मैं माइक्रोकंट्रोलर के साथ एक लंबी श्रेणी के उत्पाद की योजना कैसे बनाऊं जिसे दीर्घकालिक समर्थन की आवश्यकता है?


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मुझे एक ऐसी प्रणाली पर एक माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग करने की आवश्यकता है जो लंबे समय (दशकों) के लिए बड़े बदलावों के बिना काम करते रहना चाहिए। यह सुनिश्चित करने के लिए कि हमेशा प्रतिस्थापन भागों होंगे, मुझे एक माइक्रोकंट्रोलर की आवश्यकता होती है जो कि फर्मवेयर बाइनरी और एनकैप्सुलेशन पिन संगत तरीके से लंबे समय तक निर्मित या निर्मित होता है। मैं यह सुनिश्चित करने के लिए क्या कर सकता हूं कि मेरे द्वारा चुना गया माइक्रोकंट्रोलर इन मानदंडों को पूरा करता है?

एप्लिकेशन को बहुत कंप्यूटिंग शक्ति की आवश्यकता नहीं है। इसका उद्देश्य मोटर्स और अन्य औद्योगिक प्रणालियों को नियंत्रित करना है। 0.5-1 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति पर 8-16 IO पिन की स्थिति को बदलने में सक्षम 8 बिट्स का एक माइक्रोकंट्रोलर ठीक है। एक एडीसी मूल्यवान हो सकता है, लेकिन एक साधारण बाहरी तुलनित्र द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है।


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PIC इसके लिए प्रसिद्ध है।
स्कॉट सेडमन

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उन उद्योगों में जहां यह महत्वपूर्ण है, फिर "सॉफ्टवेयर" को VHDL में डिज़ाइन किया गया है और एक FPGA या CPLD में लागू किया गया है। इसे भविष्य में किसी भी प्रोग्राम योग्य डिवाइस में पोर्ट किया जा सकता है क्योंकि फ़ंक्शन डिवाइस की वास्तुकला पर निर्भर नहीं करता है।
user1582568

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इस संबंध में माइक्रोचिप का उत्कृष्ट इतिहास है। आप आज भी PIC 16C54 प्राप्त कर सकते हैं, पहली बार 1990 के दशक में पेश किया गया था। मैंने स्टीव संघी (माइक्रोचिप के सीईओ) को आधिकारिक नीति के रूप में सुना है। जबकि कोई भी वादा नहीं कर सकता है कि कोई भी कंपनी अब से 20 साल क्या करेगी, माइक्रोचिप PIC का उपयोग करना सबसे अच्छा विकल्प है जिसे हमने आज जानकारी दी है।
ओलिन लेट्रोप

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@ MarkoBuršič - यह वास्तव में सच नहीं है। बाजार पर बहुत सारे MCU हैं जो लगभग 10 से अधिक वर्षों से हैं।
क्रिस स्ट्रैटन

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@brhans मैं कल मर सकता हूं और यह सारी चर्चा बेकार हो गई होगी ... यह सवाल पूर्ण निश्चितता के बारे में नहीं है, लेकिन सफलता की संभावनाएं हैं।
user3368561

जवाबों:


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FPGA के निर्माताओं का कहना है कि यदि आप 'सॉफ्ट कोर' का उपयोग करते हैं, जो कि VHDL में लिखा गया एक माइक्रोकंट्रोलर है, तो उस VHDL डिज़ाइन को भविष्य के किसी प्रोग्रामेबल FPGA हार्डवेयर पर लागू किया जा सकता है, इस प्रकार यह आपको किसी विशेष हार्डवेयर के खराब होने की संभावना से मुक्त करता है। का उत्पादन।

उस तर्क को खरीदने के लिए, आपको यह मानने की आवश्यकता होगी कि प्रोग्राम करने योग्य हार्डवेयर आपके टाइमपेन (जो संभावित है) पर उपलब्ध रहेगा, और चिप आकार, लागत और वोल्टेज में उपलब्ध रहेगा जो आपके उत्पाद के अनुरूप होगा (जो मुझे कठिन लगता है) विश्वास करने के लिए)। इस दृष्टिकोण का उपयोग करने के लिए, आपको यह स्वीकार करना होगा कि नए पैकेज को स्वीकार करने के लिए आपको एक नया हार्डवेयर डिज़ाइन करने की आवश्यकता हो सकती है, जो थोड़े बड़े बदलावों के आपके उद्देश्य को हरा देता है।

