ฉันจะวางแผนผลิตภัณฑ์ระยะยาวด้วยไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ต้องการการสนับสนุนระยะยาวได้อย่างไร

ฉันต้องใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์บนระบบที่ต้องทำงานต่อไปโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่เป็นเวลานาน (หลายทศวรรษ) เพื่อให้แน่ใจว่าจะมีชิ้นส่วนอะไหล่อยู่เสมอฉันต้องการไมโครคอนโทรลเลอร์ที่จะผลิตหรือผลิตในระยะยาวโดยผู้ผลิตบางรายในไบนารีไบร์ท ฉันจะทำอย่างไรเพื่อให้แน่ใจว่าไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ฉันเลือกนั้นมีคุณสมบัติตรงตามเกณฑ์เหล่านี้?

แอปพลิเคชันไม่ต้องการพลังการประมวลผลมาก เป้าหมายคือเพื่อควบคุมมอเตอร์และระบบอุตสาหกรรมอื่น ๆ ไมโครคอนโทรลเลอร์ขนาด 8 บิตสามารถเปลี่ยนสถานะของหมุดประมาณ 8-16 IO ที่ความถี่ 0.5-1 MHz ได้ ADC อาจมีค่า แต่สามารถแทนที่ด้วยเครื่องมือเปรียบเทียบภายนอกอย่างง่าย

ผู้ผลิต FPGA กล่าวว่าถ้าคุณใช้ 'ซอฟต์คอร์' นั่นคือไมโครคอนโทรลเลอร์ที่เขียนด้วย VHDL ดังนั้นการออกแบบ VHDL สามารถนำไปใช้กับฮาร์ดแวร์ FPGA ที่สามารถตั้งโปรแกรมได้ในอนาคต ของการผลิต

ในการซื้ออาร์กิวเมนต์นั้นคุณจะต้องสมมติว่าฮาร์ดแวร์ที่ตั้งโปรแกรมได้จะยังคงมีอยู่ในช่วงเวลาของคุณ (ซึ่งน่าจะเป็น) และจะยังคงมีอยู่ในขนาดชิปต้นทุนและแรงดันไฟฟ้าที่จะเหมาะสมกับผลิตภัณฑ์ของคุณ ที่จะเชื่อ) ในการใช้วิธีการนี้คุณจะต้องยอมรับว่าคุณอาจต้องออกแบบฮาร์ดแวร์ใหม่เพื่อรับแพคเกจใหม่ซึ่งค่อนข้างเอาชนะวัตถุของคุณโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญ

แนวทางของฉันและคำแนะนำของฉันคือการแยกการควบคุมการประมวลผลของคุณออกจากส่วนที่เหลือของวงจรบนกระดานขนาดเล็กและกำหนดส่วนต่อประสานของคุณเอง บางที SPI อาจสร้างอินเทอร์เฟซที่เหมาะสมหรือบัส nybble ที่มีข้อมูลการอ่าน / เขียนและ strobe ที่อยู่ จากนั้นหากโปรเซสเซอร์ที่คุณเลือกล้าสมัยในช่วงอายุการใช้งานผลิตภัณฑ์คุณจะต้องออกแบบและทดสอบบอร์ดขนาดเล็กแทนที่จะเป็นบอร์ดขนาดใหญ่ที่มีฟังก์ชั่นผลิตภัณฑ์อะนาล็อกที่สำคัญ

ตั้งโปรแกรมตัวประมวลผลควบคุมใน C. แบ่งรหัสของคุณเป็นอัลกอริธึมทั่วไปและโมดูลส่วนต่อประสานฮาร์ดแวร์อย่างเคร่งครัด จากนั้นถ้าฮาร์ดแวร์ชิ้นใดชิ้นหนึ่งมีการเปลี่ยนแปลงคุณได้แยกการเขียนใหม่เป็นโมดูลจำนวนน้อยและไม่ได้ตระเวนไปทั่วรหัสของคุณ

