一篇完整的元器件選型指南
本文來源:麵包板社區
一、元器件選型基本原則
a)普遍性原則:所選的元器件要是被廣泛使用驗證過的,盡量少使用冷門、偏門芯片,減少開發風險。
b)高性價(jia) 比原則:在功能、性能、使用率都相近的情況下,盡量選擇價(jia) 格比較好的元器件,降低成本。
c)采購方便原則:盡量選擇容易買(mai) 到、供貨周期短的元器件。
d)持續發展原則:盡量選擇在可預見的時間內(nei) 不會(hui) 停產(chan) 的元器件。
e)可替代原則:盡量選擇pin to pin兼容芯片品牌比較多的元器件。
f)向上兼容原則:盡量選擇以前老產(chan) 品用過的元器件。
g)資源節約原則:盡量用上元器件的全部功能和管腳。
芯片的選型過程是對各個(ge) 維度考量的折衷。
二、全流程關(guan) 注芯片屬性
1、我們(men) 在選型的時候,需要考慮試產(chan) 的情況、同時需要考慮批量生產(chan) 時的情況。
小批量采購的價(jia) 格、供貨周期、樣片申請;同時需要關(guan) 注,大批量之後的價(jia) 格和供貨周期。有可能批量變大之後,供貨的價(jia) 格沒有優(you) 勢、或者批量大了之後,產(chan) 能不足。
另外,根據自己的實際采購情況,找對應的量級的供應商。例如,原廠往往不直接供貨,需要通過代理商。有些代理商的供貨量級都是有要求的。
之前,有一個(ge) 選型,選擇了ST的STM32F427IGT6,原廠很給力幫忙申請樣片。但是在采購的過程中碰到的困難,雖然我們(men) 希望整盤采購,但是由於(yu) 其代理商出貨量都有一定的要求,導致價(jia) 格跟一開始通過原廠了解到的價(jia) 格不一致。要高出很多。
同時由於(yu) 整個(ge) 行業(ye) 使用該芯片的場景不是很多,所以導致淘寶價(jia) 格非常貴,根本沒法接受。同時,有做芯片銷售的朋友說是由於(yu) 無人機廠家大量使用,導致有人在炒這顆芯片的價(jia) 格,所以導致很難買(mai) 到。
2、關(guan) 注器件本身的生命周期與(yu) 產(chan) 品生命周期的匹配
對於(yu) 通信設備一般要求我們(men) 選用的器件要有5年以上的生命周期,並且有後續完整的產(chan) 品發展路標。
我們(men) 的當時的一個(ge) 新硬件平台,產(chan) 品規劃的時候是用於(yu) 替代發貨量在百萬(wan) 級單板數量的成熟平台。由於(yu) 切換周期比較長。新產(chan) 品在完成開發後1~2年之後,才逐步上量。其中一個(ge) DSP電路板,外設存儲(chu) 是SDRAM。正在產(chan) 品準備鋪量的時候,鎂光等幾大 內(nei) 存芯片廠家,宣布停產(chan) 。導致產(chan) 品剛上量,就大量囤積庫存芯片,並且尋找台灣的小廠進行器件替代。
所以在器件選型的時候,充分體(ti) 現了“人無遠慮必有近憂”。
3、除了考慮功能和實驗室環境,還需要考慮整個(ge) 生命周期的場景。
三、具體(ti) 選型,處理器選型
要選好一款處理器,要考慮的因素很多,不單單是純粹的硬件接口,還需要考慮相關(guan) 的操作係統、配套的開發工具、仿真器,以及工程師微處理器的經驗和軟件支持情況等。
嵌入式微處理器選型的考慮因素
在產(chan) 品開發中,作為(wei) 核心芯片的微處理器,其自身的功能、性能、可靠性被寄予厚望,因為(wei) 它的資源越豐(feng) 富、自帶功能越強大,產(chan) 品開發周期就越短,項目成功率就越高。但是,任何一款微處理器都不可能盡善盡美,滿足每個(ge) 用戶的需要,所以這就涉及選型的問題。
(1)應用領域
一個(ge) 產(chan) 品的功能、性能一旦定製下來,其所在的應用領域也隨之確定。應用領域的確定將縮小選型的範圍,例如:工業(ye) 控製領域產(chan) 品的工作條件通常比較苛刻,因此對芯片的工作溫度通常是寬溫的,這樣就得選擇工業(ye) 級的芯片,民用級的就被排除在外。目前,比較常見的應用領域分類有航天航空、通信、計算機、工業(ye) 控製、醫療係統、消費電子、汽車電子等。
(2)自帶資源
