題:
我如何計劃需要長期支持的帶有微控制器的遠程產品?
user3368561
2016-01-23 20:33:21 UTC
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我需要在系統上使用微控制器,該系統必須長時間保持正常運行(數十年)。為了確保始終有替換零件,我需要一個可以長期運行或由某些製造商生產的微控制器,其固件二進制和封裝引腳兼容。我該怎麼做才能確保所選的微控制器滿足這些條件?

該應用程序不需要太多的計算能力。其目的是控制電動機和其他工業系統。 8位微控制器能夠以0.5-1 MHz的頻率更改大約8-16個IO引腳的狀態。 ADC可能很有價值,但可以用一個簡單的外部比較器代替。

您能否完善所需的微控制器計算能力。如果說低功耗的8位,我會說AVR系列,但這可能完全不能滿足您的要求
等我擦掉我的水晶球時保持……(它是石英晶體)
PIC為此而聞名。
在這很重要的行業中,“軟件”是在VHDL中設計的,並在FPGA或CPLD中實現。由於功能不取決於設備的架構,因此將來可以將其移植到任何可編程設備。
自70年代以來,@brhans微控制器就在我們身邊。只需知道它們的市場歷史,就不需要水晶球。
Microchip在這方面擁有悠久的歷史。您仍然可以獲得今天在1990年代首次推出的PIC 16C54。我聽說Microchip的首席執行官Steve Sanghi將此聲明為官方政策。儘管沒有人可以保證任何公司將在20年後做什麼,但考慮到我們今天掌握的信息,使用Microchip PIC是最佳選擇。
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詢問產品建議的問題不在這裡。我編輯了問題以使其更通用。人們可以在答案中舉一些具體的例子。
10年後,您將不會在生產線中獲得相同的MCU。也許您仍然可以從某些商店買到它,但是價格會比今天高得多,並且不如當時的MUCU。
解決此問題的標準方法是非常標準的過程,方法是在BOM表中存儲所有零件的時間長度,以支持該產品。如果一開始現金流量有限,您可以通過訂購總比當前製造量多消耗30%的零件來開始庫存。請注意,如今,即使在一到三年內,某些零件也常常不停產(壽命終止)!
@MarkoBuršič-並非如此。市場上有許多已經存在超過10年的MCU。
@ChrisStratton-但是您能在10年前預測到那些MCU嗎?這就是為什麼現在需要水晶球的原因...
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您可以改用PLC嗎?
Atmel似乎也是一個不錯的選擇。他們當前的許多8位微控制器仍與2000之前的版本引腳兼容,並且代碼兼容。
@ShaneWealti是的,儘管它在一個軟件包中提供了所有功能。算法雖然簡單,但可能太複雜而無法由離散邏輯實現。
我在一次Microchip研討會上,講師說,保持MCU長時間可用是他們的政策。
六 答案:
Neil_UK
2016-01-23 21:46:33 UTC
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FPGA製造商說,如果您使用“軟核”,即用VHDL編寫的微控制器,則可以在任何未來的可編程FPGA硬件上實施VHDL設計,從而使您擺脫了任何特定的可能性。硬件停產。

要購買該論點,您需要假設可編程硬件將在整個時間段內(可能)繼續可用,並且將繼續以芯片尺寸提供,適合您產品的成本和電壓(我很難相信)。要使用這種方法,您必須接受可能需要做一個新的硬件設計來接受一個新的程序包,這有點使您的目標沒有大的變化。

我的方法,我的建議會就是說,要將您的控制處理與小板上的其餘電路隔離開來,並定義自己的接口,引腳越少越好。也許SPI可以提供合適的接口,或者俱有數據讀/寫和地址選通的nybble總線。然後,如果您選擇的處理器在產品生命週期內過時,則只需重新設計和測試小板,而不是上面具有重要模擬產品功能的大板。

