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一份難得的元器件選型指南

硬件筆記本 ? 來源:面包板社區(qū) ? 2023-05-18 09:55 ? 次閱讀

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(fā)風險。

b高性價比原則

在功能、性能、使用率都相近的情況下,盡量選擇價格比較好的元器件,降低成本。

c采購方便原則

盡量選擇容易買到、供貨周期短的元器件。

d持續(xù)發(fā)展原則

盡量選擇在可預見的時間內不會停產的元器件。

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

盡量選擇以前老產品用過的元器件。

g資源節(jié)約原則

盡量用上元器件的全部功能和管腳。

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芯片的選型過程是對各個維度考量的折衷。

二. 全流程關注芯片屬性

1.我們在選型的時候,需要考慮試產的情況、同時需要考慮批量生產時的情況

小批量采購的價格、供貨周期、樣片申請;同時需要關注,大批量之后的價格和供貨周期。有可能批量變大之后,供貨的價格沒有優(yōu)勢、或者批量大了之后,產能不足。

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。

同時由于整個行業(yè)使用該芯片的場景不是很多,所以導致淘寶價格非常貴,根本沒法接受。同時,有做芯片銷售的朋友說是由于無人機廠家大量使用,導致有人在炒這顆芯片的價格,所以導致很難買到。

2. 關注器件本身的生命周期與產品生命周期的匹配

對于通信設備一般要求我們選用的器件要有5年以上的生命周期,并且有后續(xù)完整的產品發(fā)展路標。

例如當時是使用的一個新硬件平臺,產品規(guī)劃的時候是用于替代發(fā)貨量在百萬級單板數量的成熟平臺。由于切換周期比較長,新產品在完成開發(fā)后1~2年之后,才逐步上量。其中一個DSP電路板,外設存儲是SDRAM。正在產品準備鋪量的時候,鎂光等幾大內存芯片廠家,宣布停產。導致產品剛上量,就大量囤積庫存芯片,并且尋找臺灣的小廠進行器件替代。

所以在器件選型的時候,充分體現了“人無遠慮必有近憂”。

3. 除了考慮功能和實驗室環(huán)境,還需要考慮整個生命周期的場景

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三. 具體選型,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,還需要考慮相關的操作系統、配套的開發(fā)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:

在產品開發(fā)中,作為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,因為它的資源越豐富、自帶功能越強大,產品開發(fā)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,滿足每個用戶的需要,所以這就涉及選型的問題。

1應用領域

一個產品的功能、性能一旦定制下來,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范圍,例如:工業(yè)控制領域產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(yè)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(yè)控制、醫(yī)療系統、消費電子汽車電子等。

2自帶資源

經常會看到或聽到這樣的問題:主頻是多少?有無內置的以太網MAC?有多少個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?是否有外部存儲接口?以上都涉及芯片資源的問題,微處理器自帶什么樣的資源是選型的一個重要考慮因素。芯片自帶資源越接近產品的需求,產品開發(fā)相對就越簡單。

3可擴展資源

硬件平臺要支持OS、RAM和ROM,對資源的要求就比較高。芯片一般都有內置RAM和ROM,但其容量一般都很小,內置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器。

4功耗

單看“功耗”是一個較為抽象的名詞。低功耗的產品即節(jié)能又節(jié)財,甚至可以減少環(huán)境污染,還能增加可靠性,它有如此多的優(yōu)點,因此低功耗也成了芯片選型時的一個重要指標。

5封裝

常見的微處理器芯片封裝主要有QFP、BGA兩大類型。BGA類型的封裝焊接比較麻煩,一般的小公司都不會焊,但BGA封裝的芯片體積會小很多。如果產品對芯片體積要求不嚴格,選型時最好選擇QFP封裝。

6芯片的可延續(xù)性及技術的可繼承性

目前,產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核系列的芯片,其技術可繼承性就較好。應該考慮知名半導體公司,然后查詢其相關產品,再作出判斷。

7價格及供貨保證

芯片的價格和供貨也是必須考慮的因素。許多芯片目前處于試用階段(sampling),其價格和供貨就會處于不穩(wěn)定狀態(tài),所以選型時盡量選擇有量產的芯片。

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(fā)初期如果沒有它基本上會寸步難行。選擇配套適合的仿真器,將會給開發(fā)帶來許多便利。對于已經有仿真器的人們,在選型過程中要考慮它是否支持所選的芯片。

9OS及開發(fā)工具

作為產品開發(fā),在選型芯片時必須考慮其對軟件的支持情況,如支持什么樣的OS等。對于已有OS的人們,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

現在的趨勢是買服務,也就是買技術支持。一個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公司。

另外,芯片的成熟度取決于用戶的使用規(guī)模及使用情況。選擇市面上使用較廣的芯片,將會有比較多的共享資源,給開發(fā)帶來許多便利。

這里再說一點,有些廠家善于做MCU的簡單應用,有的廠家善于做工控或者更復雜的MCU和CPU的應用,所以會各有優(yōu)劣。

CPU按指令集架構體系分主流的有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多應用于嵌入式。

業(yè)界PowerPC主要用于網絡通信市場,X86重點在PC、服務器市場,MIPS的目標市場為網絡、通信等嵌入式應用以及數字消費類應用,ARM的目標市場為便攜及手持計算設備、多媒體、數字消費類產品。

高端處理器中x86架構雙核處理器和MIPS架構多核處理器業(yè)務定位不一樣,MIPS處理器容易實現多核和多線程運算,在進行數據平面報文轉發(fā)時表現出色,但單個處理器內核結構簡單,進行復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,控制應用選用PowerPC或嵌入式x86。

ARM器件的業(yè)界生態(tài)環(huán)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評性評估。

審核編輯 :李倩

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