Как я планирую продукт с большим диапазоном с микроконтроллером, который нуждается в долгосрочной поддержке?

Мне нужно использовать микроконтроллер в системе, которая должна работать без значительных изменений в течение длительного времени (десятилетия). Чтобы гарантировать, что всегда будут запасные части, мне нужен микроконтроллер, который будет долгое время производиться или производиться некоторыми производителями совместимым образом с микропрограммным бинарным и инкапсуляционным контактами. Что я могу сделать, чтобы микроконтроллер, который я выбрал, соответствовал этим критериям?

Приложение не требует больших вычислительных мощностей. Его целью является управление двигателями и другими промышленными системами. Микроконтроллер из 8 бит, способный изменять состояние примерно 8-16 выводов ввода-вывода на частоте 0,5-1 МГц, в порядке. АЦП может быть ценным, но может быть заменен простым внешним компаратором.

Производители ПЛИС говорят, что если вы используете «мягкое ядро», то есть микроконтроллер, написанный на VHDL, то дизайн VHDL может быть реализован на любом будущем программируемом оборудовании ПЛИС, что освобождает вас от вероятности выхода какого-либо конкретного компонента оборудования. производства.

Чтобы купить этот аргумент, вам нужно будет предположить, что программируемое оборудование будет по-прежнему доступно в течение вашего промежутка времени (что вероятно), и будет по-прежнему доступно с размерами чипов, затратами и напряжением, которые подойдут вашему продукту (что мне труднее верить). Чтобы использовать этот подход, вы должны будете согласиться с тем, что вам может потребоваться создать новый аппаратный дизайн, чтобы принять новый пакет, который как бы побеждает ваш объект без существенных изменений.

Мой подход и мой совет заключаются в том, чтобы изолировать вашу управляющую обработку от остальной схемы на небольшой плате и определить собственный интерфейс к ней, чем меньше контактов, тем лучше. Возможно, SPI создает подходящий интерфейс или небольшую шину с данными для чтения / записи и адресными стробами. Затем, если выбранный вами процессор устареет в течение срока службы продукта, вам нужно будет только перепроектировать и протестировать небольшую плату, а не большую плату с жизненно важными функциями аналогового продукта.

Запрограммируйте управляющий процессор на C. Разделите ваш код строго на общий алгоритм и модули аппаратного интерфейса. Затем, если нужно заменить определенные биты аппаратного обеспечения, вы изолировали переписывание для небольшого числа модулей и не сканировали весь код.

Выберите подходящее напряжение, например, от 3,3 до 5 В.

Когда вы выбираете свою маленькую панель управления, вы можете сделать хуже, чем выбрать форм-фактор, соответствующий доступной плате разработчиков Arduino или PIC. Тогда ваша разработка и создание прототипа станут успешными, и вы даже можете начать низкоуровневое производство с купленными модулями, прежде чем разрабатывать более дешевую замену.

Не забудьте оценить надежность вашего инструментария программирования. Если есть специальное программирующее оборудование, оно также должно работать в течение десятилетий, и вы должны иметь возможность с ним разговаривать. Представьте, что вам нужно откопать 20-30-летний компьютер DOS и установить ISA-карту - не забудьте вручную выбрать линии IRQ и DMA! С другой стороны, вам, возможно, придется купить дорогой нишевый продукт, который предлагает обратную совместимость. Если вам может потребоваться изменить программное обеспечение, помните, что инструменты и библиотеки компилятора также меняются, часто намного быстрее, чем оборудование.

Также подумайте, как долго MCU должен функционировать. Если вы хотите, чтобы он имел достойные шансы на запуск в течение многих десятилетий, вам необходимо учитывать такие вещи, как сохранение флэш-памяти и длительный процент отказов. Если вы собираетесь менять чип каждые ~ 15 лет, это не такая большая проблема. Производители должны иметь эту информацию. Вместо того, чтобы обходиться дешево, вы можете взглянуть на микроконтроллеры, разработанные для критически важных приложений, таких как аэрокосмическая или автомобильная. Они часто поставляются с избыточным оборудованием и лучшими гарантиями качества.

Одним из вариантов может быть хранение ваших собственных запасных частей. Если вы купите достаточно, вы сможете получить MCU с ПЗУ с пользовательской маской и вообще избежать проблемы программирования / сохранения данных.

Убедитесь, что все очень хорошо задокументировано. Сам MCU, программное обеспечение, распределение памяти, набор команд CPU, все электрические интерфейсы, спецификации и т. Д.

Внимательно отнеситесь к ответу пользователя 44635. Что произойдет, если ваш запас запасных частей иссякнет за 30 лет, и у всех разумных замен будет 1,8 В? Или самые старые чипы, которые вы можете найти, имеют 32-битные процессоры ARM (которые начинают поглощать 8-битный рынок)? Отдельная плата дает вам возможность добавить регуляторы напряжения, регуляторы уровня и другое интерфейсное оборудование, если случится худшее.

