越來越大的上市時(shí)間壓力導(dǎo)致了功能齊全的微控制器的可用性，有時(shí)稱為片上系統(tǒng) （SoC） 處理器。這些功能豐富的微控制器或 SoC 通過集成實(shí)現(xiàn)嵌入式設(shè)計(jì)所需的部分或在某些情況下的所有硬件來加速設(shè)計(jì)。然后，開發(fā)人員可以將他們的設(shè)計(jì)工作集中在應(yīng)用程序級(jí)功能上。

然而，更高的集成度也會(huì)導(dǎo)致更高的處理器復(fù)雜性。根據(jù)微控制器的不同，開發(fā)人員很難針對(duì)特定應(yīng)用快速評(píng)估它。為確保開發(fā)人員能夠評(píng)估其微控制器的預(yù)期功能，半導(dǎo)體制造商提供外圍板和基本開發(fā)板。

過去，半導(dǎo)體制造商通常為其開發(fā)板使用專有接口，這要求他們不僅要開發(fā)微控制器的基本開發(fā)板，還要開發(fā)外圍板。因此，這些專有接口通常會(huì)限制制造商支持新微控制器的速度。

隨著愛好者市場(chǎng)和各種嵌入式開發(fā)者社區(qū)的興起，半導(dǎo)體制造商現(xiàn)在可以將流行的標(biāo)準(zhǔn)接口（如 Arduino、Raspberry Pi 和 mbed）用于他們的開發(fā)板。這些標(biāo)準(zhǔn)接口使客戶能夠輕松地在一個(gè)開發(fā)板和另一個(gè)開發(fā)板之間切換，而不必?fù)?dān)心更換外圍板。它們還使嵌入式解決方案供應(yīng)商能夠提供更廣泛的外圍板，這些外圍板可以與基于相同標(biāo)準(zhǔn)接口的不同開發(fā)板一起工作。

今天，開發(fā)人員可以使用這些基于標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)板對(duì)微控制器進(jìn)行初步評(píng)估。然而，當(dāng)需要對(duì)其設(shè)計(jì)進(jìn)行原型設(shè)計(jì)時(shí)，客戶必須構(gòu)建自己的硬件模塊，因?yàn)檫@些開發(fā)板的外形尺寸和成本通常會(huì)限制它們?cè)谠驮O(shè)計(jì)環(huán)境中的使用。

為了確保開發(fā)人員能夠在原型平臺(tái)上評(píng)估他們的芯片，芯片制造商和其他嵌入式解決方案供應(yīng)商已經(jīng)開始提供基于標(biāo)準(zhǔn)接口的易于使用的低成本開發(fā)板。這使工程師不僅可以評(píng)估微控制器，還可以使用相同的開發(fā)板對(duì)他們的嵌入式設(shè)計(jì)進(jìn)行原型制作。

這些開發(fā)板通常帶有通用面包板兼容接口，使工程師能夠?qū)⑦@些板設(shè)計(jì)到他們想要的原型平臺(tái)中。這些開發(fā)板不僅允許開發(fā)人員更輕松地對(duì)其設(shè)計(jì)進(jìn)行原型制作，而且還使愛好者能夠創(chuàng)建他們的下一個(gè)項(xiàng)目，而不必?fù)?dān)心為他們的應(yīng)用程序創(chuàng)建新平臺(tái)。

當(dāng)今市場(chǎng)上有多種此類可用于原型制作的板。每個(gè)都提供一組獨(dú)特的功能，包括更小的外形尺寸、與面包板兼容的接口以及板載編程器和調(diào)試器（表 1）。

表 1：原型板比較。

Arduino Micro是由 Arduino 和 Adafruit 開發(fā)的開發(fā)板。這款微型開發(fā)板基于 ATmega32U4 微控制器，并采用與面包板兼容的外形尺寸，使其易于連接。它還公開了 20 個(gè)數(shù)字輸入/輸出 （I/O） 引腳，并具有內(nèi)置 USB，可自行與 PC 通信。

Arduino Micro 帶有預(yù)編程的引導(dǎo)加載程序固件，使用戶無需連接外部編程器/調(diào)試器即可下載新固件。

Bluefruit LE是由 Adafruit 開發(fā)的原型板。該板具有通過串行外圍接口 （SPI） 與北歐藍(lán)牙低功耗無線電 （nRF51822） 連接的 ATmega32u4。這款與面包板兼容的開發(fā)板提供 20 多個(gè)通用 I/O （GPIO） 引腳用于應(yīng)用程序開發(fā)。這些 GPIO 引腳支持 I2C、SPI、通用異步接收器/發(fā)送器 （UART） 和 6 個(gè)模擬輸入。