เลือกแรงดันไฟฟ้าที่เหมาะสมฉันต้องการ 3.3v ถึง 5v เป็นต้น

เมื่อคุณเลือกบอร์ดควบคุมขนาดเล็กคุณสามารถทำได้แย่กว่าการเลือกฟอร์มแฟคเตอร์ที่ตรงกับบอร์ด Arduino หรือ PIC dev ที่มีอยู่ จากนั้นการพัฒนาและการสร้างต้นแบบของคุณจะได้รับข้อมูลที่ถูกต้องและคุณสามารถเริ่มต้นการผลิตที่มีราคาต่ำด้วยโมดูลที่ซื้อก่อนที่จะออกแบบการเปลี่ยนต้นทุนที่ต่ำ

อย่าลืมพิจารณาความน่าเชื่อถือของเครื่องมือการเขียนโปรแกรมของคุณ หากมีฮาร์ดแวร์การเขียนโปรแกรมวัตถุประสงค์พิเศษมันต้องมีอายุการใช้งานนานหลายสิบปีและคุณต้องสามารถพูดคุยกับมันได้ ลองนึกภาพว่าต้องขุด DOS PC อายุ 20-30 ปีและติดตั้งการ์ด ISA อย่าลืมเลือก IRQ และ DMA ด้วยตนเอง! อีกวิธีหนึ่งคุณอาจต้องซื้อผลิตภัณฑ์เฉพาะที่มีราคาแพงซึ่งให้ความเข้ากันได้แบบย้อนหลัง หากคุณอาจจำเป็นต้องปรับเปลี่ยนซอฟต์แวร์โปรดจำไว้ว่าเครื่องมือและไลบรารีคอมไพเลอร์ก็เปลี่ยนแปลงเช่นกันซึ่งเร็วกว่าฮาร์ดแวร์มาก

และพิจารณาระยะเวลาที่ MCU ต้องการทำงาน หากคุณต้องการให้มีโอกาสที่ดีในการทำงานมานานหลายสิบปีคุณต้องพิจารณาสิ่งต่าง ๆ เช่นการเก็บข้อมูลหน่วยความจำแฟลชและอัตราความล้มเหลวในระยะยาว หากคุณกำลังจะเปลี่ยนชิปทุก ๆ 15 ปีนั่นไม่ใช่ปัญหาใหญ่โต ผู้ผลิตควรมีข้อมูลนี้ แทนที่จะดูราคาถูกคุณอาจดู MCU ที่ออกแบบมาสำหรับแอปพลิเคชันที่สำคัญต่อความปลอดภัยเช่นการบินและอวกาศหรือยานยนต์ พวกเขามักจะมาพร้อมกับฮาร์ดแวร์ที่ซ้ำซ้อนและรับประกันคุณภาพที่ดีกว่า

ทางเลือกหนึ่งอาจจะเก็บอะไหล่ของคุณเอง หากคุณซื้อเพียงพอคุณอาจได้รับ MCU พร้อมมาส์กแบบกำหนดเองและหลีกเลี่ยงปัญหาการเขียนโปรแกรม / ข้อมูลทั้งหมด

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเอกสารทุกอย่างดีมาก MCU ตัวเองซอฟต์แวร์การจัดสรรหน่วยความจำชุดคำสั่ง CPU อินเทอร์เฟซไฟฟ้าข้อกำหนดและอื่น ๆ ทั้งหมด

พิจารณาคำตอบที่จริงจังของผู้ใช้ จะเกิดอะไรขึ้นหากการจัดหาชิ้นส่วนทดแทนของคุณแห้งใน 30 ปีและการทดแทนที่สมเหตุสมผลทั้งหมดมี 1.8V IOs? หรือชิปที่เก่าแก่ที่สุดที่คุณสามารถพบได้ทั้งหมดมีซีพียู ARM แบบ 32 บิต (ซึ่งเริ่มจะกลืนตลาด 8 บิต)? บอร์ดแยกต่างหากช่วยให้คุณมีตัวเลือกในการเพิ่มตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าตัวปรับระดับและฮาร์ดแวร์อินเตอร์เฟสอื่น ๆ หากเกิดเหตุการณ์ที่เลวร้ายที่สุด