用C編程控制處理器。嚴格將代碼拆分為通用算法和硬件接口模塊。然後,如果必須更改特定的硬件位,則可以將重寫隔離到少量模塊,而不必在整個代碼中進行爬網。

選擇合適的電壓,我希望使用3.3v電壓例如5v。

選擇小型控制板時,做的可能比選擇與可用的Arduino或PIC開發板相匹配的外形尺寸還要糟糕。然後,您的開發和原型工作就變得輕鬆起來,甚至可以在設計成本更低的替代產品之前,通過購買的模塊開始小批量生產。

它將起作用,但是如果您換用新的FPGA,則可能會遇到監管障礙
Adam Haun
2016-01-23 22:17:47 UTC
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別忘了考慮編程工具鏈的可靠性。如果有特殊用途的編程硬件,它也需要持續數十年,並且您必須能夠與之對話。想像一下,必須挖出20-30年曆史的DOS PC並安裝ISA卡-不要忘記手動選擇IRQ和DMA線!或者,您可能必須購買提供向後兼容性的昂貴的利基產品。如果您可能需要修改軟件,請記住編譯器工具和庫也會更改,通常比硬件要快得多。

還要考慮MCU需要運行多長時間。如果您希望它有數十年的運行機會,則需要考慮閃存保留和長期故障率之類的問題。如果您要每隔15年更換一次芯片,那不是大問題。製造商應具有此信息。您可能會發現為低成本應用而設計的MCU並非廉價,例如航空航天或汽車。它們通常帶有冗餘硬件和更好的質量保證。

一種選擇是存儲您自己的備件。如果購買量足夠,您可能可以購買帶有自定義掩碼ROM的MCU,並完全避免編程/數據保留問題。

確保所有內容非常記錄清楚。 MCU本身,軟件,內存分配,CPU指令集,所有電氣接口,規格等。

給予user44635認真的考慮。如果您的備件供應在30年內乾ries並且任何合理的備件都具有1.8V IO,會發生什麼情況?還是您能找到的最古老的芯片都具有32位ARM CPU(它們開始吞噬8位市場)?如果發生最壞的情況,單獨的板讓您可以選擇添加電壓調節器,電平轉換器和其他接口硬件。

考慮使用在該系統上工作所需的全套軟件-CAD,編程器,文檔等來創建虛擬機(例如VMware)。它避免了必須保留專門用於特定任務的硬件,並且可以備份VM並保留很少成本的多個副本。當您將來需要運行它時,您只需要一個虛擬機“播放器”。我確信二十年來會出現一些問題,但希望不會那麼多。
@Transistor當然,如果從現在到用戶想要在缺少必要接口的計算機上引導舊軟件的時間之間更改硬件體系結構,VM就會崩潰。ISA是一個很好的例子,但是我們今天同樣可以想像同樣的事情,例如如果系統使用FireWire端口或其他可能會消失的端口。要使舊技術不斷適應當今流行的協議,只能做很多事情。即使該技術仍然存在,這仍假定主機對其具有透明的直通。
Nick Alexeev
2016-01-24 08:34:52 UTC
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雖然一些製造商的記錄要好於其他製造商,但在操作級別而不是電路設計級別可以解決產品壽命長和關鍵組件過時的問題。

保持對產品數量的持續預測您將需要的微控制器。監控供應鏈。當製造商宣布NRND狀態時,您-或您的操作-會刺耳。製造商宣布即將淘汰時,他們會給您最後訂購權。您可以購買到預期的數量,並將其存儲在防火櫃中。

在醫療器械,航空電子,國防等經過認證的行業中,這並不罕見。我見過人們這樣做。例如,OEM供應商X生產用於醫療設備領域的WiFi模塊。該模塊使用普通的普通香草SoC進行WiFi。 SoC由Broadcom生產,用於消費市場。 SoC預計將僅生產一兩年。 OEM供應商X意識到了這種動態。他們購買了10年的這些SoC。 OEM供應商X對保證使用壽命長的零件收取溢價。 OEM的客戶避免了對其產品進行昂貴的重新認證。

