Ich war unter anderem erstaunt über
die Nachrichten des
letzten Jahres im EEVblog-Blog, dass einige Mikrocontroller für nur 0,03 USD pro Stück verkauft wurden. Wie war das möglich? Viele haben vorgeschlagen, dass dies ein Verkauf oder alte Überreste sind. Beim Stöbern in der Geschichte bin ich zu dem Schluss gekommen, dass es ein ganzes Marktsegment supergünstiger Mikrocontroller gibt. Fast alle von ihnen werden von wenig bekannten Unternehmen aus China oder Taiwan hergestellt. In diesem Artikel habe ich die Ergebnisse meiner Forschung in dieser eher ungewöhnlichen Nische zusammengefasst.
Wir wissen bereits, dass es eine ziemlich große Auswahl an sehr leistungsstarken Mikrocontrollern gibt, die 1,00 US-Dollar kosten, aber was ist mit der
MCU mit 0,1 US-Dollar? Sind sie "schrecklich", wenn sie über sie schreiben?
Methodik
Wie bestimme ich einen Mikrocontroller im Wert von 0,1 US-Dollar? Ja, wie du willst; Die Wahl der Definition ist willkürlich. Ich entschied mich für die Kosten von 100 Stück im LCSC-Laden. Ich habe sechs Hersteller aus Asien gefunden, die einen oder mehrere Chips für weniger als 0,1 US-Dollar anbieten. Wenn die Chips in verschiedenen Paketen angeboten wurden, habe ich die Option SOP8 gewählt. Einige Hersteller hatten mehrere Kandidaten, daher musste ich mich darauf beschränken, typische Geräte für die endgültige Liste von 8 Kandidaten auszuwählen.
Bei großen Distributoren wie Digikey oder Mouser habe ich keine Mikrocontroller für 0,1 US-Dollar gefunden. Dies bedeutet natürlich nicht, dass es unmöglich ist, solche MCUs westlicher Hersteller zu finden - alles hängt vom Auftragsvolumen ab. Hierbei spielen zwei Faktoren eine Rolle: Erstens arbeitet LCSC mit einer viel geringeren Marge als große Distributoren. Zweitens sind große MCU-Hersteller nicht auf kleine Kunden angewiesen, sodass sie den Preis für in kleinen Mengen gekaufte Waren frei festlegen können.
In Abwesenheit von Programmierern und Prüfständen konnte ich die meisten Geräte mit Ausnahme der MCU von Padauk nur gemäß ihren Spezifikationen überprüfen.
Rückblick
Insgesamt habe ich acht Kandidaten aus sechs verschiedenen Herstellern ausgewählt. Die Übersichtstabelle ist unten angegeben.
Es hat offensichtliche Ähnlichkeiten - alle Geräte sind für die Batteriearchitektur ausgelegt und basieren natürlich auf Microchip PIC12. Mit Ausnahme von MDT haben alle Hersteller ihre Chipschaltungen geändert und ergänzt. Es gibt vielleicht zwei Gründe: Erstens wollten sie rechtliche Probleme mit Microchip vermeiden, und zweitens weist PIC12 schwerwiegende Einschränkungen auf. Sie arbeiteten mit den Hauptnachteilen - dem Fehlen von Unterbrechungen, dem JMP / CALL-Adressraum, dem Schalten von Speicherbänken und Peripheriegeräten.
Leider haben die Hersteller Details wie Befehlscodierung oder Speicheralgorithmen nicht mitgeteilt. Alle Entwicklungen für diese Geräte sollten über die IDE der Hersteller erfolgen. Mit Ausnahme von Holtek sind alle Geräte von einer Hochspannungsprogrammierschnittstelle abhängig und vor Ort nicht so einfach zu programmieren. Nur Padauk und Holtek bieten Geräte an, die mehrmals programmiert werden können.
→ Anklickbar. Es gibt eine
PDF-VersionSeparate Funde
Bojuxing Industrie
Der $ 0.0466 BJ8P509F-Chip ist eine leicht verbesserte Version des PIC12C509. Der Befehlssatz wurde von 12 auf 13 Bit erweitert. Auf diese Weise können Sie jmp mit vollständiger Speicheradressierung verwenden. Zusätzlich wurde die Möglichkeit hinzugefügt, mit Interrupts und einem erweiterten HW-Stack zu arbeiten.
Es gibt eine Spezifikation in Englisch, die detailliert genug ist, um mit dem Chip zu arbeiten. Leider ist die Website und IDE des Herstellers nur auf Chinesisch.