В то время как у некоторых производителей показатели лучше, чем у других, длительный срок службы продукта по сравнению с устареванием критических компонентов рассматривается на уровне эксплуатации, а не на уровне проектирования схем.

Ведите постоянный прогноз количества необходимых вам микроконтроллеров. Контролировать цепочку поставок. Когда производитель объявляет о статусе NRND, вы - или ваши операции - должны колоть уши. Когда производитель объявляет о предстоящем устаревании, они дадут вам право последнего заказа . Вы приобретаете количество, которое вы прогнозировали, и храните во взрывозащищенном шкафу.

Это не редкость в сертифицированных отраслях, таких как медицинское оборудование, авионика, оборона. Я видел, как люди делают это. Например, поставщик OEM X производит модули WiFi для медицинского оборудования. Модуль использует обычный гражданский ванильный SoC для WiFi. SoC производится Broadcom для потребительского рынка. Ожидается, что SoC останется в производстве только год или два. Поставщик OEM X знает об этой динамике. Они приобретают эти SoC на 10 лет. OEM-поставщик X взимает премию за деталь с гарантированным долгим сроком службы. Клиенты OEM предотвращают дорогостоящую повторную сертификацию своего продукта.

Как правило, устройства, которые требуют длительной поддержки, изготавливаются в относительно небольших количествах.

Альтернативный подход состоит в том, чтобы использовать наиболее общую часть, которую вы можете найти, и в случае с MCU это 8051 и его варианты. Для этого есть много источников, даже клон с мягким ядром с открытым исходным кодом, инструменты разработки доступны для любой платформы от DOS до Windows 10. Хотя Microchip заслуживает похвалы за его приверженность, предсказать корпоративный аппетит к слияниям и поглощениям невозможно. и его влияние на продуктовые линейки и ПОС имеет только один источник.

Микрочип, вероятно, ваш лучший выбор, если вам нужны контакты, совместимые по штырьку. Они очень медленно уходят в отставку даже в отношении медленно продаваемых продуктов, таких как серия OTP 17, и, как говорит Олин, Sanghi выразил корпоративную философию поддержания поставок путем бума и спада, а также постоянной доступности запчастей, что также очень важно (часть, которую вы не можете получить в течение 52 недель, как это случилось с некоторыми из нас с такими поставщиками, как M * t **** a, также могла бы быть полностью прекращена). Частичное устаревание может быть вызвано падением продаж, но также и изменения в процессе являются фактором. Microchip владеет своими собственными фабриками и может накапливать чипы в вафельной форме, даже если они откажутся от процесса. Компании Fabless должны использовать любые процессы, которые они могут получить от литейных заводов.

Определенно избегайте чего-то модного - нет ничего необычного в том, чтобы найти запчасти EOL через несколько лет. Трудно дать количественную оценку, но не стоит ожидать, что детали, которые используются в сотовых телефонах, будут вокруг всего этого времени. Компонент, который существует уже 5 лет и продается в больших объемах стабильной и широкой клиентской базе (не только 3 производителям планшетов), является лучшим выбором, чем новый чип, который сейчас пользуется большим спросом, несмотря на то, что через 5 лет срок службы продукта уже В случае деталей, которые требуют квалификационных испытаний (таких как радиационные испытания) и даже изменений в упаковке, это может поставить под угрозу, вы можете сделать пожизненную покупку.

Хорошо это или плохо, очень мало частей микроконтроллера, у которых есть истинный второй источник, и те, которые имеют (такие как основные компоненты Yeolde 8051), не так уж привлекательны с точки зрения производительности или стоимости.

В качестве стандартного предложения я бы предложил рассмотреть возможность прохождения всего процесса проектирования с двумя достаточно похожими деталями (например, двумя чипами ARM с одинаковым типом ядра), но от разных производителей, и квалифицировать оба . Это только добавило бы небольшую сумму к общей стоимости, если бы все было сделано заранее, но это дало бы гораздо большую уверенность в продолжении поставок. Недостатком является то, что каждая ревизия требует тестирования обеих частей, и в зависимости от того, какой из источников будет выбран в качестве первоисточника, будет больше истории полей.

Самое простое решение - это хранить достаточно запасных частей, чтобы обеспечить необходимое время. Если MTTF вашей детали имеет срок 10 лет, и вам необходимо обеспечить поддержку в течение 100 лет, вам необходимо сохранить 10 из них. Если вам необходимо предоставить эту поддержку 100 «станциям», то вам нужно всего 1000. Чтобы эти детали были доступны при необходимости, вам, очевидно, нужно хранить их в различных «безопасных» местах. Если стоимость этого «страхового полиса» является разумной, вы можете удвоить его, чтобы позаботиться о любых неожиданных неудачах.