通常,需要長期支持的設備的製造量較小。

Lior Bilia
2016-01-24 00:44:26 UTC
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另一種方法是使用您可以找到的最通用的部分,對於MCU,則是8051及其變體。它的來源很多,甚至是開源軟核克隆,開發工具也可用於從DOS到Windows 10的任何平台。雖然Microchip的承諾值得稱讚,但無法預測公司對併購的興趣及其對產品線和PIC的影響只有一個來源。

當然,這是一個可以考慮的選擇。
此後,MCS51被其最初的發明者(Intel)淘汰,但它似乎一直堅持下去……而且該體系結構具有風格:)
MCS51系列的主要問題是對其編程支持異常困難。(目前尚無通用的ISP機制,HVPP在當今時代是一種昂貴且難以支持的途徑。)
@ThreePhaseEel的生產量非常小(幾台),因此編程效率低下不是問題。最重要的是即使我失踪了,也讓客戶有可能解決問題。
@user3368561If的生產量很小,並且您不需要高性能(因此,µC的成本可能少於1美元,以100個為單位),然後只需購買100個,將90個放入一個保管箱中,並附帶備用PCB和任何其他關鍵部分(以防您的設備燒毀),並進行處理。
6502屬於此類,仍由某人製造...
6502不是MCU,而是CPU。現代的8051變型(8751、8951等)是更好的選擇。
Spehro Pefhany
2016-01-30 02:30:06 UTC
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如果需要引腳兼容的零件,微芯片可能是您的最佳選擇。他們很難完全退役甚至銷售緩慢的產品,例如OTP 17系列,而且正如Olin所說,Sanghi表達了一種企業理念,即通過繁榮和蕭條以及零件的​​持續供應來維持供應,這也是非常重要(您可能無法在52週內得到一部分,就像我們中有些人與M * t **** a這樣的供應商發生的事情一樣,也可能已經完全停產了)。銷量下降可能會導致零件過時,但過程變化也是一個因素。 Microchip擁有自己的晶圓廠,即使退休了,也可以晶圓形式儲存芯片。無晶圓廠公司必須使用其可以從鑄造廠採購的任何工藝。

絕對避免流行任何東西-幾年後找到停產的零件並不稀奇。很難量化,但是手機中使用的部件預計不會持續這麼長時間。儘管已有5年的歷史了,但已有5年曆史並正在向穩定和廣泛的客戶群(不只是3個平板電腦製造商)批量銷售的零件比目前需求量大的新芯片更好。產品壽命已久。如果零件需要資格測試(例如輻射測試),甚至包裝發生變化,也可能危及這一點,那麼您就可以終生購買。

無論好壞,有真正的第二來源的微控制器零件很少,而做的零件(例如,舊的8051核心零件)卻不是全部在性能或成本上具有吸引力。

作為開箱即用的建議,我建議考慮使用來自兩個不同製造商的兩個相當相似的零件(例如,兩個具有相似核心類型的ARM芯片)進行整個設計過程。並。如果所有這些都預先完成,那隻會增加總成本的一小部分,但會給持續供應帶來更大的信心。不利之處在於,每個修訂版本都需要對這兩個部分進行測試,無論選擇哪個版本作為主要來源,都將擁有更多的現場歷史記錄。

Guill
2016-01-30 02:10:22 UTC
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最簡單的解決方案是存儲足夠的備用零件,以提供所需的時間長度。如果您的部件的MTTF為10年,並且需要提供100年的支持,則需要存儲10年。如果您需要為100個“站”提供此支持,則總共需要1,000個。為了確保這些零件在需要時可用,您顯然需要將它們存儲在各個“安全”位置。如果此“保險單”的費用合理,則您可能希望將其翻倍,以應對任何意外失敗。

所有組件的保質期有限。
@JWRM22:大多數(如果不是全部)限制貨架壽命的過程都取決於溫度。因此,如果備用零件不僅安全存放,而且陰涼乾燥,則可以解決此問題。然而,困難可能是要知道冷得足夠冷。


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