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萬(wàn)象奧科嵌入式核心板解決方案!

武漢萬(wàn)象奧科 ? 2021-11-23 14:15 ? 次閱讀
  1. 什么是核心板

核心板是將主控MCU及必要外圍器件集成到一個(gè)名片大小的電路板上,將MCU的通信接口,GPIO,存儲(chǔ)器接口等引到板外給用戶使用。同時(shí),完成MCU的片上外設(shè)的驅(qū)動(dòng)或嵌入式操作系統(tǒng)的移植,并提供相關(guān)接口給用戶調(diào)用。

poYBAGGchfOASb4tAADbXamNQuY851.png工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)解決方案定制

嵌入式核心板又叫System-On-Module(SOM)板卡,是一種將CPU、內(nèi)存(DDR)、存儲(chǔ)(eMMC或FLASH)、電源管理PMIC,負(fù)責(zé)CPU的上電時(shí)序及CPU需求各種不同電壓的輸出)等集成芯片封裝到一起的高集成度板卡,一般采用板對(duì)板連接器、郵票孔焊接、金手指、COM Express等形式與底板連接,并且核心板通常將CPU的所有功能引腳或大部分功能引腳引出,用戶在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)只需進(jìn)行功能接口的外圍電路設(shè)計(jì),從而降低硬件開(kāi)發(fā)難度,節(jié)省開(kāi)發(fā)時(shí)間。

在軟件方面,嵌入式核心板(以下簡(jiǎn)稱核心板)一般已完成Linux(Build Root)、Ubuntu、Android、WinCE等嵌入式操作系統(tǒng)的移植適配,在完善各個(gè)接口驅(qū)動(dòng)的同時(shí)還會(huì)適配Uboot、文件系統(tǒng)以及QT圖形界面的移植開(kāi)發(fā),這樣最終呈現(xiàn)給用戶的是一個(gè)帶圖形界面的完整操作系統(tǒng),最大程度方便了用戶進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。

核心板作為一種獨(dú)特的嵌入式板卡形式,與一體板相比優(yōu)勢(shì)明顯,不但可以降低產(chǎn)品設(shè)計(jì)難度,加快產(chǎn)品上市時(shí)間,同時(shí)還便于產(chǎn)品迭代升級(jí),減少維護(hù)工作量,因此在嵌入式系統(tǒng)所涉及的產(chǎn)品領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。對(duì)于一些經(jīng)驗(yàn)豐富的軟、硬件工程師來(lái)說(shuō),可能還不了解采用核心板的開(kāi)發(fā)方式或者不信賴核心板的產(chǎn)品模式,所以每當(dāng)遇到有新項(xiàng)目開(kāi)發(fā)便重新開(kāi)始設(shè)計(jì)一體板,軟件上還要重新移植Uboot、操作系統(tǒng)、QT等。如果時(shí)間充足、經(jīng)驗(yàn)豐富這種方法是可行的,但有很多公司在硬件與底層驅(qū)動(dòng)上基礎(chǔ)相對(duì)薄弱,一旦設(shè)計(jì)過(guò)程出現(xiàn)失誤,很可能導(dǎo)致整個(gè)項(xiàng)目擱置,影響產(chǎn)品上市。在人力不足的情況下,這樣的工作無(wú)疑是在“重復(fù)造輪子”,無(wú)形中消耗了大量的人力物力。

萬(wàn)象奧科嵌入式的核心板經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)發(fā)展與品質(zhì)沉淀,在集成度、穩(wěn)定性、專業(yè)性等方面已經(jīng)非常成熟。接下來(lái),讓我們從產(chǎn)品開(kāi)發(fā)角度來(lái)進(jìn)一步了解。

poYBAGGchhWATxvFAAPnzAjMwRg369.pngiMX6ULL開(kāi)發(fā)板

二、為什么要做核心板?

  • 幫用戶把復(fù)雜的電路都做掉,減小客戶的設(shè)計(jì)難度。
  • 幫用戶把難貼的器件先貼上,減小客戶的加工難度。
  • 給客戶一個(gè)相對(duì)好加工的封裝,加快客戶的設(shè)計(jì)速度。
  • 幫客戶把硬件驅(qū)動(dòng)都做好,加快客戶的軟件開(kāi)發(fā)速度。
  • 幫客戶把多種協(xié)議棧調(diào)試好,進(jìn)一步加快客戶產(chǎn)品上市。

三、嵌入式ARM終端產(chǎn)品開(kāi)發(fā)難點(diǎn)

嵌入式處理器應(yīng)用已非常廣泛,但在進(jìn)行終端產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí),硬件設(shè)計(jì)、軟件開(kāi)發(fā)、和生產(chǎn)維護(hù)上卻有一些無(wú)法規(guī)避的痛點(diǎn)。

pYYBAGGchjuAa-qGAACMWOyG24c926.png嵌入式ARM終端產(chǎn)品開(kāi)發(fā)難點(diǎn)

