元器件選型基本原則 嵌入式微處理器選型考慮因素

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(fēng)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(yù)見的時間內(nèi)不會停產(chǎn)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(chǎn)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。

芯片的選型過程是對各個維度考量的折衷。

二. 全流程關(guān)注芯片屬性

1.我們在選型的時候，需要考慮試產(chǎn)的情況、同時需要考慮批量生產(chǎn)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(guān)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(chǎn)能不足。

另外，根據(jù)自己的實際采購情況，找對應(yīng)的量級的供應(yīng)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(dǎo)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(jī)廠家大量使用，導(dǎo)致有人在炒這顆芯片的價格，所以導(dǎo)致很難買到。

2. 關(guān)注器件本身的生命周期與產(chǎn)品生命周期的匹配

對于通信設(shè)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(chǎn)品發(fā)展路標(biāo)。

例如當(dāng)時是使用的一個新硬件平臺，產(chǎn)品規(guī)劃的時候是用于替代發(fā)貨量在百萬級單板數(shù)量的成熟平臺。由于切換周期比較長，新產(chǎn)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(shè)存儲是SDRAM。正在產(chǎn)品準(zhǔn)備鋪量的時候，鎂光等幾大內(nèi)存芯片廠家，宣布停產(chǎn)。導(dǎo)致產(chǎn)品剛上量，就大量囤積庫存芯片，并且尋找臺灣的小廠進(jìn)行器件替代。

所以在器件選型的時候，充分體現(xiàn)了“人無遠(yuǎn)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

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(guān)的操作系統(tǒng)、配套的開發(fā)工具、仿真器，以及工程師微處理器的經(jīng)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(chǎn)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(qiáng)大，產(chǎn)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(yīng)用領(lǐng)域

一個產(chǎn)品的功能、性能一旦定制下來，其所在的應(yīng)用領(lǐng)域也隨之確定。應(yīng)用領(lǐng)域的確定將縮小選型的范圍，例如：工業(yè)控制領(lǐng)域產(chǎn)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(yīng)用領(lǐng)域分類有航天航空、通信、計算機(jī)、工業(yè)控制、醫(yī)療系統(tǒng)、消費電子、汽車電子等。

2自帶資源

經(jīng)常會看到或聽到這樣的問題：主頻是多少？有無內(nèi)置的以太網(wǎng)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(chǎn)品的需求，產(chǎn)品開發(fā)相對就越簡單。

3可擴(kuò)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(nèi)置RAM和ROM，但其容量一般都很小，內(nèi)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(kuò)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(chǎn)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(biāo)。

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(chǎn)品對芯片體積要求不嚴(yán)格，選型時最好選擇QFP封裝。

6芯片的可延續(xù)性及技術(shù)的可繼承性

目前，產(chǎn)品更新?lián)Q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(nèi)核系列的芯片，其技術(shù)可繼承性就較好。應(yīng)該考慮知名半導(dǎo)體公司，然后查詢其相關(guān)產(chǎn)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(chǎn)的芯片。

8仿真器

仿真器是硬件和底層軟件調(diào)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(jīng)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(chǎn)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(shù)支持

現(xiàn)在的趨勢是買服務(wù)，也就是買技術(shù)支持。一個好的公司的技術(shù)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(dǎo)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(yīng)用，有的廠家善于做工控或者更復(fù)雜的MCU和CPU的應(yīng)用，所以會各有優(yōu)劣。

CPU按指令集架構(gòu)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(yīng)用于嵌入式。

業(yè)界PowerPC主要用于網(wǎng)絡(luò)通信市場，X86重點在PC、服務(wù)器市場，MIPS的目標(biāo)市場為網(wǎng)絡(luò)、通信等嵌入式應(yīng)用以及數(shù)字消費類應(yīng)用，ARM的目標(biāo)市場為便攜及手持計算設(shè)備、多媒體、數(shù)字消費類產(chǎn)品。

高端處理器中x86架構(gòu)雙核處理器和MIPS架構(gòu)多核處理器業(yè)務(wù)定位不一樣，MIPS處理器容易實現(xiàn)多核和多線程運算，在進(jìn)行數(shù)據(jù)平面報文轉(zhuǎn)發(fā)時表現(xiàn)出色，但單個處理器內(nèi)核結(jié)構(gòu)簡單，進(jìn)行復(fù)雜運算和報文深度處理時明顯不如x86和PowerPC。數(shù)據(jù)處理選用多核MIPS或NP，控制應(yīng)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(yīng)商可以提供ARM器件，選型必須經(jīng)過多家對比分析和競爭評性評估。

編輯：黃飛