o clock de deslocamento e o latch, três pinos, e desloca os bits para as oito saídas, então o 595 transforma três pinos de controle em oito saídas, e dois 74HC595s em cascata transformam os mesmos três pinos em dezesseis, e a cadeia cresce com a contagem de registradores. O latch de saída mantém os níveis conduzidos estáveis enquanto o próximo byte desloca atrás dele, que é a razão pela qual o 595 é o cavalo de batalha dos arrays de LEDs, dos displays de sete segmentos, dos displays de caracteres, e dos bancos de relés que os microcontroladores controlam. A expansão é a razão pela qual a peça está em todo lugar, e a questão da alternativa é, portanto, a questão de substituir o cavalo de batalha sem reconstruir a expansão. O lugar do 74HC595 como referência é a razão pela qual o guia de alternativas começa ali, e o método de substituição mantém a expansão intacta.

A Família 74HC595 e Seus Equivalentes

O 74HC595 é o centro de uma família que a substituição lê como um mapa de equivalentes. O primeiro anel do mapa são as versões de família lógica, o 74HCT595 com os limiares de entrada compatíveis com TTL para a placa de 5 volts, e os outros graus de família onde o fornecedor os produz, cada um carregando a mesma função e o mesmo pinout base com os níveis e velocidade da família. O segundo anel é o campo de fornecedores, o SN74HC595, o M74HC595, e as peças 74HC595 domésticas, que reproduzem a função e o pinout sob seus próprios prefixos, e que o sourcing pode mover entre no mesmo footprint. O terceiro anel são as peças funcionalmente similares que compartilham o trabalho de registrador de deslocamento com um conjunto de recursos diferente, o CD4094 com seu enable e seu pinout diferente, e o 74LS595 e os graus mais antigos, que requerem a verificação de pinout e elétrica antes da substituição. O mapa é o território da alternativa, e a placa do design e o firmware decidem de qual anel a alternativa deve vir.

A substituição dentro da família é o movimento fácil e comum, e a substituição através dos anéis é a que precisa da verificação. Um design que usa um SN74HC595 pode buscar um 74HC595 doméstico ou um 74HCT595 no mesmo SOIC-16, mudando os limiares de entrada onde o HCT está envolvido, e a mudança é lida contra o microcontrolador de condução e as cargas receptoras. Um design que move para um CD4094 ou uma peça de função diferente lê o pinout, porque os recursos e os pinos diferem, e verifica a função que o firmware espera, o latch, o enable, e o layout serial. O mapa da família é a leitura que mantém a substituição rápida onde é segura e cuidadosa onde não é, e é a razão pela qual as alternativas do 74HC595 são mais amigáveis que a maioria. A padronização da família é o presente do registrador de deslocamento, e a verificação é a disciplina que gasta o presente com segurança.

O 74HCT595 e outras variantes de família lógica

O 74HCT595 e as outras variantes de família lógica são os anéis de nível e velocidade da substituição, e lê-los é uma verificação de duas linhas. O 74HCT595, a peça CMOS de alta velocidade com limiares de entrada compatíveis com TTL, funciona com a fonte de 5 volts e aceita os níveis de entrada TTL que um driver TTL bipolar fornece, então é a escolha quando os limiares CMOS do 74HC595 rejeitariam um sinal TTL. O limiar de entrada é a especificação decisiva, porque uma entrada CMOS a 5 volts requer um alto acima de aproximadamente 3,5 volts enquanto uma entrada TTL aceita um alto acima de aproximadamente 2 volts, e o driver do design decide qual o receptor precisa. O drive e a velocidade seguem a família, e a substituição que muda a família muda o comportamento do 595 na interface, então o designer verifica os níveis e o drive contra o driver e a carga. A variante de família é uma alternativa fácil com uma verificação de duas linhas, e a verificação é o que mantém a substituição do 74HC595 limpa.

