Eu, entre outros, fiquei impressionado com
as notícias do ano passado no blog do EEV que alguns microcontroladores venderam por apenas US $ 0,03 cada. Como isso foi possível? Muitos sugeriram que se trata de uma venda ou de restos antigos. Revirando a história, cheguei à conclusão de que existe todo um segmento de mercado de microcontroladores super baratos. Quase todos são produzidos por empresas pouco conhecidas da China ou Taiwan. Neste artigo, resumi os resultados de minha pesquisa nesse nicho bastante incomum.
Já sabemos que existe uma gama bastante grande de microcontroladores muito poderosos que custam US $ 1,00, mas e o
MCU a US $ 0,1? Eles são "terríveis" ao escrever sobre eles?
Metodologia
Como determinar um microcontrolador no valor de US $ 0,1? Sim, como você deseja; a escolha da definição é arbitrária. Decidi seguir em frente, usando o custo de 100 peças na loja LCSC. Encontrei seis fabricantes que oferecem um ou mais chips por menos de US $ 0,1, todos da Ásia. Se os chips foram oferecidos em pacotes diferentes, eu escolhi a opção SOP8. Alguns fabricantes tinham vários candidatos, então tive que me limitar a escolher dispositivos típicos para a lista final de 8 candidatos.
Em grandes distribuidores, como Digikey ou Mouser, não encontrei microcontroladores por US $ 0,1. Obviamente, isso não significa que é impossível encontrar esses MCUs de fabricantes ocidentais - tudo depende do volume do pedido. Dois fatores desempenham um papel aqui: primeiro, o LCSC trabalha com uma margem muito menor do que os grandes distribuidores. Em segundo lugar, os grandes fabricantes de MCU não dependem de pequenos clientes; portanto, estabelecem livremente o preço dos bens adquiridos em pequenas quantidades.
Na ausência de programadores e bancos de teste, eu era capaz de revisar a maioria dos dispositivos apenas de acordo com suas especificações, com exceção do MCU da Padauk.
Revisão
No total, selecionei oito candidatos de seis fabricantes diferentes. A tabela de resumo é fornecida abaixo.
Tem semelhanças óbvias - todos os dispositivos são projetados para arquitetura de bateria e, é claro, baseados no Microchip PIC12. Com exceção do MDT, todos os fabricantes mudaram e complementaram seus circuitos de chip. Talvez haja duas razões: primeiro, eles queriam evitar problemas legais com o Microchip e, em segundo lugar, o PIC12 tem sérias limitações. Eles trabalharam com as principais desvantagens - a ausência de interrupções, o espaço de endereço JMP / CALL, comutação de bancos de memória e periféricos.
Infelizmente, os fabricantes não compartilharam detalhes como codificação de instruções ou algoritmos de memória. Todo o desenvolvimento desses dispositivos deve passar pelo IDE dos fabricantes. Com exceção da Holtek, todos os dispositivos dependem de uma interface de programação de alta tensão e não são tão fáceis de programar no local. Somente Padauk e Holtek oferecem dispositivos que podem ser programados mais de uma vez.
→ Clicável. Existe uma
versão em PDFAchados separados
Bojuxing industrial
O chip BJ8P509F de US $ 0,0466 é uma versão ligeiramente aprimorada do PIC12C509. O conjunto de instruções foi expandido de 12 para 13 bits. Isso permite que você use jmp com endereçamento de memória cheia. Além disso, adicionou a capacidade de trabalhar com interrupções e uma pilha HW expandida.
Há uma especificação em inglês e é detalhada o suficiente para funcionar com o chip. Infelizmente, o site e o IDE do fabricante são apenas em chinês.
Eastsoft micro
O Eastsoft Micro possui um grande portfólio de microcontroladores baseados em PIC. Eles chamam sua versão da arquitetura HR7P RISC. Essa é uma arquitetura de bateria completa com suporte a interrupção, uma pilha de 8 níveis e acesso à memória e E / S sem
troca de banco .
Eles têm um chip que custa até US $ 0,1, e este é o HR7P153P45SA. Os recursos notáveis incluem suporte ADC de 12 bits, um oscilador de baixa velocidade para operação com baixo consumo de energia e a adição de dois temporizadores com suporte a PWM.
Infelizmente, o site e as especificações são apenas em chinês.
Holtek
A Holtek é um conhecido fabricante de microcontroladores de Taiwan. Seu representante nesta categoria HT68F001 é bastante exclusivo: um dispositivo limitado com 512 palavras de memória flash de programa e 16 bytes de RAM. A arquitetura é muito semelhante à PIC12, sincronizada apenas a partir do oscilador interno de 32 kHz. Como são necessários 4 ciclos para concluir cada instrução, ele executa apenas 8.000 instruções por segundo! Aparentemente, este chip foi projetado para uso em consumo de energia ultrabaixo, sem exigir desempenho.
O chip possui excelente documentação. Há um site, uma especificação, notas de aplicação e um IDE. É também o único chip com capacidade de programação de flash de baixa tensão. Tudo isso diferencia os produtos Holtek do resto.
No entanto, dada a funcionalidade limitada deste chip, parece que o segmento de chips ultra-baratos não é uma prioridade para a Holtek.
Padauk
É claro que, no mercado de chips, até US $ 0,1, Padauk se sente em casa. Nessa faixa de preço, eles oferecem dezenas de produtos com uma variedade de opções e tipos de casos.
