Comment planifier un produit à longue portée avec microcontrôleur qui a besoin d'une assistance à long terme?

J'ai besoin d'utiliser un microcontrôleur sur un système qui doit continuer à fonctionner sans changements majeurs pendant une longue période (des décennies). Pour m'assurer qu'il y aura toujours des pièces de rechange, j'ai besoin d'un microcontrôleur qui sera produit à long terme ou produit par certains fabricants dans un micrologiciel binaire et compatible avec une broche d'encapsulation. Que puis-je faire pour m'assurer que le microcontrôleur que je choisis répond à ces critères?

L'application n'a pas besoin de beaucoup de puissance de calcul. Son objectif est de contrôler les moteurs et autres systèmes industriels. Un microcontrôleur de 8 bits capable de changer l'état d'environ 8-16 broches IO à une fréquence de 0,5-1 MHz est OK. Un CAN peut être utile, mais peut être remplacé par un simple comparateur externe.

Les fabricants de FPGA disent que si vous utilisez un `` noyau souple '', c'est-à-dire un microcontrôleur écrit en VHDL, alors la conception de VHDL peut être implémentée sur n'importe quel futur matériel FPGA programmable, vous libérant ainsi de la probabilité qu'un morceau particulier de matériel sorte. de production.

Pour acheter cet argument, vous devez supposer que le matériel programmable continuera d'être disponible sur votre période de temps (ce qui est probable) et continuera à être disponible dans les tailles de puce, les coûts et les tensions qui conviendront à votre produit (ce que je trouve plus difficile). croire). Pour utiliser cette approche, vous devez accepter que vous devrez peut-être faire une nouvelle conception matérielle pour accepter un nouveau package, ce qui vainc un peu votre objet sans changements majeurs.

Mon approche, et mon conseil serait, d'isoler votre traitement de contrôle du reste des circuits sur une petite carte, et de définir votre propre interface, moins il y a de broches, mieux c'est. Peut-être que SPI fait une interface appropriée, ou un bus nybble avec des stroboscopes de lecture / écriture et d'adresse de données. Ensuite, si le processeur que vous avez choisi devient obsolète pendant la durée de vie du produit, il vous suffit de repenser et de tester une petite carte, plutôt qu'une grande carte avec des fonctions vitales du produit analogique.

Programmez le processeur de contrôle en C. Divisez votre code strictement en algorithme générique et modules d'interface matérielle. Ensuite, si des morceaux de matériel particuliers doivent changer, vous avez isolé la réécriture sur un petit nombre de modules et vous ne parcourez pas votre code.

Choisissez une tension appropriée, je préférerais 3,3v à 5v par exemple.

Lorsque vous choisissez votre petite carte de contrôle, vous pourriez faire pire que de choisir un facteur de forme qui correspond à une carte de développement Arduino ou PIC disponible. Ensuite, votre développement et votre prototypage ont une longueur d'avance et vous pouvez même commencer la production à faible tirage avec des modules achetés avant de concevoir un remplacement à moindre coût.

N'oubliez pas de considérer la fiabilité de votre chaîne d'outils de programmation. S'il existe du matériel de programmation à usage spécial, il doit également durer des décennies et vous devez pouvoir lui parler. Imaginez devoir déterrer un PC DOS de 20 à 30 ans et installer une carte ISA - n'oubliez pas de sélectionner manuellement les lignes IRQ et DMA! Alternativement, vous devrez peut-être acheter un produit de niche coûteux qui offre une compatibilité descendante. Si vous devez modifier le logiciel, n'oubliez pas que les outils de compilation et les bibliothèques changent également, souvent beaucoup plus rapidement que le matériel.

Tenez également compte de la durée de fonctionnement du MCU. Si vous voulez qu'il ait une chance décente de fonctionner pendant plusieurs décennies, vous devez considérer des choses comme la rétention de la mémoire flash et les taux d'échec à long terme. Si vous allez échanger la puce tous les ~ 15 ans, ce n'est pas un gros problème. Les fabricants devraient avoir cette information. Au lieu de devenir bon marché, vous pourriez envisager des microcontrôleurs conçus pour des applications critiques pour la sécurité comme l'aérospatiale ou l'automobile. Ils viennent souvent avec du matériel redondant et de meilleures garanties de qualité.

Une option pourrait être de stocker vos propres pièces de rechange. Si vous en achetez suffisamment, vous pourrez peut-être obtenir un MCU avec une ROM de masque personnalisée et éviter complètement le problème de programmation / conservation des données.

Assurez-vous que tout est très bien documenté. Le MCU lui-même, le logiciel, l'allocation de mémoire, le jeu d'instructions du processeur, toutes les interfaces électriques, les spécifications, etc.

Réfléchissez sérieusement à la réponse de user44635. Que se passe-t-il si votre stock de pièces de rechange se tarit dans 30 ans et que tous les remplacements raisonnables ont tous des E / S de 1,8 V? Ou les puces les plus anciennes que vous pouvez trouver ont toutes des processeurs ARM 32 bits (qui commencent à dévorer le marché 8 bits)? Une carte séparée vous donne la possibilité d'ajouter des régulateurs de tension, des décaleurs de niveau et d'autres matériels d'interface si le pire se produit.