Alternativas Parallel-In Serial-Out: O 74HC165 e Sua Família

A direção inversa do registrador de deslocamento, lendo entradas em vez de acionar saídas, tem o 74HC165 como referência, e suas alternativas seguem a mesma estrutura familiar do 74HC595. O 74HC165 é um registrador de deslocamento de 8 bits parallel-in, serial-out na mesma família lógica HC, o componente que captura os níveis de oito entradas paralelas e os desloca em um pino serial, e é o cavalo de trabalho da leitura de botões e chaves em todo o mundo dos microcontroladores. As alternativas o cercam da mesma forma que fazem com o 595: o 74HCT165 e as outras graduações familiares para os níveis, o campo de fornecedores do SN74HC165 e os componentes domésticos, e os vizinhos funcionais com seus recursos e pinouts diferentes. A seleção entre um componente da família 595 e um componente da família 165 é a decisão de direção, e a seleção dentro da família 165 é a decisão de família e encapsulamento, e as duas decisões são o todo da substituição do registrador de deslocamento.

O projeto eletrônico que lê muitas entradas através de um registrador de deslocamento escolhe o componente parallel-in e o caminho de leitura que o microcontrolador executa, e a substituição do 165 mantém o caminho de leitura intacto quando o componente e a família correspondem. A função do 74HC165, capturar as entradas paralelas e deslocá-las no clock, é padronizada em toda a família, e o pinout e o encapsulamento são reproduzidos no SOIC-16 e no DIP-16, então a alternativa que corresponde à família e ao encapsulamento preserva a placa. O firmware que lê as entradas, o clock serial e o controle de carga, é agnóstico ao fornecedor desde que o componente se comporte de forma idêntica, que é a mesma propriedade que torna a substituição do 595 amigável. A família do 165 é o espelho da família do 595, e o guia lê ambas as direções sob o mesmo método.

Como escolher entre um componente da família 595 e da família 165

Escolher entre um componente da família 595 e da família 165 é uma decisão de função, e a função decide antes de qualquer especificação. Use a família 595 serial-in, parallel-out quando o projeto aciona saídas, os LEDs, os displays, os drivers e os bancos de indicadores, porque as saídas paralelas são o ponto. Use a família 165 parallel-in, serial-out quando o projeto lê entradas, os botões, as chaves, os encoders e os estados dos sensores, porque a saída serial para o controlador é o ponto. Um projeto que precisa de ambos, acionar e ler, usa ambas as famílias, uma cadeia 595 para as saídas e uma cadeia 165 para as entradas, e os dois juntos são a expansão de I/O completa. A escolha entre as famílias não é uma disputa de desempenho, é um requisito de direção, e o projetista que lê a direção primeiro nunca substitui um 165 por um 595 ou o inverso. A direção é o primeiro portão, e a família e o encapsulamento são o segundo, e os dois portões são a seleção completa.

Especificações-Chave: Alimentação, Clock, Drive e o Registrador de Deslocamento

A leitura de especificações de uma alternativa de registrador de deslocamento cobre a alimentação, o clock e o drive, e é a camada que o mapa familiar não declara completamente. A alimentação é a primeira: a família HC funciona com 2 a 6 volts com os limiares CMOS, a família HCT com o mundo TTL de 5 volts, e o trilho do projeto escolhe a família, porque uma placa de 3,3 volts usa o HC e uma placa TTL de 5 volts usa o HCT onde os níveis exigem. A velocidade do clock é a segunda: a frequência máxima de clock e o atraso de propagação decidem quão rápido o registrador desloca, e a taxa de atualização do projeto e o clock do microcontrolador devem cair dentro da capacidade do componente. O drive é o terceiro: a corrente de saída que o registrador pode fornecer e drenar decide o que as saídas acionam, um LED precisa do resistor e da corrente, e um driver de relé precisa do estágio, e uma família de drive menor muda o projeto da carga. As três especificações são a verificação contra a placa, e são a razão pela qual uma variante familiar não é uma mudança a ser feita sem ler o datasheet.