मेरा दृष्टिकोण, और मेरी सलाह होगी, एक छोटे बोर्ड पर बाकी सर्किट से अपने नियंत्रण प्रसंस्करण को अलग करना, और अपने स्वयं के इंटरफ़ेस को इसे परिभाषित करना, कम पिन बेहतर। शायद एसपीआई एक उपयुक्त इंटरफ़ेस बनाता है, या डेटा रीड / राइट और एड्रेस स्टाइल्स के साथ एक नायब बस। फिर यदि आपका चुना हुआ प्रोसेसर उत्पाद के जीवनकाल के दौरान अप्रचलित हो जाता है, तो आपको उस पर महत्वपूर्ण एनालॉग उत्पाद कार्यों के साथ एक बड़े बोर्ड के बजाय केवल एक छोटे बोर्ड को फिर से डिज़ाइन और परीक्षण करना होगा।

सी में नियंत्रण प्रोसेसर को प्रोग्राम करें। अपने कोड को जेनेरिक एल्गोरिदम, और हार्डवेयर इंटरफेस मॉड्यूल में सख्ती से विभाजित करें। फिर यदि हार्डवेयर के विशेष बिट्स को बदलना है, तो आपने एक छोटे से मॉड्यूल को फिर से लिखना अलग कर दिया है, और आपके सभी कोड को क्रॉल नहीं कर रहे हैं।

एक उपयुक्त वोल्टेज चुनें, मैं उदाहरण के लिए 3.3v से 5v पसंद करूंगा।

जब आप अपना छोटा नियंत्रण बोर्ड चुनते हैं, तो आप एक फार्म कारक लेने से भी बदतर कर सकते हैं जो एक उपलब्ध Arduino या PIC देव बोर्ड से मेल खाता है। फिर, आपके विकास और प्रोटोटाइप को एक लेग-अप मिलता है, और आप कम लागत प्रतिस्थापन के लिए डिज़ाइन करने से पहले खरीदे गए मॉड्यूल के साथ कम रन उत्पादन भी शुरू कर सकते हैं।


यह काम करेगा, लेकिन अगर आप एक नए FPGA में बदल जाते हैं, तो आपको संभवतः नियामक बाधाओं का सामना करना पड़ता है
स्कॉट सीडमैन

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अपने प्रोग्रामिंग टूलचिन की विश्वसनीयता पर विचार करना न भूलें। यदि विशेष प्रयोजन प्रोग्रामिंग हार्डवेयर है, तो इसे दशकों तक चलना भी आवश्यक है, और आपको इसके बारे में बात करने में सक्षम होना चाहिए। एक 20-30 साल पुराने डॉस पीसी को खोदने और आईएसए कार्ड स्थापित करने की कल्पना करें - आईआरक्यू और डीएमए लाइनों को मैन्युअल रूप से चुनना न भूलें! वैकल्पिक रूप से, आपको एक महंगा आला उत्पाद खरीदना पड़ सकता है जो पश्चगामी संगतता प्रदान करता है। यदि आपको सॉफ़्टवेयर को संशोधित करने की आवश्यकता हो सकती है, तो याद रखें कि कंपाइलर टूल और लाइब्रेरी भी बदलते हैं, अक्सर हार्डवेयर की तुलना में बहुत तेजी से।

यह भी विचार करें कि कब तक एमसीयू को कार्य करने की आवश्यकता है। यदि आप चाहते हैं कि यह कई दशकों तक चलने का एक अच्छा मौका है, तो आपको फ्लैश मेमोरी रिटेंशन और दीर्घकालिक विफलता दर जैसी चीजों पर विचार करने की आवश्यकता है। यदि आप हर 15 साल बाद चिप को स्वैप करने जा रहे हैं, तो यह उतनी बड़ी समस्या नहीं है। निर्माताओं को इसकी जानकारी होनी चाहिए। सस्ता होने के बजाय, आप एयरोस्पेस या ऑटोमोटिव जैसे सुरक्षा-महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किए गए MCU को देख सकते हैं। वे अक्सर निरर्थक हार्डवेयर और बेहतर गुणवत्ता की गारंटी के साथ आते हैं।

एक विकल्प अपने स्वयं के स्पेयर पार्ट्स को स्टोर करना हो सकता है। यदि आप पर्याप्त खरीदते हैं, तो आप कस्टम मास्क रोम के साथ MCU प्राप्त करने में सक्षम हो सकते हैं और प्रोग्रामिंग / डेटा अवधारण समस्या से पूरी तरह से बच सकते हैं।

