Mettetevi comodi: Consigli di Design Modulare per la Gestione dell’Obsolescenza

Ho notato che esistono due tipi di persone nel mondo: quelli che hanno un grande armadio pieno di scarpe quasi nuove tra cui scegliere per le loro attività quotidiane e quelli che ne hanno poche paia ma molto consumate. Useranno queste scarpe fino a quando non potranno sopportare i buchi. Io faccio parte della seconda categoria e, sfortunatamente per il mio attuale paio di scarpe, è giunta l’ora di cambiarle. Tuttavia, arriva sempre l’occasione giusta per sostituire le vecchie scarpe: si tratta del momento in cui la consunzione del paio attuale diventa più insostenibile della scomodità di un nuovo paio. 

Purtroppo, sapere quando sostituirle sembra più una questione d’intuito che un processo monitorabile e gestibile come nel caso dell’elettronica. Tuttavia, la gestione dell’obsolescenza dei componenti a fine vita, rimane una sfida per la progettazione elettronica. Quando singoli componenti diventano obsoleti prima che il prodotto abbia raggiunto la fine del suo ciclo di vita, c’è un chiaro problema di transizione. Per esempio, i microcontroller vengono spesso sostituiti con versioni più nuove a causa del loro breve periodo di fine vita (End of Life – EOL) di 5 anni o meno. A causa della loro durata limitata, prodotti a lunga durata, come i datalogger industriali o i parcometri, affrontano la sfida continua di sopravvivere più a lungo dei propri microcontroller e di necessitare sostituzioni regolari.

Se non si è preparati, passare ad un nuovo microcontroller può essere un processo doloroso che implica un’accurata coordinazione (e un potenziale problema di comunicazione) tra sviluppatori hardware e firmware. Tuttavia, seguire questi tre importanti suggerimenti di progettazione modulare può aiutare a sviluppare un processo più fluido di transizione del microcontroller:

1. Modulare il Design degli Schemi per Minimizzare le Modifiche

Se viene richiesta una riprogettazione hardware per una migrazione MCU, gli schemi modulari possono far risparmiare molto tempo. Mantenere tutte i vostri schemi in un singolo file di progetto semplicemente non è sempre vantaggioso! Sostituire un microcontroller obsoleto con uno nuovo può essere potenzialmente problematico se i due non sono pin compatibili. In questo caso, il microcontroller non può essere sostituito fino a che gli altri componenti non sono stati spostati manualmente e ogni singola connessione non è stata ricollegata.

La progettazione di schemi modulari è decisamente un’opzione migliore che garantisce la flessibilità dell’organizzazione dei microcontroller nel singolo schema e permette di usare reti o porte per connettersi ad altri moduli. Con questo approccio, basterà modificare il modulo schematico del microcontroller. Ciò risulta molto più ordinato e più efficiente rispetto alle schemi non modulari.

Inoltre, è utile qualora si creasse una tabella all’interno di un tabulato per assicurarsi che i pin siano correttamente associati al nuovo microcontroller. Ciò riduce la possibilità di errori durante la revisione del nuovo PCB. Se la fase di fine vita di un componente sta influenzando uno dei vostri prodotti, potreste prendere in considerazione l’utilizzo della funzione di gestione del ciclo di vita del prodotto di Altium Vault^® per tracciare e sincronizzare meglio il vostro progetto.

^{Isolate i vostri schemi per modulo per minimizzare le modifiche durante la migrazione ad un nuovo MCU.}

2. Sviluppare un Codice Portatile per una Migrazione Facile

Creare un buon codice è molto di più che macinare pagine su pagine di istruzioni di programmazione e far funzionare l’hardware. Una buona programmazione del firmware implica di stabilire una gerarchia sistematica per pianificare completamente il modulo di codificazione e minimizzare le modifiche al codice sorgente quando si migra ad un nuovo microcontroller. Più il codice è portatile e strutturato, meglio è.

Il codice sorgente di un sistema può essere suddiviso in livelli hardware, come input, Universal Asynchronous Receiver-Transmitter (UART) e timer. Questi moduli di livello hardware configurano e interagiscono con il registro del microcontroller. I codici sorgente dedicati all’algoritmo di sistema vengono posizionati in una sezione separata. Per esempio, i moduli Database, Modbus e Data Logging non sono dipendenti dall’hardware e possono essere posizionati separatamente.

Il nocciolo della questione è che durante la transizione ad un nuovo microcontroller, solo il codice sorgente relativo alla porzione interna del microcontroller necessita di essere modificato. Tale approccio minimizza la quantità di tempo necessaria per modificare il firmware affinché si adatti al nuovo microcontroller. Con la giusta struttura, il processo di trasferimento può iniziare mentre il gruppo hardware sta contemporaneamente revisionando il progetto.

3. Scegliere Microcontroller Pin Compatibili per Risparmiare Tempo

Assicurare un efficiente layout PCB può risultare il metodo migliore per risparmiare tempo ed energie durante la migrazione ad un nuovo microcontroller. La parte più noiosa di una migrazione ad un nuovo microcontroller è il processo di riassociazione di tutti quanti i segnali ad altri componenti interni al circuito. Quando un microcontroller ha centinaia di pin, anche il più piccolo errore può complicare il processo di transizione. Pertanto, è saggio controllare con il produttore se il microcontroller obsoleto necessita di una sostituzione pin-to-pin. 

Ho avuto diretta esperienza di un problema EOL quando uno dei miei progetti conteneva un microcontroller LPC2368 a base NXP ARM7. Fortuna era dalla mia parte, poiché il microcontroller più nuovo era pin compatibile con il mio progetto esistente e mi ha risparmiato l’immensa scocciatura di revisionare il PCB stesso. Detto ciò, ci sono alcune circostanze dove versioni pin compatibili non sono disponibili, caso in cui il design hardware necessita di essere revisionato.

^{Un microcontroller pin-compatibile puù significare non aver bisogno di una revision hardware.}

Preparare Progetti con un Software di Gestione dell’Obsolescenza

Un design PCB efficiente è complicato da raggiungere senza un flusso di lavoro semplificato, un accesso alla cronologia del progetto e una personalizzazione dei componenti. L’ideale sarebbe poter monitorare modifiche indipendenti modulari su tutti i componenti mentre ci si assicura una sincronizzazione complessiva. Offrendo la gestione della fase di fine vita tramite una modularità ottimizzata e un lavoro meno ripetitivo per transizione, il software di gestione dell’obsolescenza può minimizzare sorprese e lavoro extra in futuro. Il software di progettazione PCB CircuitStudio^® offre una soluzione completa e all’avanguardia.

Volete preparare meglio il vostro progetto per l’obsolescenza dei componenti a fine vita? Potrebbe essere lo strumento perfetto per preparare il vostro progetto per questioni come la transizione del microcontroller. Parlate con un esperto di Altium per ulteriori suggerimenti.