A leitura também cobre os pinos especiais que o 74HC595 e suas alternativas carregam, e os recursos que eles permitem. O enable de saída e o reset no 595 controlam as saídas e o registrador, e a alternativa deve posicionar as mesmas funções nos mesmos pinos com o mesmo comportamento, porque o firmware os aciona. O latch, que separa o deslocamento da saída, é o recurso que torna o 595 limpo, e uma alternativa sem o latch, ou com um comportamento de latch diferente, muda a atualização da saída e a cintilação que o projeto vê. Os recursos especiais são parte da função, e a substituição os verifica em vez de assumir que o nome do pino é suficiente. A leitura de especificação e recurso é a camada do datasheet da alternativa, e é a camada que mantém uma substituição amigável segura.

Como combinar a velocidade de clock de uma alternativa de registrador de deslocamento

Combinar a velocidade de clock de uma alternativa de registrador de deslocamento é uma questão da margem e da taxa de atualização. Leia a frequência máxima de clock da alternativa do datasheet, e compare-a contra o clock que o microcontrolador realmente aciona, o clock SPI ou GPIO na linha de deslocamento, e deixe a margem, porque o máximo do datasheet é o limite nas condições ideais e a capacitância da placa e a temperatura reduzem a margem real. Leia o atraso de propagação que importa, o tempo da borda do clock até a saída ou o serial-out válido, e adicione-o ao temporização do circuito receptor onde o projeto lê a cadeia, então quanto mais rápida a cadeia mais os atrasos se acumulam. Uma substituição que reduz o clock máximo abaixo da taxa do projeto falha o deslocamento, e uma que aumenta a velocidade além da expectativa do firmware receptor pode quebrar o temporização da leitura, então a combinação é uma combinação da margem em vez do número sozinho. A leitura do clock é a disciplina de temporização da alternativa, e é a camada que o teste de bancada confirma.

Variantes de Encapsulamento do Registrador de Deslocamento

As variantes de encapsulamento do registrador de deslocamento são a metade de footprint da alternativa, e o SOIC-16, o DIP-16 e o TSSOP-16 cobrem as placas comuns. O SOIC-16 é o padrão para montagem em superfície, o DIP-16 é o legado through-hole para protótipos e placas de ensaio, e o TSSOP-16 é a versão compacta para montagem em superfície em placas densas, e a alternativa deve corresponder ao footprint que a placa possui, porque uma placa com padrão SOIC-16 não pode receber um DIP-16 sem o adaptador. A decisão de encapsulamento é separada da decisão de função: um 74HC595 funciona em qualquer um dos encapsulamentos, mas a placa escolhe aquele que seu footprint atende, e a substituição mantém o encapsulamento constante enquanto a função e a família são trocadas. As variantes de encapsulamento também carregam o passo dos pinos e o tamanho do corpo que a pick-and-place e o reflow leem, e a substituição confirma a variante exata contra a placa em vez de assumir que o SOIC e o TSSOP são intercambiáveis. O encapsulamento é o contrato físico da alternativa, e o contrato é o primeiro fato da substituição.

Os Footprints SOIC-16, DIP-16 e TSSOP-16

Os footprints SOIC-16, DIP-16 e TSSOP-16 são três contratos físicos diferentes para a mesma função de oito bits. O SOIC-16 carrega os 16 pinos em um corpo padrão com passo de 1,27 milímetros, o DIP-16 os pinos through-hole na grade de 2,54 milímetros, e o TSSOP-16 o passo mais fino de 0,65 milímetros no corpo mais slim, e uma placa projetada para um não aceita os outros. A seleção da alternativa lê o footprint da placa, busca o equivalente nesse encapsulamento, e mantém o mapa de pinos o mesmo entre as variantes, porque os pinos de função se alinham pela convenção do encapsulamento. O protótipo que começou em um DIP-16 e a produção que migra para um SOIC-16 ou um TSSOP-16 seguem a mesma função e o mesmo firmware, com o encapsulamento como única mudança. A comparação de footprint é a metade mecânica da alternativa, e é a metade que a revisão do schematic resolve antes do início da revisão do datasheet.

