Як я планую продукт довгого асортименту з мікроконтролером, який потребує тривалої підтримки?

Мені потрібно використовувати мікроконтролер в системі, яка повинна тривалий час працювати (без десятиліть) без великих змін. Щоб гарантувати, що завжди будуть запасні частини, мені потрібен мікроконтролер, який буде тривалий час вироблятися або вироблятися деякими виробниками в сумісному режимі бінарних програм та штифтів для інкапсуляції. Що я можу зробити, щоб мікроконтролер, який я вибрав, відповідав цим критеріям?

Додаток не потребує великих обчислювальних можливостей. Її метою є управління двигунами та іншими промисловими системами. Мікроконтролер з 8 біт, здатний змінювати стан близько 8-16 штифтів вводу-виводу з частотою 0,5-1 МГц. АЦП може бути цінним, але його можна замінити простим зовнішнім компаратором.

Виробники FPGA кажуть, що якщо ви використовуєте «м'яке ядро», тобто мікроконтролер, написаний на VHDL, то дизайн VHDL може бути реалізований на будь-якому майбутньому програмованому апараті FPGA, тим самим позбавляючи вас від ймовірності виходу будь-якого конкретного обладнання. виробництва.

Щоб придбати цей аргумент, вам потрібно буде припустити, що програмне забезпечення, яке програмується, буде доступне протягом вашого періоду часу (що, ймовірно), і надалі буде доступне у розмірах, витратах та напругах мікросхем, які відповідають вашому продукту (що мені здається важче вірити). Щоб використовувати цей підхід, вам доведеться погодитись, що вам може знадобитися зробити новий дизайн обладнання, щоб прийняти новий пакет, який начебто не перемагає ваш об'єкт без великих змін.

Мій підхід, і моя порада буде, щоб ізолювати вашу керуючу обробку від решти схеми на невеликій платі та визначити свій власний інтерфейс до неї, чим менше штифтів, тим краще. Можливо, SPI робить відповідний інтерфейс, або шинку для плетіння даних з шаблонами для читання / запису даних та адрес. Тоді якщо ваш обраний процесор застарілий протягом життя продукту, вам залишається лише переробити і протестувати невелику плату, а не велику дошку з життєво важливими аналоговими продуктами.

Програмуйте процесор управління на C. Розбийте свій код строго на загальний алгоритм та модулі апаратного інтерфейсу. Тоді, якщо окремі біти обладнання повинні змінитися, ви виділили перезапис на невелику кількість модулів і не повзаєте по всьому коду.

Виберіть відповідну напругу, я б волів, наприклад, 3,3 до 5 В.

Вибираючи невелику плату управління, ви можете зробити гірше, ніж вибрати фактор форми, який відповідає доступній платі Arduino або PIC для розробників. Тоді ваша розробка та складання прототипів отримують нову оцінку, і ви навіть можете почати низькочастотне виробництво з купленими модулями, перш ніж розробляти заміну меншої вартості.

Не забудьте врахувати надійність вашої ланцюга інструментів програмування. Якщо є обладнання для програмування спеціального призначення, воно також повинно тривати десятиліттями, і ви повинні мати можливість з ним поговорити. Уявіть, що вам доведеться викопати 20-30-річний ПК DOS та встановити карту ISA - не забудьте вибрати вручну лінії IRQ та DMA! Крім того, можливо, вам доведеться купувати дорогий нішевий продукт, який пропонує зворотну сумісність. Якщо вам може знадобитися змінити програмне забезпечення, пам’ятайте, що інструменти компілятора та бібліотеки також змінюються, часто набагато швидше, ніж апаратні.

Також врахуйте, скільки часу MCU потрібно функціонувати. Якщо ви хочете, щоб він мав гідні шанси працювати протягом багатьох десятиліть, вам слід врахувати такі речі, як збереження флеш-пам’яті та тривалий рівень відмов. Якщо ви збираєтеся міняти чіп кожні ~ 15 років, це не така вже велика проблема. Виробники повинні мати цю інформацію. Замість того, щоб виходити дешево, ви можете подивитися на MCU, розроблені для критично важливих для безпеки програм, таких як аерокосмічна та автомобільна техніка. Вони часто поставляються із надлишковим обладнанням та гарантіями кращої якості.

Одним із варіантів може бути зберігання власних запчастин. Якщо ви купуєте достатньо, можливо, вам вдасться отримати MCU за допомогою власного ПЗУ-маски і взагалі уникнути проблеми програмування / збереження даних.

Переконайтесь, що все дуже добре зафіксовано. Сам MCU, програмне забезпечення, розподіл пам'яті, набір інструкцій процесора, всі електричні інтерфейси, технічні характеристики тощо.

Розгляньте відповідь user44635 серйозно. Що станеться, якщо ваш запасний запас висохне через 30 років, а будь-які розумні заміни мають усі виводи 1,8 В? Або найстаріші чіпи, у яких ви можете знайти 32-розрядні процесори ARM (які починають пожирати 8-бітний ринок)? Окрема плата дає вам можливість додавати регулятори напруги, перемикачі рівня та інше обладнання інтерфейсу, якщо трапиться найгірше.