Bluefruit LE 預(yù)加載了引導(dǎo)加載程序項(xiàng)目，用戶無需外部編程器即可對(duì)其應(yīng)用程序進(jìn)行編程。Bluefruit LE 板還具有 iOS 和 Android 應(yīng)用程序，可用于與 Nordic 藍(lán)牙低功耗模塊進(jìn)行通信。

LilyPad （ lilypadarduino.org ） 是 Arduino 為可穿戴應(yīng)用設(shè)計(jì)的獨(dú)特開發(fā)板。該板可以使用導(dǎo)電線縫在衣服上。該板基于 ATmega168 微控制器，共暴露 20 個(gè) I/O（14 個(gè)數(shù)字 I/O 和 6 個(gè)模擬 I/O），可用于與各種數(shù)字或模擬傳感器接口。

與任何其他 Arduino 平臺(tái)類似，LilyPad Arduino 預(yù)編程了引導(dǎo)加載程序。用戶可以通過 Arduino 軟件下載新固件。

mbed LPC1768 開發(fā)板是基于 ARM Cortex-M3 處理器，具有豐富的外設(shè)，包括 USB、以太網(wǎng)、CAN 和串行協(xié)議。該開發(fā)板還采用與面包板兼容的外形尺寸，并提供 32 個(gè) I/O。

mbed 平臺(tái)支持通過標(biāo)準(zhǔn) CMSIS-DAP 或大容量存儲(chǔ)編程器模式對(duì)目標(biāo)設(shè)備進(jìn)行編程，用戶只需拖放二進(jìn)制文件即可對(duì)設(shè)備進(jìn)行編程。

mbed 是一個(gè)基于 Web 的平臺(tái)，允許用戶使用 C++ 編寫程序，提供對(duì)各種 mbed 庫的訪問。

PSoC 5LP 原型開發(fā)套件是賽普拉斯的低成本平臺(tái)，使用戶能夠使用 ARM Cortex-M3 PSoC 進(jìn)行原型設(shè)計(jì)5LP 設(shè)備。PSoC 5LP 器件具有 24 位硬件數(shù)字濾波器塊 （DFB） 協(xié)處理器、基于 CPLD 的通用數(shù)字塊、高性能直接存儲(chǔ)器訪問 （DMA） 控制器、具有可編程功能的高精度 20 位模擬前端 （AFE）模擬模塊包括運(yùn)算放大器、可編程增益放大器 （PGA）、濾波器、比較器、逐次逼近寄存器 （SAR） 和 Delta-Sigma 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （ADC） 以及 CapSense 電容式觸摸感應(yīng)解決方案。

該原型設(shè)計(jì)套件采用與面包板兼容的外形尺寸，并為應(yīng)用程序開發(fā)提供了所有 48 個(gè) I/O。該板具有獨(dú)特的卡扣式板載編程器和調(diào)試器，基于另一個(gè) PSoC 5LP 器件。該板載編程器和調(diào)試器可用于編程和調(diào)試目標(biāo) PSoC 5LP 器件，還支持串行通信協(xié)議。板載編程器和調(diào)試器可以引導(dǎo)加載以實(shí)現(xiàn)任何自定義應(yīng)用程序。

Teensy 3.1是一個(gè)與面包板兼容的原型開發(fā)板，提供板載微控制器單元 （MCU） 的 24 個(gè) I/O。它采用飛思卡爾 ARM Cortex-M4 MCU 器件，支持 256K 閃存和 12 位 DAC、雙 ADC 和 CAN 等外設(shè)。

該開發(fā)板預(yù)編程了 USB 引導(dǎo)加載程序，并支持通過 Arduino IDE 的附加組件 Teensyduino 進(jìn)行應(yīng)用程序開發(fā)。

更快、更便宜的開發(fā)

今天的硅制造商和嵌入式供應(yīng)商提供低成本的面包板兼容開發(fā)板，使開發(fā)人員能夠使用相同的硬件評(píng)估和原型設(shè)計(jì)他們的設(shè)計(jì)。由于其中一些開發(fā)板的成本僅為 10 美元，因此決定是設(shè)計(jì)定制開發(fā)板還是使用現(xiàn)成的、與面包板兼容的現(xiàn)成開發(fā)板是毫無疑問的。能夠在開發(fā)工作區(qū)中提供多個(gè)可用于原型設(shè)計(jì)的板的便利性，使得設(shè)計(jì)下一個(gè)顛覆性電子產(chǎn)品變得更加容易。

作者：Pushek Madaan，Gagan Luthra，Pushek Madaan

審核編輯：郭婷