Quando Substituir um Registrador de Deslocamento e Quando Não

A substituição de um registrador de deslocamento é o movimento certo dentro da família e o movimento errado através da direção, e o limite do guia é o mesmo de toda substituição. Substitua dentro da família 74HC595, o anel de fornecedores, os graus de família e os equivalentes funcionais compatíveis por pino, quando o fornecimento ou o preço ou o second source exigem, porque o mapa da família preserva a placa e o firmware. Substitua dentro da família 74HC165 da mesma maneira para a leitura de entrada. Não substitua através da direção, um 165 por um 595 ou o inverso, porque a função muda e a placa que impulsa não consegue ler. E verifique os recursos especiais, o latch, o enable, o reset, e a alimentação e o clock, contra a placa e o firmware antes do volume, porque o mapa da família é a lista de candidatos e o datasheet e o bench são os árbitros. A substituição é amigável porque a família é padronizada, e os limites são a direção e os recursos, que o método verifica.

A resposta a um limite de substituição é a mesma de toda peça: buscar fornecimento, substituir, ou redesenhar. Busque o original onde está disponível, substitua pelo membro da família verificado onde a função e o footprint correspondem, e redesenhe o bloco em torno de uma peça diferente onde o recurso ou a densidade exigem, registrando a decisão com a evidência. O registrador de deslocamento, sendo tão padronizado, raramente chega ao redesenho, e a substituição é geralmente a resposta, que é a honestidade amigável da categoria. O limite é a verificação de direção e recurso, e o método que os verifica é o método que este guia fornece, que é o mesmo método que os guias deste site aplicam a toda peça que busca fornecimento e substitui. A história do registrador de deslocamento é a função padronizada e a família profunda, e a substituição é a resposta mais amigável do fornecimento.

Exemplo Prático: Controlando uma Matriz de LED com o 74HC595

Controlar uma matriz de LED com o 74HC595 é o exemplo prático que transforma o registrador de deslocamento de um conceito em um circuito, e os números são a primeira leitura do projeto. Tome uma fileira de oito LEDs nas oito saídas paralelas, cada um com seu resistor em série, e o valor do resistor é a tensão de alimentação menos a queda direta do LED dividida pela corrente desejada, então uma alimentação de 5 volts, um LED de 2 volts e um alvo de 10 miliampères dão um resistor de cerca de 300 ohms, e o resistor define tanto o brilho quanto protege o LED e a saída. O microcontrolador controla três pinos, os dados seriais, o clock de deslocamento e o latch, e o firmware desloca um byte, um bit por clock, e então pulsa o latch para mover o conteúdo do registrador para as saídas paralelas em uma etapa, que é como as saídas atualizam de forma limpa sem as estados intermediários piscando. Um byte de zeros e uns alternados acende cada outro LED, e o padrão é apenas o byte que o firmware desloca. O exemplo prático é a face mais simples do registrador de deslocamento, e é a face na qual as cascatas e os displays constroem.

O exemplo também lê a corrente que as saídas realmente fornecem, porque o acionamento do 74HC595 é o acionamento da família CMOS, em miliampères ao invés de centenas de miliampères, então os LEDs são acionados através dos resistores em série e as cargas mais pesadas são acionadas através dos estágios de buffer. Um banco de LEDs a 10 miliampères cada desenha 80 miliampères no total da alimentação mas apenas alguns miliampères através dos pinos de saída do chip após os resistores, e os segmentos de display que precisam de mais corrente usam os transistores ou os estágios de driver que o projeto adiciona. O exemplo prático mostra o registrador de deslocamento como o estágio de controle ao invés do estágio de potência, que é o modelo mental correto do lugar do 74HC595, e é o modelo que tanto o sourcing quanto a substituição preservam, porque uma alternativa que muda o acionamento muda o resistor e o projeto da carga. A matriz de LED é a introdução mais amigável ao registrador de deslocamento, e é a introdução que este guia usa para ensinar o resto.