Хоча деякі виробники мають кращі результати, ніж інші, тривалий термін експлуатації виробу проти застаріння критичних компонентів вирішується на рівні операцій, а не на рівні схеми.

Проводьте постійний прогноз кількості мікроконтролерів, які вам знадобляться. Контроль ланцюга поставок. Коли виробник оголошує статус NRND, ви - або ваші операції - повинні колючи вухами. Коли виробник оголосить про майбутнє застарівання, вони дадуть право останнього замовлення . Ви закуповуєте кількість, яку ви передбачили, і зберігаєте у вогнетривкій шафі.

Це не рідкість у сертифікованих галузях, таких як медичний пристрій, авіоніка, захист. Я бачив, як люди роблять це. Наприклад, постачальник OEM X виробляє модулі WiFi для медичного обладнання. Модуль використовує звичайний цивільний ванільний SoC для WiFi. SoC виробляється Broadcom для споживчого ринку. Очікується, що SoC залишиться у виробництві лише рік-два. Постачальник OEM X знає про цю динаміку. Вони закуповують 10 років вартістю цих SoC. Постачальник OEM X стягує премію за частину із гарантованим довгим терміном експлуатації виробу. Клієнти компанії OEM відкладають дорогу переатестацію свого товару.

Зазвичай пристрої, які потребують тривалої підтримки, виготовляються у відносно невеликій кількості.

Альтернативний підхід - використовувати найзагальнішу частину, яку ви можете знайти, а для MCU - це 8051 та його варіанти. Для цього існує багато джерел, навіть клон з відкритим кодом з м'яким ядром з відкритим кодом, інструменти розробки доступні для будь-якої платформи від DOS до Windows 10. Хоча Microchip похвальний за його зобов'язання, неможливо передбачити корпоративний апетит до злиття та придбання і його вплив на продуктові лінії та PIC має лише одне джерело.

Мікрочіп - це, мабуть, найкращий вибір, якщо вам потрібні деталі, сумісні з штифтами Вони були дуже повільними, щоб повністю вийти на пенсію навіть з повільно продаються продуктами, такими як серія OTP 17, і, як каже Олін, Сангі висловив корпоративну філософію щодо підтримки поставок за допомогою буму та поривів, а також постійної доступності деталей, що також дуже важлива (частина, яку ви не можете отримати протягом 52 тижнів, як це траплялося з деякими з нас із постачальниками, такими як M * t **** a, також може бути повністю припинена). Часткове застарівання може бути спричинене падінням продажів, але також зміни в процесі є фактором. Microchip володіє своїми власними камерами і може накопичувати фішки у вафельній формі, навіть якщо вони виходять з процесу. Компанії Fabless повинні використовувати будь-які процеси, з яких вони можуть виходити з ливарних виробництв.

Однозначно уникайте чогось модного - незвично знайти частини, які є EOL через кілька років. Важко підрахувати, але не можна очікувати, що частини, які використовуються в мобільних телефонах, існуватимуть так довго. Частина, яка існує вже 5 років і продається в обсягах стабільній і широкій клієнтській базі (а не лише 3 виробника планшетів), є кращою ставкою, ніж новий чіп, який зараз користується великим попитом, незважаючи на те, що пройшов 5 років термін експлуатації продукту вже. Що стосується деталей, які потребують кваліфікаційного тестування (наприклад, тестування на випромінювання) і навіть зміни упаковки можуть поставити під загрозу це, можливо, ви зможете зробити покупку на все життя.

На краще чи гірше, є дуже мало деталей мікроконтролерів, які мають справжнє друге джерело, а ті, що роблять (наприклад, основні деталі ye olde 8051) - не все, що привабливо за продуктивністю чи вартістю.

Я б запропонував розглянути цілий процес проектування з двома досить схожими частинами (наприклад, двома чіпами ARM аналогічного типу ядра), але від різних виробників і кваліфікувати обидві . Це додасть лише невелику суму до загальної вартості, якщо все це буде зроблено наперед, але це дасть набагато кращу впевненість у подальшому постачанні. Мінусом є те, що кожна редакція вимагає тестування обох частин, і залежно від того, хто буде обраний як основний джерело, буде мати більше історій поля.

Найпростіше рішення, повинно мати достатнє кількість запасних частин , що зберігаються , щоб забезпечити тривалість часу , необхідного. Якщо ваша частина має MTTF 10 років, і вам потрібно надати підтримку протягом 100 років, вам потрібно зберігати 10 з них. Якщо вам потрібно надати цю підтримку на 100 "станцій", тоді вам потрібно всього 1000. Щоб ці частини були доступні у разі потреби, вам очевидно потрібно зберігати їх у різних "безпечних" місцях. Якщо вартість цього «страхового полісу» є розумною, ви можете подвоїти його та подбати про будь-які несподівані збої.