Eastsoft Micro
Eastsoft Micro verfügt über ein großes Portfolio an PIC-basierten Mikrocontrollern. Sie nennen ihre Version der HR7P RISC-Architektur. Dies ist eine vollwertige Batteriearchitektur mit Interrupt-Unterstützung, einem 8-Level-Stack und Zugriff auf Speicher und E / A ohne
Bankwechsel .
Sie haben einen Chip, der bis zu 0,1 US-Dollar kostet, und das ist HR7P153P45SA. Zu den bemerkenswerten Funktionen gehören die 12-Bit-ADC-Unterstützung, ein Oszillator mit niedriger Geschwindigkeit für den Betrieb mit geringem Stromverbrauch und die Hinzufügung von zwei Timern mit PWM-Unterstützung.
Leider sind die Website und die Spezifikation nur in Chinesisch.
Holtek
Holtek ist ein bekannter taiwanesischer Mikrocontrollerhersteller. Ihr Vertreter in dieser Kategorie HT68F001 ist ziemlich einzigartig: ein begrenztes Gerät mit 512 Wörtern Programm-Flash-Speicher und 16 Byte RAM. Die Architektur ist PIC12 sehr ähnlich und wird nur vom internen 32-kHz-Oszillator synchronisiert. Da es 4 Zyklen dauert, um jeden Befehl abzuschließen, werden nur 8.000 Befehle pro Sekunde ausgeführt! Anscheinend ist dieser Chip für den Einsatz bei extrem geringem Stromverbrauch ausgelegt, ohne die Leistung zu beeinträchtigen.
Der Chip verfügt über eine hervorragende Dokumentation. Es gibt eine Website, eine Spezifikation, Anwendungshinweise und eine IDE. Es ist auch der einzige Chip mit Niederspannungs-Flash-Programmierfähigkeit. All dies unterscheidet Holtek-Produkte von den anderen.
Angesichts der eingeschränkten Funktionalität dieses Chips scheint das ultra-billige Chipsegment für Holtek jedoch keine Priorität zu haben.
Padauk
Es ist klar, dass sich Padauk auf dem Chipmarkt bis zu 0,1 US-Dollar wie zu Hause fühlt. In dieser Preisklasse bieten sie Dutzende von Produkten mit einer Vielzahl von Optionen und Gehäusetypen an.
Alle basieren auf der MCU Padauk-Architektur, die viel weiter entwickelt ist als PIC12: Sie verwendet separate Speicherorte für E / A und SRAM und ermöglicht die Adressierung an alle Speicher, ohne die Bank zu wechseln. Im Gegensatz zu allen anderen Geräten befindet sich der Stack hier im RAM. Die meisten Anweisungen werden in einem einzigen Taktzyklus ausgeführt.
Ein interessanter und ungewöhnlicher Aspekt der Padauk-Architektur besteht darin, dass sie für synchrones Multithreading geschärft ist und es Ihnen ermöglicht, mehr als ein Programm parallel auf einem MCU-Kern gemäß dem präemptiven Multitasking-Schema auszuführen. Sie nennen dieses Konzept "User-Programmable Processor Matrix" (FPPA). Ein ähnliches Konzept wird von XMOS in der
XCore-Architektur verwendet . Eine nützliche Anwendung von Multithreading in kleinen MCUs ist die Erstellung virtueller Peripheriegeräte, z. B. UART, I
2 C, die parallel zum Hauptprogramm arbeiten.
Ich habe drei ihrer repräsentativen Produkte im SOP8-Paket ausgewählt: PMS150C, PFS154 und PFS173. Sie haben alle ein FPPA-Modul, daher unterstützen sie kein Multithreading.
PMS150C ist die billigste Option und kostet 0,033 US-Dollar. Dies ist die ursprüngliche "Drei-Cent-MCU". Das Gerät verfügt über einen einmalig programmierbaren Speicher für 1 Kilowort und 64 Byte RAM. Die Peripherie wird durch viele konkurrierende Optionen dargestellt - einen 16-Bit-Timer, einen 8-Bit-PWM-Timer, einen Niederfrequenzoszillator, einen analogen Komparator mit einer 4-Bit-DAC-Referenzspannung, mit dem die einfachsten ADC-Varianten implementiert werden können. All dies reicht aus, um die einfachen Funktionen des Sensors und des Steuermoduls zu implementieren.
PFS154 kostet fast doppelt so viel. Im Gegensatz zum PMS150 verfügt es jedoch über einen Flash-Speicher für 2 Kiloblätter. Es kann wiederholt programmiert werden, was für die eigentliche Entwicklung wesentlich praktischer ist. Die Peripherie wird um 3x11-Bit-PWM-Module erweitert, die sich gut zur Steuerung von RGB-LEDs eignen.
