장기 지원이 필요한 마이크로 컨트롤러로 장거리 제품을 어떻게 계획합니까?

오랜 시간 동안 큰 변화없이 작동 해야하는 시스템에서 마이크로 컨트롤러를 사용해야합니다 (수십 년). 항상 교체 부품이 있는지 확인하려면 펌웨어 바이너리 및 캡슐화 핀 호환 방식으로 일부 제조업체에서 장기간 생산하거나 생산하는 마이크로 컨트롤러가 필요합니다. 선택한 마이크로 컨트롤러가 이러한 기준을 충족 시키려면 어떻게해야합니까?

이 애플리케이션에는 많은 컴퓨팅 성능이 필요하지 않습니다. 모터 및 기타 산업 시스템을 제어하는 ​​것이 목표입니다. 0.5-1MHz의 주파수에서 약 8-16 IO 핀의 상태를 변경할 수있는 8 비트 마이크로 컨트롤러는 정상입니다. ADC는 가치가 있지만 간단한 외부 비교기로 대체 할 수 있습니다.

FPGA 제조업체는 '소프트 코어', 즉 VHDL로 작성된 마이크로 컨트롤러를 사용하면 향후 프로그래밍 가능한 모든 FPGA 하드웨어에서 VHDL 디자인을 구현할 수 있으므로 특정 하드웨어가 나올 가능성을 없애줍니다. 생산

이 주장을 사려면 프로그래머블 하드웨어가 시대에 따라 계속 사용 가능하고 (가능한 것임) 제품에 맞는 칩 크기, 비용 및 전압으로 계속 제공 될 것이라고 가정해야합니다 (더 어렵게 생각 함). 믿습니다). 이 접근 방식을 사용하려면 새로운 패키지를 수용하기 위해 새로운 하드웨어 디자인을 수행해야 할 수도 있다는 점을 받아 들여야합니다.

내 접근 방식과 조언은 작은 보드의 나머지 회로에서 제어 처리를 분리하고 자신의 인터페이스를 정의하면 핀 수가 적을수록 좋습니다. 아마도 SPI는 적절한 인터페이스 또는 데이터 읽기 / 쓰기 및 주소 스트로브가있는 nybble 버스를 만듭니다. 그런 다음 제품 수명 동안 선택한 프로세서가 폐기되면 중요한 아날로그 제품 기능이있는 큰 보드가 아닌 작은 보드 만 재 설계하고 테스트하면됩니다.

제어 프로세서를 C로 프로그래밍하십시오. 코드를 일반적인 알고리즘과 하드웨어 인터페이스 모듈로 엄격하게 분리하십시오. 그런 다음 특정 하드웨어 비트를 변경해야하는 경우 재 작성을 적은 수의 모듈로 분리하고 코드 전체를 크롤링하지 않습니다.

적절한 전압을 선택하십시오. 예를 들어 3.3v ~ 5v를 선호합니다.

소형 제어 보드를 선택하면 사용 가능한 Arduino 또는 PIC 개발 보드와 일치하는 폼 팩터를 선택하는 것보다 더 나쁠 수 있습니다. 그런 다음 개발 및 프로토 타이핑이 한 단계 더 나아졌으며 저렴한 교체를 설계하기 전에 구매 한 모듈로 적은 양의 생산을 시작할 수도 있습니다.

프로그래밍 툴체인의 신뢰성을 고려해야합니다. 특수 목적의 프로그래밍 하드웨어가있는 경우 수십 년 동안 지속되어야하며 하드웨어와 대화 할 수 있어야합니다. 20-30 년 된 DOS PC를 파고 ISA 카드를 설치해야한다고 상상해보십시오. IRQ 및 DMA 회선을 수동으로 선택하는 것을 잊지 마십시오! 또는 이전 버전과의 호환성을 제공하는 비싼 틈새 제품을 구입해야 할 수도 있습니다. 소프트웨어를 수정해야 할 경우 컴파일러 도구 및 라이브러리도 종종 하드웨어보다 훨씬 빠르게 변경됩니다.

MCU가 작동하는 데 걸리는 시간도 고려하십시오. 수십 년 동안 괜찮은 기회를 가지려면 플래시 메모리 보존 및 장기 고장률과 같은 것들을 고려해야합니다. ~ 15 년마다 칩을 교체 할 경우 큰 문제는 아닙니다. 제조업체는이 정보를 가지고 있어야합니다. 저렴하지 않고 항공 우주 또는 자동차와 같은 안전에 중요한 애플리케이션을 위해 설계된 MCU를 살펴볼 수 있습니다. 종종 중복 하드웨어와 더 나은 품질 보증이 제공됩니다.

하나의 옵션은 자체 예비 부품을 저장하는 것입니다. 충분히 구입하면 맞춤형 마스크 ROM이있는 MCU를 얻을 수 있고 프로그래밍 / 데이터 보존 문제를 피할 수 있습니다.

모든 것이 매우 있는지 확인하십시오 잘 설명. MCU 자체, 소프트웨어, 메모리 할당, CPU 명령 세트, 모든 전기 인터페이스, 사양 등

user44635의 답변을 진지하게 고려하십시오. 교체 부품 공급이 30 년 안에 마르고 합리적인 교체품에 모두 1.8V IO가 있으면 어떻게됩니까? 또는 가장 오래된 칩은 모두 32 비트 ARM CPU (8 비트 시장을 삼키기 시작 함)를 가지고 있습니까? 별도의 보드는 최악의 경우 전압 조정기, 레벨 시프터 및 기타 인터페이스 하드웨어를 추가 할 수있는 옵션을 제공합니다.