Um cálculo prático de LED-resistor para o 74HC595

Um cálculo prático de LED-resistor para o 74HC595 é a pequena aritmética da qual o exemplo depende. Para uma alimentação de 5 volts, um LED vermelho de 2 volts e um alvo de 10 miliampères, o resistor é a alimentação menos a queda direta dividida pela corrente, 3 volts divididos por 0,01 ampère, 300 ohms, e o valor padrão de 330 ohms dá um valor um pouco mais escuro e seguro de 9 miliampères. Para uma alimentação de 3,3 volts e o mesmo LED, o resistor é 1,3 volts divididos por 0,01, 130 ohms, e o valor padrão de 150 ohms dá cerca de 8,7 miliampères. O cálculo escala com a cor do LED, um LED azul ou branco tem uma queda maior, e o projeto lê a tensão direta do datasheet do LED ao invés de da memória, e mantém a corrente abaixo da classificação do LED e do acionamento do registrador de deslocamento. O cálculo é o primeiro número do exemplo de LED, e é o número do qual tanto o brilho quanto a longevidade dependem.

Cascateando Dois Registradores de Deslocamento para 16 Saídas

Cascatear dois registradores de deslocamento 74HC595 é o passo de oito saídas para dezesseis, e é o padrão por trás dos displays maiores e dos bancos de saída maiores. A cascata conecta a saída serial do primeiro registrador, o pino QH que passa o bit deslocado, à entrada serial do segundo registrador, então o fluxo de bits passa por ambos os registradores em uma corrente. O microcontrolador desloca dezesseis bits, os primeiros oito passando para o segundo registrador e os próximos oito preenchendo o primeiro, e então pulsa o latch uma vez, e ambos os registradores apresentam suas dezesseis saídas em uma atualização limpa. O firmware desloca o byte mais significativo ou o menos significativo primeiro dependendo da ordem que o projeto quer, e a ordem é o pequeno detalhe que uma cascata mal conectada mostra como os LEDs aterrizando nas metades erradas. A cascata multiplica as saídas sem adicionar um único pino ao microcontrolador, e é a razão pela qual alguns pinos controlam uma matriz inteira de saídas, que é o valor definidor do registrador de deslocamento.

A cascata também analisa o tempo e o carregamento que a cadeia mais longa introduz. O clock que desloca a cadeia deve acionar ambos os registradores, e o tempo de subida do clock e o atraso de propagação do primeiro registrador adicionam um pequeno atraso ao segundo, que fica bem dentro das velocidades CMOS nas taxas de atualização típicas, e o caminho serial entre os registradores carrega os dados sem peças extras. O pulso de latch atualiza ambos os registradores de uma vez, então as dezesseis saídas mantêm seu estado entre as atualizações sem o glitch, e o bypass de alimentação e os retornos de terra servem a ambas as partes. A cascata é a prova prática da expansão do registrador de deslocamento, e é o padrão que a visão de sourcing trata como um único bloco, porque ambos os registradores vêm da mesma família e a mesma substituição se aplica a ambos, que é o link prático entre esta seção e a visão de substituição do guia.

Medindo e Solucionando Problemas do Registrador de Deslocamento

Medir o registrador de deslocamento na bancada é a confirmação de que o tempo e o caminho de dados funcionam, e executa uma sequência curta. Aprobe os dados seriais, o clock de deslocamento e a trava com o osciloscópio enquanto o firmware desloca um byte conhecido, e observe os dados mudarem nas bordas do clock, o pulso de latch mover as saídas, e os pinos de saída apresentarem o padrão, e o tempo medido contra a taxa de deslocamento do firmware confirma o circuito. Aprobe um único pino de saída enquanto desloca um padrão que alterna, para ver o comportamento do registrador claramente, e aprobe a saída serial de uma cascata para ver os dados fluindo para o segundo registrador. A medição é o árbitro do caminho de deslocamento, e o registro, as notas de forma de onda e a verificação do padrão, é a evidência de que o bloco funciona, que é a mesma disciplina que a série aplica a cada bloco digital.