ในขณะที่ผู้ผลิตบางรายมีประวัติที่ดีกว่าผู้ผลิตรายอื่นอายุการใช้งานยาวนานกับความล้าสมัยของส่วนประกอบที่สำคัญได้รับการกล่าวถึงในระดับการปฏิบัติงานมากกว่าระดับการออกแบบวงจร

รักษาการคาดการณ์อย่างต่อเนื่องเกี่ยวกับปริมาณของไมโครคอนโทรลเลอร์ที่คุณต้องการ ตรวจสอบห่วงโซ่อุปทาน เมื่อผู้ผลิตประกาศสถานะ NRND คุณ - หรือการปฏิบัติการของคุณ - ควรเจาะหู เมื่อผู้ผลิตประกาศล้าสมัยที่จะเกิดขึ้นพวกเขาจะให้สิทธิของการสั่งซื้อที่ผ่านมา คุณจัดหาปริมาณที่คุณคาดการณ์ไว้และเก็บไว้ในตู้ป้องกันไฟ

นี่ไม่ใช่เรื่องแปลกในอุตสาหกรรมที่ได้รับการรับรองเช่นอุปกรณ์การแพทย์ avionics การป้องกัน ฉันเคยเห็นคนทำสิ่งนี้ ตัวอย่างเช่นผู้ผลิต OEM X ผลิตโมดูล WiFi สำหรับฟิลด์อุปกรณ์ทางการแพทย์ โมดูลนี้ใช้ SoC วานิลลาพลเรือนธรรมดาสำหรับ WiFi SoC นั้นผลิตโดย Broadcom สำหรับตลาดผู้บริโภค SoC คาดว่าจะอยู่ในการผลิตเพียงหนึ่งหรือสองปี ผู้ผลิต OEM X ตระหนักถึงพลวัตนี้ พวกเขาจัดหา 10 ปีมูลค่าของ SoC เหล่านี้ ผู้ผลิต OEM X คิดค่าบริการระดับพรีเมี่ยมสำหรับชิ้นส่วนที่มีอายุการใช้งานยาวนาน ลูกค้า OEM เจาะทะลุออกค่าใช้จ่ายการรับรองผลิตภัณฑ์ของพวกเขาอีกครั้ง

โดยปกติแล้วอุปกรณ์ที่ต้องการการสนับสนุนระยะยาวจะผลิตในปริมาณที่ค่อนข้างน้อย

อีกวิธีหนึ่งคือการใช้ชิ้นส่วนทั่วไปที่คุณสามารถหาได้และในกรณีของ MCU นั้นคือ 8051 และชุดตัวเลือกต่างๆ แม้จะเป็นซอฟต์คอร์คอเรนซอฟต์โอเพนซอร์ซมีเครื่องมือในการพัฒนาสำหรับแพลตฟอร์มใด ๆ จากดอสจนถึง Windows 10 ในขณะที่ไมโครชิพน่ายกย่องสำหรับความมุ่งมั่นของตนมันเป็นไปไม่ได้ และผลกระทบต่อสายผลิตภัณฑ์และ PIC มีแหล่งข้อมูลเดียวเท่านั้น

Microchip น่าจะเป็นทางเลือกที่ดีที่สุดของคุณหากคุณต้องการชิ้นส่วนที่ใช้งานร่วมกับพินได้ พวกเขาช้ามากที่จะเกษียณอย่างเต็มที่แม้กระทั่งผลิตภัณฑ์ที่ขายช้าเช่น OTP 17 series และตามที่แลงกล่าวว่า Sanghi ได้แสดงปรัชญาขององค์กรในการรักษาอุปทานผ่านความเฟื่องฟูและหน้าอกรวมถึงอะไหล่ที่มีอยู่อย่างต่อเนื่อง สำคัญมาก (ส่วนที่คุณไม่สามารถได้รับเป็นเวลา 52 สัปดาห์เช่นเดียวกับที่เกิดขึ้นกับเราบางคนกับซัพพลายเออร์เช่น M * t **** a อาจถูกยกเลิกไปโดยสิ้นเชิง) ส่วนล้าสมัยสามารถถูกเรียกใช้โดยยอดขายลดลง แต่ยังมีการเปลี่ยนแปลงกระบวนการเป็นปัจจัย Microchip เป็นเจ้าของ fabs ของตัวเองและสามารถสะสมชิปในรูปแบบเวเฟอร์แม้ว่าพวกเขาจะออกจากกระบวนการ บริษัท Fabless ต้องใช้กระบวนการใดก็ได้ที่พวกเขาสามารถหาได้จาก Foundrys