Todos eles são baseados na arquitetura MCU Padauk, que é muito mais desenvolvida em comparação com o PIC12: ele usa áreas de memória separadas para E / S e SRAM, permite endereçar toda a memória sem trocar de banco. Ao contrário de todos os outros dispositivos, aqui a pilha está na RAM. A maioria das instruções é executada em um único ciclo de clock.
Um aspecto interessante e incomum da arquitetura Padauk é que ela é aprimorada para multithreading síncrona e permite executar mais de um programa em paralelo em um único núcleo MCU, de acordo com o esquema de multitarefa preventiva. Eles chamam esse conceito de "matriz de processador programável pelo usuário" (FPPA). Um conceito semelhante é usado pelo XMOS na
arquitetura XCore. Uma aplicação útil do multithreading em pequenas MCUs é a criação de periféricos virtuais, por exemplo, UART, I
2 C, trabalhando em paralelo com o programa principal.
Selecionei três de seus produtos representativos no pacote SOP8: PMS150C, PFS154 e PFS173. Todos eles têm um módulo FPPA, portanto, não suportam multithreading.
O PMS150C é a opção mais barata, custando US $ 0,033, ou seja, este é o "MCU de três centavos" original. O dispositivo possui uma memória programável única para 1 quilo de palavra e 64 bytes de RAM. A periferia é representada por muitas opções concorrentes - um temporizador de 16 bits, um temporizador PWM de 8 bits, um oscilador de baixa frequência, um comparador analógico com uma tensão de referência DAC de 4 bits, que pode ser usada para implementar as variantes mais simples do ADC. Tudo isso é suficiente para implementar as funções simples do sensor e do módulo de controle.
O PFS154 custa quase o dobro. No entanto, diferentemente do PMS150, ele possui memória flash para 2 quilos, pode ser programado repetidamente, o que é muito mais conveniente para o desenvolvimento real. A periferia é expandida por módulos PWM de 3x11 bits, adequados para o controle de LEDs RGB.
Finalmente, o PFS173 aprimora ainda mais o chip PFS154 adicionando um ADC de 8 bits e expandindo a memória flash para 3 quilos e a RAM para 256 bytes.
O Padauk fornece um IDE para o desenvolvimento da linguagem assembly e um dialeto C (Mini-C) bastante enigmático. Eles têm excelentes especificações em inglês e chinês, além de um site bilíngue. A programação dos dispositivos é realizada por um protocolo de alta tensão para 5 ou 6 fios, o que dificulta a programação do chip no local.
Kit de ferramentas de código aberto
Uma pequena comunidade se formou em torno do Padauk MCU no site EEVblog, tentando criar um kit de ferramentas de código aberto para seus chips. A maior parte do trabalho é
descrita neste tópico .
A partir de agosto de 2019, uma análise
de engenharia
da codificação das instruções foi concluída,
um protocolo de programação foi descrito, um
programador aberto foi desenvolvido, o suporte para várias opções de arquitetura PDK foi integrado ao SDCC. Já é possível realizar o desenvolvimento de todos os chips Padauk mencionados com um kit de ferramentas totalmente aberto.
Puolop
A Puolop é uma fabricante chinesa de microcontroladores e de vários circuitos analógico-digital misturados com sede em Shenzhen. Eles oferecem uma ampla gama de chips da Padauk sob sua própria marca, em particular as versões antigas do OTP.
Por exemplo, Puolop PTB150CSE parece absolutamente idêntico ao Padauk PMS150C. Seu custo é um pouco menor que o original (US $ 0,0315 versus US $ 0,334). Não está claro qual é o relacionamento entre essas marcas, mas Padauk parece estar atuando como fornecedor da Puolop.
O site da empresa e toda a documentação são apenas em chinês. Não há razão para preferir os chips Puolop aos chips Padauks - economize uma pequena fração do preço.
Yspring Tech / MDT
A Yspring Tech é uma empresa chinesa que oferece uma ampla gama de dispositivos que são funcionalmente comparáveis aos concorrentes da Microchip. Aparentemente, a maior parte do sortimento foi retirada da
MDT , uma empresa de Taiwan que a Yspring comprou ou fez parceria. A Microchip se
opôs ao seu modelo de negócios no passado.
Ysprings adiciona o MDT10P509 a esta revisão por US $ 0,0795. Este dispositivo parece ser um clone completo do PIC12C509. Pode ser útil como um substituto barato para o original, mas é claramente inferior em características a outros produtos dessa categoria.
O MDT10P509 oferece 1 quilo de memória única, 41 bytes de RAM e um único temporizador de 8 bits como periféricos. Nele, como no PIC12C509, não há interrupções, existe apenas uma pilha HW de dois níveis e as instruções são executadas em 4 ciclos.
Conclusão
Esses microcontroladores são realmente feios? Obviamente depende do ponto de vista. Eles se enquadram em uma categoria especial de produtos de baixa manutenção e baixa manutenção, com baixo custo para compras a granel. Você precisa esperar o botão ser pressionado e depois piscar cinco vezes com o LED? Você precisa operar uma luz noturna com bateria? Os chips que custam até US $ 0,1 ajudarão a reduzir custos e reduzir o tempo de desenvolvimento.
O problema é que o desenvolvimento para a maioria desses dispositivos será inconveniente devido à disponibilidade limitada de opções com flash e programação no circuito. A depuração geralmente é possível apenas através de emuladores de circuito.
Se você gosta de trabalhar com microcontroladores de baixo custo, a série Padauk é sem dúvida a melhor escolha. Eles possuem a arquitetura mais poderosa, uma ampla gama de dispositivos, incluindo opções com memória flash, boa documentação e a única linha com um conjunto de ferramentas abertas.