일부 제조업체는 다른 제조업체보다 우수한 레코드를 보유하고 있지만 긴 제품 수명과 중요 구성 요소의 폐기는 회로 설계 수준이 아닌 운영 수준에서 해결됩니다.

필요한 마이크로 컨트롤러 수량에 대한 지속적인 예측을 유지하십시오. 공급망을 모니터링하십시오. 제조업체가 NRND 상태를 발표하면 귀사 또는 귀사의 운영에 귀를 기울여야합니다. 제조업체에서 곧 출시 예정인 제품을 발표하면 최종 주문이 가능 합니다. 예상 수량을 조달하고 내염 방폭 캐비닛에 보관합니다.

이것은 의료 기기, 항공 전자 공학, 방위와 같은 인증 된 산업에서는 드문 일이 아닙니다. 나는 사람들이 이것을하는 것을 보았다. 예를 들어, OEM 공급 업체 X는 의료 기기 분야 용 WiFi 모듈을 생산합니다. 이 모듈은 일반 민간 바닐라 SoC를 WiFi에 사용합니다. SoC는 Broadcom에서 소비자 시장을 위해 생산합니다. SoC는 1 년 또는 2 년의 생산 기간 만 유지 될 것으로 예상됩니다. OEM 공급 업체 X는이 역학을 알고 있습니다. 그들은 이러한 SoC의 10 년 가치를 확보합니다. OEM 공급자 X는 긴 제품 수명을 보장하는 부품에 대해 프리미엄을 청구합니다. OEM 고객은 비용이 많이 드는 제품 재 인증을 막습니다.

일반적으로 장기간 지원이 필요한 장치는 비교적 소량으로 제조됩니다.

다른 방법은 찾을 수있는 가장 일반적인 부분을 사용하는 것이며, MCU의 경우 8051과 그 변형입니다. 오픈 소스 소프트 코어 클론까지도 많은 소스가 있으며, 개발 툴은 DOS에서 Windows 10에 이르는 모든 플랫폼에서 사용할 수 있습니다. 제품 라인과 PIC에 미치는 영향은 단 하나의 소스입니다.

핀 호환 부품이 필요한 경우 Microchip이 최선의 선택 일 것입니다. OTP 17 시리즈와 같이 느리게 팔리는 제품조차도 완전히 은퇴하기에는 시간이 매우 느 렸으며, Olin이 말했듯이 Sanghi는 붐과 버스트를 통한 공급을 유지하고 부품의 지속적인 가용성을 유지하는 기업 철학을 표현했습니다. 매우 중요합니다 (M * t **** a와 같은 공급 업체와 함께 일부 사용자에게 발생한 것처럼 52 주 동안 얻을 수없는 부분은 완전히 중단되었을 수도 있음). 부품 판매는 판매 감소로 인해 유발 될 수 있지만 프로세스의 변화도 중요합니다. Microchip은 자체 팹을 소유하고 있으며 공정이 종료 되더라도 칩을 웨이퍼 형태로 비축 할 수 있습니다. 팹리스 회사는 파운드리에서 얻을 수있는 모든 프로세스를 사용해야합니다.

유행을 피하십시오. 몇 년 후에 EOL 부품을 찾는 것은 드문 일이 아닙니다. 정량화하기는 어렵지만 휴대 전화에 사용되는 부품은 그리 오래 걸리지 않을 것입니다. 5 년 전부터 5 년이 지났음에도 불구하고 5 년 동안 약 3 년 동안 안정적이고 광범위한 고객 기반 (3 개의 태블릿 제조업체가 아닌)에게 대량 판매하는 부품은 현재 수요가 높은 새로운 칩보다 더 나은 방법입니다. 이미 제품 수명. 자격 테스트 (방사선 테스트 등)가 필요한 부품의 경우 포장 변경으로 인해 평생 구매할 수 있습니다.

더 나쁘게, 거의 없습니다 진정한 두 번째 소스가있는 마이크로 컨트롤러 부품 , 예를 들어 오래된 8051 코어 부품과 같이 성능이나 비용면에서 매력적이지는 않습니다.

즉시 사용 가능한 제안으로, 두 개의 상당히 유사한 부품 (예 : 유사한 코어 유형의 두 개의 ARM 칩)으로 전체 설계 프로세스를 진행할 것을 제안하지만 각기 다른 제조업체의 자격이 있습니다 . 그것은 모두 선불로 완료되면 총 비용에 소량 만 추가 할 것이지만 지속적인 공급에 대한 더 나은 자신감을 줄 것입니다. 단점은 모든 개정판에서 두 부분 모두에 대한 테스트가 필요하며, 1 차 소스가 더 많은 필드 히스토리를 갖기 때문에 선택되는 것입니다.

간단한 솔루션은 충분히 가지고있다 여분 소요되는 시간의 길이를 제공하기 위해 저장 부품. 부품의 MTTF가 10 년이고 100 년 동안 지원을 제공해야하는 경우 10 개를 저장해야합니다. 100 개의 "스테이션"에이 지원을 제공해야하는 경우 총 1,000이 필요합니다. 필요할 때 이러한 부품을 사용할 수 있으려면 다양한 "안전한"위치에 보관해야합니다. 이 "보험 정책"의 비용이 합리적 일 경우 예상치 못한 장애를 처리하기 위해 두 배의 보험을 원할 수 있습니다.