หลีกเลี่ยงอะไรที่อินเทรนด์อย่างแน่นอน - มันไม่ใช่เรื่องแปลกที่จะหาชิ้นส่วนที่เป็น EOL หลังจากไม่กี่ปี เป็นการยากที่จะหาปริมาณ แต่ชิ้นส่วนที่ใช้ในโทรศัพท์มือถือนั้นคาดว่าจะไม่อยู่ในระยะเวลาที่ยาวนาน ส่วนที่มีมานานประมาณ 5 ปีและขายในปริมาณที่ฐานลูกค้าที่มั่นคงและกว้าง (ไม่ใช่เพียงผู้ผลิตแท็บเล็ต 3) เป็นเดิมพันที่ดีกว่าชิปใหม่ที่อยู่ในความต้องการสูงในขณะนี้แม้จะ 5 ปีผ่าน อายุการใช้งานผลิตภัณฑ์แล้ว ในกรณีของชิ้นส่วนที่ต้องผ่านการทดสอบคุณสมบัติ (เช่นการทดสอบรังสี) และแม้กระทั่งการเปลี่ยนแปลงบรรจุภัณฑ์อาจส่งผลเสียต่อคุณอาจจะซื้อชีวิต

ดีขึ้นหรือแย่ลงมีชิ้นส่วนไมโครคอนโทรลเลอร์เพียงไม่กี่ตัวที่มีแหล่งกำเนิดที่สองจริงและชิ้นส่วนที่ทำ (เช่นชิ้นส่วนหลัก 8051 ของเจ้าเก่า) ไม่ใช่สิ่งที่น่าสนใจในด้านประสิทธิภาพหรือราคา

ในฐานะที่เป็นข้อเสนอแนะนอกกรอบฉันขอแนะนำให้พิจารณากระบวนการออกแบบทั้งหมดโดยมีสองส่วนที่ค่อนข้างคล้ายกัน (เช่นชิป ARM สองตัวที่มีแกนหลักคล้ายกัน) แต่มาจากผู้ผลิตที่แตกต่างกันและมีคุณสมบัติทั้งสองอย่าง นั่นจะเพิ่มจำนวนเล็กน้อยลงในค่าใช้จ่ายทั้งหมดหากทำล่วงหน้าทั้งหมด แต่จะให้ความมั่นใจที่ดีขึ้นของการจัดหาอย่างต่อเนื่อง ข้อเสียคือการแก้ไขทุกครั้งต้องมีการทดสอบทั้งสองส่วนและสิ่งใดก็ตามที่ได้รับเลือกเป็นแหล่งข้อมูลหลักจะมีประวัติภาคสนามมากขึ้น

ง่ายวิธีการแก้ปัญหาคือการมีพออะไหล่ชิ้นส่วนที่เก็บไว้เพื่อให้ความยาวของเวลาที่จำเป็น หากส่วนของคุณมี MTTF เป็นเวลา 10 ปีและคุณต้องให้การสนับสนุนเป็นเวลา 100 ปีคุณจะต้องเก็บ 10 ส่วนไว้ หากคุณต้องการให้การสนับสนุนนี้กับ 100 "สถานี" คุณต้องมีทั้งหมด 1,000 เพื่อให้มั่นใจว่าชิ้นส่วนเหล่านี้พร้อมใช้งานเมื่อจำเป็นคุณต้องเก็บชิ้นส่วนเหล่านี้ไว้ในตำแหน่ง "ปลอดภัย" ต่างๆ หากค่าใช้จ่ายของ "นโยบายการประกัน" นี้สมเหตุสมผลคุณอาจต้องการเพิ่มเป็นสองเท่าเพื่อดูแลความล้มเหลวที่ ไม่คาดคิด