32-bitowe mikrokontrolery ARM firmy Geehy - legalna alternatywa dla mikrokontrolerów ST z serii STM32F

2022-06-06

Wybierając komponenty elektroniczne (np. kondensatory albo tranzystory), możemy porównać i wybrać je spośród oferty wielu producentów. Tak samo jest w przypadku wyświetlaczy, diod LED lub złączy – ten sam typ produktu, zachowujący wszystkie kluczowe parametry i funkcje, można nabyć u wielu dostawców. Dostępność równoważnych komponentów jest postrzegana jako ważna zaleta, gdyż ogranicza ryzyko biznesowe, zapobiega wzrostowi cen i, co niezwykle ważne w obecnym czasie alokacji, uelastycznia łańcuchy dostaw.

Niestety, w przypadku mikrokontrolerów zakres dostawców jest bardzo ograniczony. Na szczęście dzięki Geehy Semiconductor, ta sytuacja zaczęła się nieco zmieniać.

Bardzo wielu producentów elementów elektronicznych ma w swoich ofertach standardowe scalone układy logiczne, wzmacniacze operacyjne i inne typy podzespołów. Odpowiedników jest tak wiele, że łatwiej jest ocenić, gdzie ich nie ma lub gdzie oferta jest bardzo ograniczona. Tak jest przede wszystkim w przypadku zaawansowanych układów cyfrowych, takich jak mikrokontrolery, SoC, FPGA oraz własnościowe, specjalizowane rozwiązania kontrolerów (pamięci, zasilania, dysków, silników), MEMS-ów itp. Im bardziej uniwersalny i popularny chip, tym większe zapotrzebowanie w zakresie dostępności odpowiedników. W ostatnich miesiącach ta zasada bardzo zyskała na aktualności, a zainteresowanie kupowaniem alternatywnych rozwiązań wzrosło, w tym także tych bardziej złożonych chipów z mikrokontrolerami na czele.

Odpowiednik, nie klon

Mówiąc o takich produktach, trzeba sprawnie posługiwać się terminologią. Przedmiotowy, oryginalny (pierwotny) układ scalony, na przykład stabilizator napięcia LDO, może zostać odtworzony przez innego producenta w oparciu o taki sam proces technologiczny, poprzez skopiowanie mozaiki na poszczególnych warstwach i powtórzenie operacji technologicznych. To, co powstanie, będzie wierną kopią oryginału, czyli klonem. W taki sposób dawniej w krajach RWPG powstawały zachodnie chipy, łącznie z popularnymi układami UL1xxx (klony Sanyo) czy mikroprocesorem 8080. Strukturę szlifowano i fotografowano dla zobrazowania coraz głębszych warstw, a powiększone tysiące razy papierowe arkusze obrazujące mozaiki stanowiły bazę do dalszej fotolitografii. Klon jest alternatywnym, ale identycznym egzemplarzem pierwotnego układu. Gdy wspomniany stabilizator wykonamy nieco bardziej ogólnie, kierując się parametrami, funkcjonalnością i opracujemy strukturę w oparciu o własną technologię – powstanie odpowiednik. Opracowanie rozważanego chipa nie wydaje się trudne. Wiadomo, co ma robić i jakie ma mieć parametry. Nic więc dziwnego, że wielu producentów produkuje układy tego typu i są one doskonałym przykładem rynkowych odpowiedników.

Mają one jedną wspólną cechę – wszystkie są jednakowo dobre, mimo że wewnętrznie się różnią. Stanowią one przykład tego, że do celu można dotrzeć wieloma drogami i przy poszanowaniu własności intelektualnej innych. Odpowiedniki mogą być identyczne, pasujące na płytce zamiast układu pierwotnego, a więc zgodne pod względem funkcjonalności oraz w zakresie obudowy i konfiguracji wyprowadzeń. W przypadku układów programowalnych, takich, które zawierają oprogramowanie firmware zaszyte wewnątrz lub mikrokod definiujący listę rozkazów, odpowiedniki mogą się różnić od oryginałów zgodnością binarną, a ich użycie w krytycznych aplikacjach, np. czasowych, wykorzystujących bezpośrednie odwołania do rejestrów, nieudokumentowane funkcje, wymaga przeprowadzenia ich walidacji.

W przypadku odpowiedników mikrokontrolerów należy zwrócić baczną uwagę na użycie układów peryferyjnych, jak np. przetwornika A/C, bo producent rozwiązania alternatywnego może „złożyć” projekt z różnych, gotowych bloków IP. Nierzadko peryferia są lepszej klasy niż oryginalne, na przykład mają krótszy czas konwersji, a jednostka centralna ma poprawione błędy, które były obecne w oryginale i zostały przy okazji skorygowane. To dobrze, ale przez to czasem wymagana jest korekta w oprogramowaniu.