सुनिश्चित करें कि सब कुछ बहुत अच्छी तरह से प्रलेखित है। MCU ही, सॉफ्टवेयर, मेमोरी एलोकेशन, CPU इंस्ट्रक्शन सेट, सभी इलेक्ट्रिकल इंटरफेस, स्पेसिफिकेशन्स आदि।

User44635 का उत्तर गंभीर विचार दें। यदि प्रतिस्थापन भागों की आपूर्ति 30 वर्षों में सूख जाती है, और सभी उचित प्रतिस्थापनों में 1.8V IO होता है तो क्या होगा? या सबसे पुराने चिप्स आप पा सकते हैं सभी में 32-बिट एआरएम सीपीयू हैं (जो 8-बिट बाजार को खा जाना शुरू कर रहे हैं)? एक अलग बोर्ड आपको सबसे खराब होने पर वोल्टेज रेगुलेटर, लेवल शिफ्टर्स और अन्य इंटरफ़ेस हार्डवेयर जोड़ने का विकल्प देता है।


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सॉफ्टवेयर के पूर्ण सेट के साथ एक वर्चुअल मशीन (जैसे, वीएमवेयर) बनाने पर विचार करें - सीएडी, प्रोग्रामर, प्रलेखन, आदि - उस सिस्टम पर काम करने के लिए आवश्यक। यह एक विशेष कार्य के लिए हार्डवेयर के एक टुकड़े को रखने से बचता है और आप एक वीएम का बैकअप ले सकते हैं और कई प्रतियों को कम लागत के साथ रख सकते हैं। जब आपको इसे भविष्य में चलाने की आवश्यकता होती है तो आपको बस एक वर्चुअल मशीन 'प्लेयर' की आवश्यकता होती है। मुझे यकीन है कि बीस वर्षों में कुछ मुद्दे होंगे लेकिन, उम्मीद है, इतने सारे नहीं।
ट्रांजिस्टर

@ ट्रान्सिस्टर का निश्चित रूप से, वीएम फ्लैट गिर जाता है यदि हार्डवेयर आर्किटेक्चर अब और उस समय के बीच बदलता है जो उपयोगकर्ता आवश्यक इंटरफेस की कमी वाली मशीन पर पुराने सॉफ़्टवेयर को बूट करना चाहता है। आईएसए एक बेहतरीन उदाहरण था, लेकिन हम आज भी उसी चीज की कल्पना कर सकते हैं, जैसे अगर सिस्टम ने फायरवायर पोर्ट का इस्तेमाल किया हो या कुछ और जो गायब होने वाला हो। वहाँ केवल इतना है कि दिन के प्रचलन प्रोटोकॉल के लिए पुरानी तकनीक को अपनाने के लिए किया जा सकता है। और भले ही टेक जगह में हो, यह मानता है कि मेजबान के पास इसके लिए पारदर्शी पस्च्रॉउट है।
अंडरस्कोर_ड

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जबकि कुछ निर्माताओं का दूसरों की तुलना में बेहतर रिकॉर्ड है, सर्किट घटकों के बजाय लंबे समय तक उत्पाद जीवन बनाम महत्वपूर्ण घटकों के अप्रचलन को संचालन स्तर पर संबोधित किया जाता है।

माइक्रोकंट्रोलर्स की मात्रा का एक निरंतर पूर्वानुमान बनाए रखें जिसकी आपको आवश्यकता होगी। आपूर्ति श्रृंखला की निगरानी करें। जब निर्माता NRND स्थिति की घोषणा करता है, तो आप - या आपके संचालन - कानों को चुभना चाहिए। जब निर्माता आगामी अप्रचलन की घोषणा करता है, तो वे आपको अंतिम आदेश का अधिकार देंगे । आप उस मात्रा की खरीद करते हैं जिसे आपने पूर्वानुमानित किया है, और एक लौप्रूफ कैबिनेट में स्टोर किया है।

