Quítese los zapatos: consejos de diseño modular para el manejo de la obsolescencia

He notado que hay dos clases de personas en el mundo: aquellos que tienen un gran armario lleno de zapatos de uso ligero para sus actividades diarias, y aquellos que tienen unos (demasiado) pocos pares de zapatos bien usados que chillan hasta que los orificios de los pies se vuelven intolerables. Estoy entre los últimos, y desafortunadamente para mi par de zapatos actuales, es hora de que los reemplace. Pero siempre hay un período de oro para reemplazar los zapatos viejos: encontrar el punto en el tiempo donde el gastado de su par actual es solo más incómodo que la rigidez de un nuevo par que todavía no se ha asentado.

Desafortunadamente, saber cuándo reemplazar sus zapatos parece un proceso más intuitivo que uno que se puede rastrear y gestionar como en la electrónica. Sin embargo, el manejo de la obsolescencia de los componentes con ciclos de vida útil sigue siendo un reto común en el diseño electrónico. Cuando los componentes individuales se vuelven obsoletos antes de que el producto llegue al final de su ciclo de vida, existe un claro problema de transición. Por ejemplo, los microcontroladores se sustituyen con frecuencia por nuevas versiones, debido a sus cortos ciclos de vida útil (EOL) de cinco años o menos. Debido a su vida útil limitada, los productos de ciclo de vida largo, como los registradores de datos industriales y las máquinas de pago de estacionamiento de vehículos, enfrentan el desafío continuo de durar más que sus microcontroladores y requieren reemplazos regulares.

Si no está preparado, migrar a un nuevo microcontrolador puede ser un proceso doloroso que implicará en una estrecha coordinación (y un posible malentendido) entre los desarrolladores de hardware y firmware. Sin embargo, si sigue estos tres importantes consejos de diseño modular puede ayudarle a desarrollar un proceso de transición de microcontrolador más fluido:

1. Modificar esquemas de diseño para minimizar los cambios

Si se requiere rediseñar el hardware para la migración de MCU, los esquemas modulares pueden ahorrar mucho tiempo. La comodidad de mantener todos sus esquemáticos en un solo archivo de diseño no siempre vale la pena. Sustituir un microcontrolador obsoleto por uno nuevo puede ser potencialmente problemático si los dos no son compatibles pin a pin. En este caso, el microcontrolador no puede reemplazarse hasta que otros componentes se hayan movido manualmente y se haya reconectado cada conexión.

Un diseño esquemático modular es una opción mucho mejor que proporciona la flexibilidad de organizar el microcontrolador en hojas esquemáticas individuales y usar redes o puertos para conectar con otros módulos. Con este enfoque, solo tendría que alterar el módulo esquemático del microcontrolador. Esto es mucho más prolijo y eficiente que los esquemas no modularizados.

También es útil si crea una tabla dentro de una hoja de cálculo para asegurarse de que los pines se asignan correctamente al nuevo microcontrolador. Esto reduce la posibilidad de errores al revisar la nueva PCB. Pero, si el ciclo de vida útil de un componente está afectando a cualquiera de sus productos, es posible que desee considerar utilizar la función de gestión del ciclo de vida de los elementos de Altium Vault para realizar un mejor seguimiento y sincronizar su diseño.

^{Separe sus esquemáticos por módulo para minimizar los cambios en la nueva migración de MCU.} 

2. Desarrollar código portátil para una migración sencilla

Crear un buen código es mucho más que crear páginas tras páginas de instrucciones de programación y hacer que el hardware funcione. Una buena programación de firmware implica establecer una jerarquía sistemática para planificar el módulo de codificación y minimizar los cambios en el código fuente al migrar a un nuevo microcontrolador. Cuanto más portátil y estructurado sea el código, mejor.

El código fuente de un sistema se puede dividir en niveles de hardware tales como: Entradas, Transmisor-Receptor Asíncrono Universal (UART) y Temporizadores. Estos módulos a nivel de hardware configuran e interactúan con el registro del microcontrolador. Los códigos fuente dedicados al algoritmo del sistema se colocan en una sección separada. Por ejemplo, los módulos Database, Modbus y Data Logging no dependen del hardware y se pueden colocar por separado.

La conclusión es que cuando se realiza la transición a un nuevo microcontrolador, solo se necesita modificar el código fuente relacionado a la parte interna del microcontrolador. Este enfoque minimiza el tiempo necesario para modificar el firmware para adaptarlo al nuevo microcontrolador. Con la estructura correcta, el proceso de adaptación puede comenzar mientras el equipo de hardware revisa el diseño simultáneamente.

3. Elija Microcontroladores con pines compatibles para ahorrar tiempo

Garantizar un diseño eficiente de las PCB puede ser la forma más eficaz de ahorrar tiempo y energía al migrar a nuevos microcontroladores. La parte más tediosa de migrar a un nuevo microcontrolador es el proceso de rediseñar cada señal a otros componentes dentro del circuito. Cuando el microcontrolador tiene cientos de pines, pequeños errores pueden complicar el proceso de transición. Por lo tanto, es aconsejable verificar con el fabricante si el microcontrolador obsoleto requiere un reemplazo de pin a pin.

Experimenté directamente un problema de EOL cuando uno de mis diseños contenía el microcontrolador LPC2368 basado en NXP ARM7. Sin embargo, la suerte estaba de mi lado porque el nuevo microcontrolador era compatible con mi diseño actual y me ahorró el inmenso problema de revisar la propia PCB. Dicho esto, hay ciertas circunstancias en las que no se dispone de versiones compatibles pin a pin, en cuyo caso es necesario revisar el diseño del hardware.

^{Un microcontrolador compatible pin a pin podría significar que no se requiere revisión de hardware.}

Preparar diseños con software de manejo de obsolescencia

El diseño eficiente de las PCB es un reto a lograr sin un flujo de trabajo racionalizado, acceso al historial de diseño y personalización de componentes. Idealmente, el diseñador necesita poder supervisar los cambios independientes y modulares de todos los componentes, asegurando, al mismo tiempo, la sincronización general. Al ofrecer gestión del ciclo de vida útil mediante una modularidad optimizada y trabajo menos repetitivo por transición, el software de manejo de la obsolescencia puede minimizar las sorpresas y el trabajo adicional por debajo de la línea. El software de diseño de PCB CircuitStudio ofrece una solución completa y de vanguardia.

¿Desea preparar mejor su diseño para la obsolescencia de los componentes con ciclos vida útil? CircuitStudio puede ser la herramienta perfecta para preparar su diseño para problemas comunes como la transición de microcontroladores. Hable con un experto de Altium para obtener más consejos.