長期サポートが必要なマイクロコントローラーを備えた長距離製品を計画するにはどうすればよいですか？

大幅な変更をせずに長期間（10年）動作し続ける必要があるシステムで、マイクロコントローラーを使用する必要があります。常に交換部品があることを保証するために、ファームウェアバイナリおよびカプセル化ピンと互換性のある方法で長期生産または一部のメーカーによって生産されるマイクロコントローラーが必要です。選択したマイクロコントローラーがこれらの基準を満たしていることを確認するにはどうすればよいですか？

アプリケーションは、多くの計算能力を必要としません。その目的は、モーターやその他の産業システムを制御することです。0.5〜1 MHzの周波数で約8〜16のIOピンの状態を変更できる8ビットのマイクロコントローラは問題ありません。ADCは価値があるかもしれませんが、単純な外部コンパレータに置き換えることができます。

FPGAメーカーは、「ソフトコア」、つまりVHDLで記述されたマイクロコントローラーを使用すると、VHDLデザインを将来のプログラマブルFPGAハードウェアに実装できるため、特定のハードウェアが外に出る可能性をなくすことができると述べています。生産の。

その議論を買うには、プログラム可能なハードウェアがあなたのタイムスパンにわたって利用可能であり（おそらく）、あなたの製品に合ったチップサイズ、コスト、電圧で利用可能であり続けると仮定する必要があります（私はより難しいと思います）信じる）。このアプローチを使用するには、新しいハードウェア設計を行って新しいパッケージを受け入れる必要があるかもしれないことを受け入れる必要があります。これにより、大きな変更はありません。

私のアプローチとアドバイスは、小さなボード上の残りの回路から制御処理を分離し、それに対する独自のインターフェイスを定義することです。ピンは少ないほど良いです。おそらくSPIは、適切なインターフェイス、またはデータの読み取り/書き込みとアドレスストローブを備えたニブルバスを作成します。その後、選択したプロセッサが製品の寿命中に廃止された場合、重要なアナログ製品機能を搭載した大きなボードではなく、小さなボードを再設計してテストするだけで済みます。

Cで制御プロセッサをプログラムします。コードを厳密に汎用アルゴリズムとハードウェアインターフェイスモジュールに分割します。その後、ハードウェアの特定のビットを変更する必要がある場合、書き換えを少数のモジュールに分離し、コード全体をクロールしていません。

適切な電圧を選択します。たとえば、3.3vから5vが望ましいです。

小型の制御ボードを選択する場合、利用可能なArduinoまたはPIC開発ボードと一致するフォームファクターを選択するよりも悪いことがあります。その後、開発とプロトタイピングが成功し、購入したモジュールを使用して低コストの生産を開始してから、低コストの代替品を設計することさえできます。

プログラミングツールチェーンの信頼性を考慮することを忘れないでください。専用のプログラミングハードウェアがあれば、それも数十年持続する必要があり、あなたはそれに話すことができなければなりません。20〜30年前のDOS PCを掘り出してISAカードをインストールしなければならないことを想像してください。IRQとDMAの行を手動で選択することを忘れないでください！あるいは、下位互換性を提供する高価なニッチ製品を購入する必要があるかもしれません。ソフトウェアを変更する必要がある場合は、コンパイラツールとライブラリも変更されることに注意してください。多くの場合、ハードウェアよりもはるかに高速です。

MCUが機能するのに必要な時間も考慮してください。何十年も実行する可能性が十分にあるようにするには、フラッシュメモリの保持や長期的な故障率などを考慮する必要があります。15年ごとにチップを交換する場合、それはそれほど大きな問題ではありません。メーカーはこの情報を持っている必要があります。安くする代わりに、航空宇宙や自動車などの安全性が重視されるアプリケーション向けに設計されたMCUを検討することもできます。多くの場合、冗長ハードウェアと品質保証が付属しています。

1つのオプションは、独自のスペアパーツを保管することです。十分に購入すれば、カスタムマスクROMを備えたMCUを入手して、プログラミング/データ保持の問題を完全に回避できる可能性があります。

すべてがあることを確認してください非常によく文書。MCU自体、ソフトウェア、メモリ割り当て、CPU命令セット、すべての電気的インターフェース、仕様など。

user44635の回答を真剣に検討してください。交換部品の供給が30年で枯渇し、妥当な交換品のすべてに1.8V IOがある場合はどうなりますか？または、あなたがすべて見つけることができる最も古いチップは、32ビットARM CPUを持っています（8ビット市場を貪り始めています）？別のボードには、最悪の事態が発生した場合に電圧レギュレータ、レベルシフター、その他のインターフェイスハードウェアを追加するオプションがあります。