यह प्रमाणित उद्योगों जैसे चिकित्सा उपकरण, एवियोनिक्स, रक्षा में असामान्य नहीं है। मैंने लोगों को ऐसा करते देखा है। उदाहरण के लिए, एक ओईएम आपूर्तिकर्ता एक्स मेडिकल डिवाइस क्षेत्र के लिए वाईफाई मॉड्यूल का उत्पादन करता है। मॉड्यूल वाईफाई के लिए एक सादे नागरिक वेनिला SoC का उपयोग करता है। SoC उपभोक्ता बाजार के लिए ब्रॉडकॉम द्वारा निर्मित है। SoC के उत्पादन में एक या दो साल ही रहने की उम्मीद है। ओईएम आपूर्तिकर्ता एक्स इस गतिशीलता से अवगत है। वे इन SoC के 10 साल के मूल्य की खरीद करते हैं। OEM आपूर्तिकर्ता X गारंटीशुदा लंबे उत्पाद जीवन के साथ एक भाग के लिए प्रीमियम लेता है। ओईएम के ग्राहक अपने उत्पाद के महंगे री-सर्टिफिकेशन को स्टैव-ऑफ करते हैं।

आमतौर पर, लंबे समय तक समर्थन की आवश्यकता वाले उपकरण अपेक्षाकृत कम मात्रा में निर्मित होते हैं।


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एक वैकल्पिक तरीका यह है कि आप जो सबसे सामान्य हिस्सा पा सकते हैं, उसका उपयोग करें और MCUs के मामले में यह 8051 और इसके वेरिएंट हैं। इसके लिए कई स्रोत हैं, यहां तक ​​कि एक खुला स्रोत सॉफ्ट कोर क्लोन, विकास उपकरण डॉस से विंडोज 10 तक किसी भी प्लेटफॉर्म के लिए उपलब्ध हैं। जबकि माइक्रोचिप अपनी प्रतिबद्धता के लिए सराहनीय है, विलय और अधिग्रहण के लिए कॉर्पोरेट भूख की भविष्यवाणी करना संभव नहीं है। और उत्पाद लाइनों और PIC पर इसके प्रभाव का केवल एक स्रोत है।


निश्चित रूप से यह विचार करने का एक विकल्प है।
user3368561

MCS51 तब से अपने मूल आविष्कारक (इंटेल) द्वारा गिरा दिया गया है, लेकिन ऐसा लगता है कि यह अपनी जमीन पर और पर और ... और आर्किटेक्चर की शैली पर पकड़ रखता है :)
रैकैंडबोमेन

MCS51 परिवार के साथ मुख्य मुद्दा यह है कि प्रोग्रामिंग समर्थन इसके लिए असामान्य रूप से कठिन है। (इसके लिए कोई सामान्य आईएसपी तंत्र नहीं है, और एचवीपीपी इस दिन और उम्र में एक महंगा और कठिन-से-समर्थन मार्ग है।)
थ्रीपेज़ेल

@ThreePhaseEel उत्पादन की मात्रा बहुत छोटी (कुछ इकाइयाँ) है, इसलिए एक अयोग्य प्रोग्रामिंग कोई समस्या नहीं है। सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि मैं गायब होने पर भी ग्राहकों को समस्याओं को ठीक करने की संभावना देता हूं।
user3368561

@ user3368561If उत्पादन की मात्रा बहुत कम है, और आपको उच्च प्रदर्शन की आवश्यकता नहीं है (इसलिए probablyC शायद 100 डॉलर की मात्रा में $ 1 खर्च होता है), तो बस 100 खरीदें, एक सुरक्षित जमा बॉक्स में 90 अतिरिक्त स्पेयर पार्ट्स के साथ डालें। और किसी भी अन्य महत्वपूर्ण भागों (यदि आपकी सुविधा जल जाती है) और इसके साथ किया जाएगा।
tcrosley

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यदि आपको पिन संगत भागों की आवश्यकता है, तो माइक्रोचिप शायद आपका सबसे अच्छा विकल्प है। ओटीपी 17 श्रृंखला जैसे धीमी गति से बिकने वाले उत्पादों को पूरी तरह से रिटायर करने के लिए वे बहुत धीमे रहे हैं, और ओलिन कहते हैं, सांघी ने बूम और बस्ट के साथ-साथ भागों की निरंतर उपलब्धता के माध्यम से आपूर्ति बनाए रखने का एक कॉर्पोरेट दर्शन व्यक्त किया है, जो कि भी है बहुत महत्वपूर्ण (एक हिस्सा जो आप 52 सप्ताह तक नहीं प्राप्त कर सकते हैं, जैसा कि M * t **** a जैसे आपूर्तिकर्ताओं के साथ हम में से कुछ के साथ हुआ है, हो सकता है कि पूरी तरह से बंद कर दिया गया हो)। बिक्री में गिरावट से आंशिक अप्रचलन हो सकता है, लेकिन प्रक्रिया में बदलाव भी एक कारक है। माइक्रोचिप के पास अपने स्वयं के फैब हैं और वे एक प्रक्रिया को रिटायर करने पर भी वेफर फॉर्म में चिप्स का स्टॉक कर सकते हैं। फैबलेस कंपनियों को फाउंड्रीज़ से जो भी प्रक्रियाएँ शुरू हो सकती हैं, उनका उपयोग करना चाहिए।