W dzisiejszych czasach tworzenie odpowiednika mikrokontrolera jest łatwiejsze, bo układy Cortex Arm są dostępne jako bloki IP, które się kupuje jako licencję, a nie są własnością przypisaną do producenta pierwotnego. Wiele osób myli te pojęcia i stąd często legalny odpowiednik nazywany jest klonem lub nawet podróbką. W praktyce nielegalnych klonów (identycznych – 1:1) jest na rynku niewiele, bo ochrona prawna własności układu scalonego wygasa po 10 latach, a wykonanie odpowiednika funkcjonalnego często jest łatwiejsze od dokładnego odwzorowania oryginału.

Mikrokontrolery od Geehy Semiconductor

W odpowiedzi na rosnącą popularność rynku w zakresie odpowiedników firma Micros nawiązała oficjalną współpracę z firmą Geehy, od 2019 roku produkującą zamienniki mikrokontrolerów firmy ST Microelectronics. Geehy Semiconductor jest oficjalnym partnerem (licencjonobiorcą) firmy ARM, co oznacza, że zgodność binarna wytwarzanych układów jest duża i nie ma z nimi problemów kompatybilności oprogramowania. Są to produkty przetestowane przez wielu klientów, o bardzo atrakcyjnych cenach. Jest to ważne w dzisiejszych czasach, kiedy ceny takich chipów bardzo wzrosły, a mimo to nabyć jest je bardzo trudno. Geehy produkuje alternatywne wersje procesorów STM32F, bazując na własnym „know-how” i procesie technologicznym. Ich układy APM to odpowiedniki na zasadzie FFF (fit-form-function), czyli alternatywny projekt o takiej samej funkcjonalności i rozkładzie pinów w obudowach. Można na nich uruchomić oprogramowanie przygotowane na STM32 i z reguły nie są wymagane żadne poprawki w kodzie, gdy nie zawiera on specyficznych dla architektury wstawek i odwołań lub procedur krytycznych czasowo.

Warto dodać, że firma Geehy wspiera klientów i pomaga w wykonaniu ewentualnych. poprawek w oprogramowaniu, gdyż zna się na tym doskonale i wie, gdzie mogą pojawić się problemy. Dzięki temu klienci nie muszą się obawiać, że nie dadzą rady ich wdrożyć albo stracą na to mnóstwo czasu. Mikrokontrolery dostępne w ofercie firmy Micros zostały zestawione w tabeli 1. oraz tabeli 2. Pełne zestawienie serii mikrokontrolerów oferowanych przez Geehy Semiconductor zostało pokazane na rysunku 1. Znajdują się tam układy dostępne w ofercie oraz układy będące w fazie przygotowań, jak seria APM32A przeznaczona do zastosowań motoryzacyjnych, od których wymagany jest najwyższy stopień niezawodności. Z kolei układy serii APM32E umożliwiają taktowanie zegarem, aż do 120 MHz i są już dostępne pierwsze egzemplarze.

Profesjonalnie, ambitnie i na dużą skalę

Rodzina APM firmy Geehy to propozycja legalna, jeśli chodzi o własność intelektualną. Są to układy licencjonowane przez Arm, z dokumentacją, sprzedawane na całym świecie, a więc nie takie same jak wiele podróbek o wątpliwej legalności, które sprzedawane są wyłącznie na rynku chińskim. Jest to bardzo istotne, gdyż poważne firmy nie chcą się wikłać w użycie produktów, które kiedyś mogą okazać się przestępstwem. Geehy Semiconductor nie jest firmą nową na rynku ani też graczem o małym potencjale. Jest częścią firmy Apex Microelectronics zajmującej się wytwarzaniem chipów od ponad 20 lat, należącej do koncernu Ninestar, który jest światowym producentem drukarek laserowych (marki Pantum i Lexmark), notowanym na liście 500 największych przedsiębiorstw w Chinach. Jednocześnie możliwości firmy są stale rozwijane, a plan działań badawczo-rozwojowych został określony już na kilka przyszłych lat i jest bardzo ambitny.

Kierownikiem Działu Badań i Rozwoju jest dr Jerry Zhang, który od lat pracuje i mieszka w USA, a pracował w takich firmach jak Cadence czy Qualcomm. Głównym naukowcem jest dr Huang Kai, który jest jednym z największych talentów w chińskim przemyśle półprzewodników, cieszącym się wysoką reputacją w tej branży. Poza 32-bitowymi mikrokontrolerami Arm Geehy produkuje układy kryptograficzne oraz chipy Bluetooth. Są to produkty skierowane głównie do branży przemysłowej, medycznej oraz motoryzacyjnej, tylko ok. 15% całej produkcji trafia do elektroniki użytkowej. Wśród użytkowników mikrokontrolerów GEEHY można znaleźć znane na całym świecie firmy, takie jak: Philips, IKEA, GM, BMZ, TTI, Nestle, Gibson Guitars itd.

Narzędzia deweloperskie