Alors que certains fabricants ont un meilleur bilan que d'autres, la longue durée de vie du produit par rapport à l'obsolescence des composants critiques est abordée au niveau des opérations plutôt qu'au niveau de la conception des circuits.

Maintenez une prévision continue de la quantité de microcontrôleurs dont vous aurez besoin. Surveillez la chaîne d'approvisionnement. Lorsque le fabricant annonce le statut NRND, vous - ou vos opérations - devez piquer les oreilles. Lorsque le fabricant annonce une obsolescence à venir, il vous donnera le droit de dernière commande . Vous vous procurez la quantité que vous avez prévue et stockez dans une armoire antidéflagrante.

Ce n'est pas rare dans les industries certifiées telles que les dispositifs médicaux, l'avionique, la défense. J'ai vu des gens faire ça. Par exemple, un fournisseur OEM X produit des modules WiFi pour le domaine des dispositifs médicaux. Le module utilise un simple SoC civil vanille pour le WiFi. Le SoC est produit par Broadcom pour le marché grand public. Le SoC ne devrait rester en production que dans un an ou deux. Le fournisseur OEM X est conscient de cette dynamique. Ils se procurent 10 ans de ces SoC. Le fournisseur OEM X facture une prime pour une pièce avec une longue durée de vie garantie. Les clients OEM évitent la recertification coûteuse de leur produit.

En règle générale, les appareils qui nécessitent une assistance à long terme sont fabriqués en relativement petites quantités.

Une approche alternative consiste à utiliser la partie la plus générique que vous pouvez trouver, et dans le cas des microcontrôleurs, c'est le 8051 et ses variantes. Il existe de nombreuses sources, même un clone soft core open source, les outils de développement sont disponibles pour n'importe quelle plate-forme de DOS à Windows 10. Bien que Microchip soit louable pour son engagement, il n'est pas possible de prédire l'appétit de l'entreprise pour les fusions et acquisitions et son impact sur les gammes de produits et PIC n'a qu'une seule source.

Microchip est probablement votre meilleur choix si vous avez besoin de pièces compatibles avec les broches. Ils ont été très lents à abandonner complètement même les produits à vente lente comme la série OTP 17, et, comme le dit Olin, Sanghi a exprimé une philosophie d'entreprise consistant à maintenir l'approvisionnement par le boom et la récession ainsi que la disponibilité continue des pièces, ce qui est également très important (une partie que vous ne pouvez pas obtenir pendant 52 semaines, comme cela est arrivé à certains d'entre nous avec des fournisseurs tels que M * t **** a, aurait tout aussi bien pu être abandonnée). L'obsolescence partielle peut être déclenchée par la baisse des ventes, mais aussi les changements de processus sont un facteur. Microchip possède ses propres fabs et peut stocker des puces sous forme de plaquette même si elle abandonne un processus. Les entreprises sans usine doivent utiliser tous les processus qu'elles peuvent s'approvisionner auprès des fonderies.

Évitez absolument tout ce qui est à la mode - il n'est pas rare de trouver des pièces qui sont EOL après quelques années. Il est difficile de quantifier, mais les pièces utilisées dans les téléphones portables ne devraient pas être présentes aussi longtemps. Une pièce qui existe depuis 5 ans et qui se vend en volume à une clientèle stable et large (pas seulement 3 fabricants de tablettes) est un meilleur pari qu'une nouvelle puce qui est en forte demande en ce moment, malgré 5 ans grâce à son déjà la durée de vie du produit. Dans le cas de pièces qui nécessitent des tests de qualification (tels que des tests d'irradiation) et même des changements d'emballage peuvent compromettre cela, vous pourrez peut-être faire un achat à vie.

Pour le meilleur ou pour le pire, il y a très peu de pièces de microcontrôleur qui ont une vraie deuxième source, et celles qui en ont (comme les pièces centrales 8051) ne sont pas si attrayantes en termes de performances ou de coût.

En tant que suggestion prête à l'emploi, je suggérerais d'envisager de passer par tout le processus de conception avec deux parties assez similaires (par exemple, deux puces ARM d'un type de noyau similaire) mais de fabricants différents et de qualifier les deux . Cela ajouterait seulement une petite quantité au coût total si tout était fait à l'avance, mais cela donnerait une bien meilleure confiance dans l'approvisionnement continu. L'inconvénient est que chaque révision nécessite des tests sur les deux parties, et celui qui sera choisi comme source principale aura plus d'historique de champ.

La solution la plus simple consiste à stocker suffisamment de pièces de rechange pour fournir la durée requise. Si votre pièce a un MTTF de 10 ans et que vous devez fournir une assistance pendant 100 ans, vous devez en stocker 10. Si vous devez fournir ce support à 100 "stations", vous avez besoin d'un total de 1 000. Pour vous assurer que ces pièces sont disponibles en cas de besoin, vous devez évidemment les stocker dans divers endroits «sûrs». Si le coût de cette «police d'assurance» est raisonnable, vous voudrez peut-être le doubler, afin de prendre en charge toute défaillance inattendue .