A lista de solução de problemas para o registrador de deslocamento é curta e consistente. Se as saídas nunca atualizam, verifique a trava, porque uma trava que nunca é pulsada mantém as saídas antigas mesmo quando o registrador desloca, que é o erro mais comum de uma primeira placa. Se os LEDs errados acendem, verifique a ordem dos bits, a sequência MSB-versus-LSB que o firmware desloca, e a conexão em cascata, porque um QH desconectado para serial deixa o segundo registrador sem deslocar e o padrão caindo na metade errada. Se as saídas cintilam ou apresentam glitches, verifique a separação da trava do deslocamento, e se as saídas estão fracas, leia os resistores em série e o drive. Se nada aparecer, verifique a alimentação, o terra e o clock, porque um clock parado ou um output-enable flutuante, que deve ser conectado ao terra, mantém as saídas desligadas. A lista de solução de problemas é o livro-razão prático do exemplo trabalhado, e é a lista de verificação que um projetista mantém para a primeira placa com registrador de deslocamento, em uma peça única e em uma cascata alike.

O Lado do Firmware do Registrador de Deslocamento

O lado do firmware do registrador de deslocamento é a metade de software do bloco, e as duas escolhas de implementação que ele faz são o SPI hardware e o GPIO bit-banged. O hardware SPI desloca os dados automaticamente no clock hardware, com a polaridade do clock e a fase definidas pela configuração SPI, e o firmware escreve o byte e o periférico clocka para fora, que é o caminho rápido e de baixa CPU para um registrador que fica no barramento SPI. O GPIO bit-banged é a alternativa, o firmware alternando os pinos de dados e clock diretamente, um bit por passo, que funciona em qualquer pino e qualquer microcontrolador mas custa ciclos de CPU, e os dois são escolhidos pela plataforma e pela taxa de atualização. O pulso de latch, que move os dados deslocados para as saídas, é o mesmo em ambos, um GPIO alternado após o deslocamento completo, e a separação do latch do deslocamento é a razão pela qual as saídas não cintilam enquanto os bits fluem. O lado do firmware também lê a ordem dos bits, porque o byte que acende os LEDs pode ser deslocado most-significant ou least-significant first, e a ordem é uma convenção que o firmware e a fiação devem concordar, que é o pequeno detalhe de software que a solução de problemas de hardware frequentemente rastreia.

O firmware também é responsável pelo tempo que o bloco depende, porque o clock de deslocamento e a trava devem atender ao tempo do registrador e à taxa de atualização do projeto. Um byte deslocado na taxa do loop do firmware atualiza as saídas nessa taxa, e a cascata desloca dezesseis bits na mesma taxa, então o projeto lê a taxa de atualização contra a necessidade da aplicação, um display que atualiza a cinquenta hertz versus um banco de relés que atualiza raramente. O hardware SPI descarga o deslocamento de bits para o periférico e a CPU fica livre, e a versão bit-banged gasta os ciclos em cada bit, que é a troca de desempenho que o firmware faz. O lado do firmware é a conclusão do bloco registrador de deslocamento, e é a metade que a visão de sourcing herda inalterada, porque uma alternativa que corresponde aos pinos e ao tempo executa o mesmo firmware, que é o link prático entre o software e a substituição. O registrador de deslocamento é uma peça de hardware conduzida pelo firmware, e as duas metades juntas são o bloco que este guia construiu do pinout ao padrão.

Alternativas de CI Registrador de Deslocamento: A Visão de Sourcing

A visão de sourcing da alternativa de registrador de deslocamento é o fechamento prático, e é a mesma disciplina que a série usou. Um projeto que padroniza no 74HC595 ou no 74HC165 seleciona uma família que cada fornecedor e os fabricantes domésticos reproduzem na mesma pegada, então o sourcing pode mover-se pelo campo de fornecedores e manter dois fornecedores na mesma placa, que é a profundidade second-source que a comunidade sempre usou. A qualificação da alternativa executa a mesma revisão de três camadas, o package e o pinout, a alimentação, o clock e o drive, e as features especiais, e o teste na bancada em toda a faixa de temperatura, e a alternativa verificada é registrada ao lado da peça no BOM e no cross-reference. A padronização do registrador de deslocamento transforma a alternativa de um risco em uma opção de sourcing, e a opção é o valor que toda a comparação entrega. Um projetista que lê a alternativa de CI registrador de deslocamento desta forma seleciona a família, a direção e o fornecedor verificado, e a seleção é a resposta de trabalho que o schematic, o firmware e a placa aceitam.