01、硬件設(shè)計(jì)痛點(diǎn)

▲ 設(shè)計(jì)難度大:隨著嵌入式技術(shù)的發(fā)展,嵌入式處理器的性能越來(lái)越高,與之相對(duì)的是開(kāi)發(fā)難度也越來(lái)越大,已不是單片機(jī)工程師軟硬通吃的時(shí)代了。從SDRAM到LPDDR4,內(nèi)存速率越來(lái)越快,PCB層數(shù)也從早期4層就可以滿足到現(xiàn)在動(dòng)輒8-12層,對(duì)高速走線與硬件的仿真都有了很大的要求,開(kāi)發(fā)投入隱性成本高。

▲設(shè)計(jì)周期長(zhǎng):從熟悉CPU的啟動(dòng)、內(nèi)存選配到電源架構(gòu)設(shè)計(jì),動(dòng)輒幾百根連線,一般需要半年以上的時(shí)間完成硬件設(shè)計(jì)與測(cè)試;后互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代對(duì)產(chǎn)品上市效率的要求很高,可謂“時(shí)間就是金錢”,市場(chǎng)不會(huì)因?yàn)樵O(shè)計(jì)難度停下來(lái)等你。

▲ 穩(wěn)定性測(cè)試復(fù)雜:高低溫測(cè)試、壓力測(cè)試、信號(hào)完整性測(cè)試、電源帶載測(cè)試、長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性測(cè)試、頻繁斷電、上電開(kāi)關(guān)機(jī)測(cè)試等都需要有完備的測(cè)試設(shè)備與經(jīng)驗(yàn)方能完成。任何一個(gè)環(huán)節(jié)測(cè)試不通過(guò)都有可能讓設(shè)計(jì)重新來(lái)過(guò),增加了工程師的壓力。

poYBAGGchlmAB1pHAABzUrTdZEQ415.png核心板硬件開(kāi)發(fā)模式

02、軟件設(shè)計(jì)的痛點(diǎn)

▲ 系統(tǒng)移植周期長(zhǎng):適配一個(gè)符合產(chǎn)品需求的操作系統(tǒng),需要很長(zhǎng)的開(kāi)發(fā)周期。文件系統(tǒng)裁剪、文檔解讀、適配硬件、BUG調(diào)試,種種工作無(wú)疑加大了開(kāi)發(fā)難度,也延長(zhǎng)了開(kāi)發(fā)周期;

▲ 重復(fù)開(kāi)發(fā):企業(yè)在有不同的產(chǎn)品研發(fā)項(xiàng)目時(shí),會(huì)根據(jù)產(chǎn)品的特性選擇不同品牌或型號(hào)的嵌入式處理器,這些處理器的性能和價(jià)格不同。如果使用同一款處理器開(kāi)發(fā)不同產(chǎn)品可能會(huì)發(fā)生性能過(guò)剩或者性能不足的情況,但是如果每個(gè)項(xiàng)目都選擇不同型號(hào)的處理器開(kāi)發(fā)又會(huì)出現(xiàn)重復(fù)開(kāi)發(fā)和精力不足的問(wèn)題。重要的是,終端產(chǎn)品企業(yè)的軟件研發(fā)精力更適合投入到應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā),與硬件相關(guān)的kernel層需要隨著處理器的變化而更改;

pYYBAGGchnWACfLXAABy0sMUAEQ370.png核心板硬件開(kāi)發(fā)模式

03、生產(chǎn)與維護(hù)的痛點(diǎn)

▲ 生產(chǎn)良率的控制難:嵌入式處理器開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品PCB層數(shù)多,且多數(shù)是高速信號(hào),對(duì)PCB材質(zhì)、物料品質(zhì)、焊接質(zhì)量要求很高,如果達(dá)不到生產(chǎn)的一致性會(huì)直接導(dǎo)致良品率的下降甚至?xí)斐砂蹇ㄔ诂F(xiàn)場(chǎng)不穩(wěn)定的情況。

▲ 產(chǎn)品維護(hù)周期長(zhǎng):高速信號(hào)對(duì)PCB阻抗要求高,材質(zhì)的細(xì)微變化都很可能會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存參數(shù)的調(diào)整。加之一些行業(yè)的產(chǎn)品生命周期很長(zhǎng),動(dòng)輒十年以上,過(guò)程中任何一個(gè)芯片的停產(chǎn)或更新都需要軟硬件驅(qū)動(dòng)的修改,雖然難度不大但始終都要有人維護(hù),分散精力。

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