經常會(hui) 看到或聽到這樣的問題:主頻是多少有無內(nei) 置的以太網MAC有多少個(ge) I/O口自帶哪些接口支持在線仿真嗎是否支持OS,能支持哪些OS是否有外部存儲(chu) 接口……以上都涉及芯片資源的問題,微處理器自帶什麽(me) 樣的資源是選型的一個(ge) 重要考慮因素。芯片自帶資源越接近產(chan) 品的需求,產(chan) 品開發相對就越簡單。
(3)可擴展資源
硬件平台要支持OS、RAM和ROM,對資源的要求就比較高。芯片一般都有內(nei) 置RAM和ROM,但其容量一般都很小,內(nei) 置512KB就算很大了,但是運行OS一般都是兆級以上。這就要求芯片可擴展存儲(chu) 器。
(4)功耗
單看“功耗”是一個(ge) 較為(wei) 抽象的名詞。低功耗的產(chan) 品即節能又節財,甚至可以減少環境汙染,還能增加可靠性,它有如此多的優(you) 點,因此低功耗也成了芯片選型時的一個(ge) 重要指標。
(5)封裝
常見的微處理器芯片封裝主要有QFP、BGA兩(liang) 大類型。BGA類型的封裝焊接比較麻煩,一般的小公司都不會(hui) 焊,但BGA封裝的芯片體(ti) 積會(hui) 小很多。如果產(chan) 品對芯片體(ti) 積要求不嚴(yan) 格,選型時最好選擇QFP封裝。
(6)芯片的可延續性及技術的可繼承性
目前,產(chan) 品更新換代的速度很快,所以在選型時要考慮芯片的可升級性。如果是同一廠家同一內(nei) 核係列的芯片,其技術可繼承性就較好。應該考慮知名半導體(ti) 公司,然後查詢其相關(guan) 產(chan) 品,再作出判斷。
(7)價(jia) 格及供貨保證
芯片的價(jia) 格和供貨也是必須考慮的因素。許多芯片目前處於(yu) 試用階段(sampling),其價(jia) 格和供貨就會(hui) 處於(yu) 不穩定狀態,所以選型時盡量選擇有量產(chan) 的芯片。
(8)仿真器
仿真器是硬件和底層軟件調試時要用到的工具,開發初期如果沒有它基本上會(hui) 寸步難行。選擇配套適合的仿真器,將會(hui) 給開發帶來許多便利。對於(yu) 已經有仿真器的人們(men) ,在選型過程中要考慮它是否支持所選的芯片。
(9)OS及開發工具
作為(wei) 產(chan) 品開發,在選型芯片時必須考慮其對軟件的支持情況,如支持什麽(me) 樣的OS等。對於(yu) 已有OS的人們(men) ,在選型過程中要考慮所選的芯片是否支持該OS,也可以反過來說,即這種OS是否支持該芯片。
(10)技術支持
現在的趨勢是買(mai) 服務,也就是買(mai) 技術支持。一個(ge) 好的公司的技術支持能力相對比較有保證,所以選芯片時最好選擇知名的半導體(ti) 公司。
另外,芯片的成熟度取決(jue) 於(yu) 用戶的使用規模及使用情況。選擇市麵上使用較廣的芯片,將會(hui) 有比較多的共享資源,給開發帶來許多便利。
這裏再說一點,有些廠家善於(yu) 做MCU的簡單應用,有的廠家善於(yu) 做工控或者更複雜的MCU和CPU的應用,所以會(hui) 各有優(you) 劣。
CPU按指令集架構體(ti) 係分主流的有PowerPC、X86、MIPS、ARM四種,X86采用CISC指令集,POWERPC、MIPS、ARM采用RISC指令集,RISC的CPU多應用於(yu) 嵌入式。
業(ye) 界PowerPC主要用於(yu) 網絡通信市場,X86重點在PC、服務器市場,MIPS的目標市場為(wei) 網絡、通信等嵌入式應用以及數字消費類應用,ARM的目標市場為(wei) 便攜及手持計算設備、多媒體(ti) 、數字消費類產(chan) 品。
高端處理器中x86架構雙核處理器和MIPS架構多核處理器業(ye) 務定位不一樣,MIPS處理器容易實現多核和多線程運算,在進行數據平麵報文轉發時表現出色,但單個(ge) 處理器內(nei) 核結構簡單,進行複雜運算和報文深度處理時明顯不如x86和PowerPC。數據處理選用多核MIPS或NP,控製應用選用PowerPC或嵌入式x86。
ARM器件的業(ye) 界生態環境比較好,有多家芯片供應商可以提供ARM器件,選型必須經過多家對比分析和競爭(zheng) 評性評估。
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