Perché esiste anche attivo basso?

Nella mia carriera ho spesso incontrato segnali attivi in ​​basso (il reset è il più comune). Ho anche visto interfacce in cui tutti i segnali di controllo sono attivamente bassi.

Per me, questo è molto poco intuitivo e confuso. Perché c'è mai la necessità di utilizzare attivamente basso? È semplicemente storico o ci sono preoccupazioni sul conteggio dei gate / potenza che lo spiegano?

Nei progetti digitali storici, i segnali attivi bassi verrebbero utilizzati ogni volta che il loro uso consentirebbe di ridurre il numero di porte in un progetto e quindi ridurre il costo del circuito. Posso immaginare che fosse ancora più comune nei progetti IC che nella logica discreta, perché tutta la logica era essenzialmente costruita da porte invertenti (NAND), ma non ho esperienza personale in quella zona.

Quel livello di ottimizzazione è raramente necessario oggi, o almeno è fatto automaticamente dagli strumenti di sintesi in modo che sia trasparente per il progettista. Come hai notato, ci sono solo pochi casi in cui i segnali attivi bassi sono ancora visti molto comunemente.

Un vantaggio di un segnale basso attivo per funzioni come reset e interruzioni è che è molto semplice creare una logica "cablata OR" per un segnale basso attivo semplicemente usando le uscite open collector .

Cioè, se ci sono molti circuiti diversi che devono essere in grado di causare un reset o un interrupt, ognuno di essi può semplicemente avere un'uscita open collector collegata al filo ~ RESET o ~ INT. Quindi, ognuno di essi può abbassare la linea e causare la risposta appropriata senza la necessità di alcuna logica aggiuntiva per combinare i segnali.

Nelle famiglie logiche come il TTL un terminale aperto viene interpretato come Alto, poiché dipende dalla logica di affondamento corrente per rilevare un ingresso zero logico.

La progettazione di un pin attivo basso assicura che sia funzionale se e solo se viene applicato uno stato logico intenzionale, ad es. per evitare condizioni di input fluttuanti ambigue.

Inoltre, in questa domanda è stato risposto un caso speciale di RESET .

Il vantaggio principale del basso attivo è la sicurezza .

È ampiamente utilizzato nel mondo C&I in situazioni in cui un segnale perso sarebbe devastante . Un esempio sarebbe il livello dell'acqua di una caldaia basso, un altro sarebbe un arresto di emergenza, un altro sarebbe la bassa pressione del carburante. Se si verifica uno di questi eventi, è necessario arrestare la macchina.

Se il sistema utilizzava l'attivo alto e lo strumento si rompeva o un cavo di segnale fosse danneggiato, il controller non avrebbe mai saputo che c'era un problema. Se il sistema utilizza un livello basso attivo e lo strumento si è rotto o un cavo di segnale è stato danneggiato, il sistema risponderebbe allo stesso modo in cui verrebbe attivato lo strumento.

I segnali attivi bassi sono più tolleranti al rumore in alcune famiglie logiche, in particolare il vecchio TTL.

Un segnale TTL elevato deve essere almeno 2,8 V in uscita e può arrivare a 2,0 V in entrata. Ciò lascia un margine di 0,8 V per caduta di tensione e rumore. E un resistore pullup all'alimentazione a 5 V può essere aggiunto per un margine aggiuntivo.

Un segnale TTL basso non deve essere più di 0,4 V in uscita e può arrivare a 0,8 V in entrata. Ciò lascia solo 0,4 V di margine per la caduta di tensione e il rumore.

È possibile utilizzare entrambi i livelli per rappresentare uno stato logico. Ma ha senso scegliere il livello più tollerante al rumore per lo stato in cui il segnale trascorrerà più tempo.

Molti segnali trascorrono quasi tutto il loro tempo inattivi. Pertanto, è consigliabile utilizzare il livello basso soggetto a rumore per rappresentare lo stato attivo che si verifica di rado e il livello più alto immune al rumore per rappresentare lo stato inattivo che si verifica frequentemente.

I segnali logici hanno due stati. Quale prendere in considerazione o meno o utilizzare per comunicare o meno dipende totalmente da te. Non c'è niente di più giusto nell'essere alti o veri che bassi.

Il fatto che non sia intuitivo per te è irrilevante quando si progetta un sistema. Potresti pensare in alto che dovrebbe indicare vero, ma potrebbe essere completamente il contrario per qualcun altro. I bravi ingegneri cercano di fare ciò che ha senso, non impiccarsi su punti religiosi. A volte non importa, quindi puoi scegliere qualunque sia la tua preferenza. A volte è importante.

Ad esempio, poiché è conveniente avere circuiti che devono comunicare condividono una rete comune che di solito chiamiamo terra, e la maggior parte dei circuiti logici si è evoluta per richiedere un rifornimento positivo (pensaci, potrebbe anche essere stato il contrario) , i segnali logici saranno generalmente a terra o al livello di alimentazione positivo. Diciamo che devi guidare un ingresso digitale da un pulsante normalmente aperto. Soprattutto se quel pulsante è montato fisicamente non proprio sul circuito, è conveniente legare un lato del pulsante a terra. Ciò significa che l'altro lato verrà portato a terra quando si preme il pulsante. Ciò crea intrinsecamente una logica negativa, il che significa che un basso indica premuto e un alto (con un pullup passivo) significa rilasciato. Sarebbe sciocco aggiungere un inverter solo per motivi religiosi se questa linea andasse in un microcontrollore. Il firmware nel micro può gestire entrambe le polarità che rappresentano presse, quindi oltre a saturare una superstizione, l'inverter sarebbe solo uno spreco di spazio, energia e costi.