Schließlich verbessert PFS173 den PFS154-Chip weiter, indem es einen 8-Bit-ADC hinzufügt und den Flash-Speicher auf 3 Kiloslov und den RAM auf 256 Bytes erweitert.
Padauk bietet eine IDE für die Entwicklung von Assemblersprachen und einen eher kryptischen C-Dialekt (Mini-C). Sie haben ausgezeichnete Spezifikationen in Englisch und Chinesisch sowie eine zweisprachige Website. Die Programmierung der Geräte erfolgt über ein Hochspannungsprotokoll für 5 oder 6 Drähte, was es schwierig macht, den Chip an Ort und Stelle zu programmieren.
Open Source Toolkit
Auf der EEVblog-Website hat sich um die Padauk-MCU eine kleine Community gebildet, die versucht, ein Open-Source-Toolkit für ihre Chips zu erstellen. Der größte Teil der Arbeit wird
in diesem Thread beschrieben .
Ab August 2019 wurde eine technische Analyse
der Befehlscodierung abgeschlossen,
ein Programmierprotokoll beschrieben, ein
offener Programmierer entwickelt und die Unterstützung mehrerer PDK-Architekturoptionen in SDCC integriert. Es ist bereits möglich, alle genannten Padauk-Chips mit einem vollständig geöffneten Toolkit zu entwickeln.
Puolop
Puolop ist ein chinesischer Hersteller von Mikrocontrollern und verschiedenen gemischten Analog-Digital-Schaltkreisen mit Hauptsitz in Shenzhen. Sie bieten eine breite Palette von Chips von Padauk unter ihrer eigenen Marke an, insbesondere die alten OTP-Versionen.
Zum Beispiel sieht Puolop PTB150CSE absolut identisch mit Padauk PMS150C aus. Ihre Kosten sind etwas geringer als die des Originals (0,0315 USD gegenüber 0,334 USD). Es ist unklar, in welcher Beziehung diese Marken stehen, aber Padauk scheint als Lieferant für Puolop zu fungieren.
Die Website des Unternehmens und alle Dokumentationen sind nur auf Chinesisch. Es gibt keinen Grund, Puolop-Chips Padauks-Chips vorzuziehen - sparen Sie einen kleinen Bruchteil des Preises.
Yspring Tech / MDT
Yspring Tech ist ein chinesisches Unternehmen, das eine breite Palette von Geräten anbietet, die funktional mit den Wettbewerbern von Microchip vergleichbar sind. Anscheinend wurde der größte Teil des Sortiments von
MDT übernommen , einem taiwanesischen Unternehmen, das Yspring entweder gekauft oder zu einem Partner gemacht hat. Microchip hat
sich in der Vergangenheit ihrem Geschäftsmodell
widersetzt .
Ysprings fügt diesem Test das MDT10P509 für 0,0795 US-Dollar hinzu. Dieses Gerät scheint ein vollständiger Klon von PIC12C509 zu sein. Es kann als billiger Ersatz für das Original nützlich sein, ist jedoch in seinen Eigenschaften anderen Produkten dieser Kategorie deutlich unterlegen.
Der MDT10P509 bietet 1 Kilo einmaligen Speicher, 41 Byte RAM und einen einzelnen 8-Bit-Timer als Peripheriegeräte. Darin gibt es wie beim PIC12C509 keine Unterbrechungen, es gibt nur einen zweistufigen HW-Stack und die Anweisungen werden in 4 Zyklen ausgeführt.
Fazit
Sind diese Mikrocontroller wirklich hässlich? Kommt natürlich auf den Standpunkt an. Sie fallen in eine spezielle Kategorie wartungsarmer, wartungsarmer Produkte mit geringen Kosten für Großeinkäufe. Müssen Sie warten, bis die Taste gedrückt wird, und dann fünfmal mit der LED blinken? Müssen Sie ein batteriebetriebenes Nachtlicht betreiben? Chips, die bis zu 0,1 US-Dollar kosten, helfen Ihnen, Kosten zu senken und die Entwicklungszeit zu verkürzen.
Der Haken ist, dass die Entwicklung für die meisten dieser Geräte aufgrund der begrenzten Verfügbarkeit von Flash-Flash-Optionen und der In-Circuit-Programmierung unpraktisch sein wird. Das Debuggen ist normalerweise nur über Schaltungsemulatoren möglich.
Wenn Sie gerne mit kostengünstigen Mikrocontrollern arbeiten, ist die Padauk-Serie ohne Zweifel die beste Wahl. Sie verfügen über die leistungsstärkste Architektur, eine breite Palette von Geräten, einschließlich Optionen mit Flash-Speicher, eine gute Dokumentation und die einzige Zeile mit einer Reihe offener Tools.