一部のメーカーは他のメーカーよりも優れていますが、重要なコンポーネントの長い製品寿命と陳腐化は、回路設計レベルではなく運用レベルで対処されています。

必要なマイクロコントローラーの量の継続的な予測を維持します。サプライチェーンを監視します。製造業者がNRNDステータスを発表したら、あなた、またはあなたの業務が耳を刺す必要があります。メーカーが今後の陳腐化を発表すると、最後の注文権が与えられます。予測した数量を調達し、防炎キャビネットに保管します。

これは、医療機器、航空電子工学、防衛などの認定業界では珍しいことではありません。私は人々がこれを行うのを見てきました。たとえば、OEMサプライヤーXは、医療機器分野向けのWiFiモジュールを製造しています。このモジュールは、WiFi向けに一般的なバニラSoCを使用しています。SoCは、消費者市場向けにBroadcomによって製造されています。SoCの生産は、1〜2年で継続する予定です。OEMサプライヤXはこのダイナミクスを認識しています。これらのSoCを10年分調達します。OEMサプライヤXは、製品寿命が保証された部品に対してプレミアムを請求します。OEMの顧客は、製品の高価な再認証を回避します。

通常、長期的なサポートが必要なデバイスは、比較的少量で製造されます。

別のアプローチは、見つけることができる最も一般的な部品を使用することです。MCUの場合、8051とそのバリアントです。開発ツールは、オープンソースのソフトコアクローンであっても、DOSからWindows 10までのすべてのプラットフォームで利用できます。製品ラインおよびPICへの影響は1つだけです。

ピン互換部品が必要な場合は、おそらくMicrochipが最適です。OTP 17シリーズなどの売れ行きの悪い製品でさえ完全に廃止するのは非常に遅く、Olinが言うように、Sanghiはブームとバストを通じて供給を維持し、部品の継続的な可用性も維持するという企業理念を表明しています。非常に重要です（M * t **** aなどのサプライヤで私たちの一部に起こったように、52週間入手できない部分も完全に廃止された可能性があります）。部品の陳腐化は、売上の減少によって引き起こされる可能性がありますが、プロセスの変更も要因です。Microchipは独自のファブを所有しており、プロセスを廃止したとしても、ウェーハの形でチップを備蓄できます。ファブレス企業は、ファウンドリから調達できるあらゆるプロセスを使用する必要があります。

トレンディなものは絶対に避けてください。数年後にEOLの部品を見つけることは珍しいことではありません。定量化することは困難ですが、携帯電話で使用される部品は、それほど長い間存在するとは思われません。5年間存在し、安定した幅広い顧客ベース（3つのタブレットメーカーだけでなく）に大量に販売している部品は、5年間の販売にもかかわらず、現在需要の高い新しいチップよりも優れた賭けです。すでに製品寿命。認定試験（放射線試験など）を必要とする部品の場合や、パッケージの変更でさえも危険にさらす可能性がある場合は、生涯購入することができます。

良くも悪くも、真の2番目のソースを持つマイクロコントローラー部品は非常に少なく、そのような部品（旧型の8051コア部品など）はパフォーマンスやコストの面でそれほど魅力的ではありません。

アウトオブボックスの提案として、私は2つのかなり類似の部分（例えば同様のコアタイプの2つのARMチップ）と設計プロセス全体を通じてなく、行くから考えると示唆し、異なるメーカーや資格の両方を。それがすべて事前に行われている場合、総コストにわずかな量を追加するだけですが、継続的な供給のはるかに良い信頼を与えるでしょう。欠点は、すべてのリビジョンが両方の部分でテストする必要があり、プライマリソースとして選択された方がより多くのフィールド履歴を持つことです。

最も簡単な解決策は、十分に持っている予備のに必要な時間の長さを提供するために、保存された部品を。部品のMTTFが10年で、100年間サポートを提供する必要がある場合、10個を保存する必要があります。このサポートを100の「ステーション」に提供する必要がある場合、合計1,000が必要です。必要なときにこれらの部品を確実に使用できるようにするには、当然、さまざまな「安全な」場所に保管する必要があります。この「保険ポリシー」のコストが妥当な場合、予想外の障害に対処するために、それを2倍にすることができます。