निश्चित रूप से कुछ भी फैशनेबल से बचें- कुछ वर्षों के बाद ईओएल के कुछ हिस्सों को ढूंढना असामान्य नहीं है। यह निर्धारित करना कठिन है, लेकिन सेल फोन में उपयोग किए जाने वाले भागों की उम्मीद नहीं की जाएगी। एक हिस्सा जो लगभग 5 साल से है और एक स्थिर और व्यापक ग्राहक आधार (न केवल 3 टैबलेट निर्माताओं) की मात्रा में बेच रहा है, एक नई चिप की तुलना में बेहतर शर्त है जो अभी 5 वर्षों में उच्च मांग में है, इसके बावजूद उत्पाद जीवनकाल पहले से ही। ऐसे भागों के मामले में जिन्हें योग्यता परीक्षण (जैसे विकिरण परीक्षण) की आवश्यकता होती है और यहां तक ​​कि पैकेजिंग में बदलाव से भी ख़तरा हो सकता है, आप जीवन भर की खरीदारी करने में सक्षम हो सकते हैं।

बेहतर या बदतर के लिए, बहुत कम माइक्रोकंट्रोलर पार्ट्स होते हैं जिनमें एक सच्चा दूसरा स्रोत होता है, और जो करते हैं (जैसे कि तु 8051 कोर भागों) वे सभी प्रदर्शन या लागत में आकर्षक नहीं होते हैं।

एक आउट-ऑफ-द-बॉक्स सुझाव के रूप में, मैं पूरी तरह से दो समान भागों (उदाहरण के लिए एक समान कोर प्रकार के दो एआरएम चिप्स) के साथ पूरी डिजाइन प्रक्रिया से गुजरने का सुझाव दूंगा, लेकिन विभिन्न निर्माताओं से और दोनों को अर्हता प्राप्त करेंगे । यह केवल कुल लागत के लिए एक छोटी राशि जोड़ देगा यदि यह सब ऊपर-सामने किया गया है, लेकिन यह निरंतर आपूर्ति का बेहतर विश्वास दिलाएगा। नकारात्मक पक्ष यह है कि प्रत्येक संशोधन में दोनों भागों पर परीक्षण की आवश्यकता होती है, और जो भी उठाया जाता है, क्योंकि प्राथमिक स्रोत में अधिक फ़ील्ड इतिहास होगा।


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सबसे सरल उपाय, आवश्यक समय की लंबाई प्रदान करने के लिए पर्याप्त स्पेयर पार्ट्स संग्रहित करना है। यदि आपके हिस्से में 10 साल का एमटीटीएफ है, और आपको 100 साल तक सहायता प्रदान करने की आवश्यकता है, तो आपको उनमें से 10 स्टोर करने की आवश्यकता है। यदि आपको 100 "स्टेशनों" पर यह सहायता प्रदान करने की आवश्यकता है, तो आपको कुल 1,000 की आवश्यकता होगी। यह सुनिश्चित करने के लिए कि ये भाग कब उपलब्ध हैं, आपको स्पष्ट रूप से विभिन्न "सुरक्षित" स्थानों में संग्रहीत करने की आवश्यकता है। यदि इस "बीमा पॉलिसी" की लागत उचित है, तो आप इसे अनपेक्षित विफलताओं का ध्यान रखने के लिए दोगुना कर सकते हैं ।


सभी घटकों का एक सीमित शैल्फ जीवन है।
JWRM22

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@ JWRM22: अधिकांश (यदि सभी नहीं) प्रक्रियाएं जो शेल्फ जीवन को सीमित करती हैं, तापमान पर तेजी से निर्भर करती हैं। इसलिए यदि स्पेयर पार्ट्स को न केवल सुरक्षित रूप से संग्रहीत किया जाता है, बल्कि ठंडा और सूखा भी है, तो कोई भी इसके चारों ओर काम कर सकता है। हालांकि, यह जानना मुश्किल हो सकता है कि ठंड कितनी ठंडी है।
ओलिवर
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