使用開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

與使用開(kāi)發(fā)環(huán)境相比，許多工程師更傾向于將調(diào)試點(diǎn)嵌入其代碼并使用測(cè)試設(shè)備來(lái)驗(yàn)證其硬件。但使用開(kāi)發(fā)工具可以帶來(lái)更多優(yōu)勢(shì)，這些優(yōu)勢(shì)主要分為三個(gè)領(lǐng)域

并行設(shè)計(jì)

縮短上市時(shí)間

現(xiàn)成的優(yōu)質(zhì)電路

并行設(shè)計(jì)是最易于實(shí)現(xiàn)的。許多項(xiàng)目一般都由多個(gè)工程師協(xié)作完成，如果軟件工程師能夠在系統(tǒng)PCB可用之前開(kāi)始測(cè)試代碼，那將會(huì)更加快捷。尤其是在目標(biāo)開(kāi)發(fā)板需要無(wú)法輕易實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜封裝（例如BGA），或者電路需要較長(zhǎng)的交貨時(shí)間（例如ASIC）時(shí)，這一點(diǎn)就會(huì)更加重要。此外，還可以使用多個(gè)開(kāi)發(fā)板以比較不同的產(chǎn)品，但無(wú)需在測(cè)試工具上投入大量資金。并行設(shè)計(jì)可以節(jié)省時(shí)間和資源，而這也意味著更快的上市時(shí)間。

上市時(shí)間是一個(gè)重要參數(shù)，通常可以決定產(chǎn)品的成敗。那么開(kāi)發(fā)工具是如何加快上市時(shí)間的？答案不止一個(gè)：首先，許多開(kāi)發(fā)套件，特別是MCU領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)套件，都提供生產(chǎn)力工具，例如用于外圍設(shè)備的現(xiàn)成設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，以及用于給定設(shè)備的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)端口。這意味著您可以加快編碼（通常是項(xiàng)目時(shí)間表的主要決定因素），增加確定性并減少產(chǎn)品召回的風(fēng)險(xiǎn)。

此外，開(kāi)發(fā)板供應(yīng)商可以提供電路布局的詳細(xì)信息，例如Gerber文件。這對(duì)于模擬或高速系統(tǒng)至關(guān)重要。通過(guò)訪問(wèn)研究信息、最終分析或復(fù)制的信息，可以節(jié)省數(shù)個(gè)小時(shí)的工作量，而且更重要的是，還可以節(jié)省多次PCB迭代。

最后就是現(xiàn)成的優(yōu)質(zhì)電路。我們大多時(shí)候都會(huì)面臨一種難以進(jìn)入“最終”PCB階段的困境，因?yàn)橄到y(tǒng)中的某個(gè)地方總是會(huì)出現(xiàn)間歇性錯(cuò)誤。擁有一個(gè)現(xiàn)成的工作板將會(huì)事半功倍，避免眾多瑣碎問(wèn)題。例如布局中高于計(jì)算寄生電容的部分會(huì)導(dǎo)致開(kāi)關(guān)電源反饋電路偶爾出現(xiàn)不穩(wěn)定情況。對(duì)評(píng)估板Gerber文件進(jìn)行檢查有助于在最終階段之前杜絕這一問(wèn)題。

評(píng)估板

開(kāi)發(fā)工具的通用術(shù)語(yǔ)中包含評(píng)估板說(shuō)明。這些板一般由硅制造商提供，使客戶能夠有效評(píng)估應(yīng)用的性能，比面包板或PCB更加便捷。這些板通常相對(duì)簡(jiǎn)單，配備有足夠的軟件（必要時(shí)提供）或輔助組件，能夠檢查功能和可用性。雖然在許多情況下，它們并不主要用作開(kāi)發(fā)板，但它們具有足夠的板載資源，因而也可以作為開(kāi)發(fā)板使用。以Intersil ISL85418DEMO1Z為例，在評(píng)估模式下該板可用于評(píng)估轉(zhuǎn)換器的性能，或調(diào)整板載組件。您還可以在PCB開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)階段用它為早期系統(tǒng)級(jí)原型提供動(dòng)力。

如果您要評(píng)估諸如微控制器之類的可編程設(shè)備，則可以使用評(píng)估板進(jìn)行編碼，許多評(píng)估板都帶有免費(fèi)軟件編譯器和調(diào)試器，足以完成較小的應(yīng)用程序。值得注意的是，許多供應(yīng)商正在開(kāi)發(fā)可與Arduino等標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)板（即Shield）連接的板。為了易于使用，許多制造商都為自己的開(kāi)發(fā)板配備了與Arduino兼容的I/O系統(tǒng)，支持用戶使用各種Shield。該標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布促使其他供應(yīng)商推出了完整的Shield生態(tài)系統(tǒng)，從而可以構(gòu)建更為復(fù)雜的系統(tǒng)。

制造商開(kāi)發(fā)板（演示板）

制造商提供的開(kāi)發(fā)工具通常比評(píng)估板具有更多的資源，這尤其適用于那些用于嚴(yán)格定義的應(yīng)用的零件。在這種情況下，制造商將為開(kāi)發(fā)板配備適合目標(biāo)應(yīng)用的所有組件。讓我們以一家汽車儀表板供應(yīng)商為例，該儀表板至少會(huì)配備MCU、CAN控制器/接口、某種類型的顯示器以及功能強(qiáng)大的電源設(shè)計(jì)。即使其他部分看起來(lái)有些多余，但它們是完成開(kāi)發(fā)目標(biāo)不可或缺的組件。制造商十分注重實(shí)用性，它們擴(kuò)展了開(kāi)發(fā)板功能，使其能夠支持I/O，這樣即使在緊密集中的開(kāi)發(fā)板上也可以進(jìn)行非特定開(kāi)發(fā)。可以肯定的是，許多供應(yīng)商開(kāi)發(fā)系統(tǒng)都設(shè)計(jì)為通用工具，并帶有各種編碼和調(diào)試軟件。

在討論供應(yīng)商的開(kāi)發(fā)工具時(shí)，還經(jīng)常遇到“參考設(shè)計(jì)”這一術(shù)語(yǔ)。這些工具往往緊密集中在單個(gè)應(yīng)用程序上，并且與開(kāi)發(fā)板不同的是，它們可能已經(jīng)就成本/功率或空間進(jìn)行了優(yōu)化，難以用于一般用途（如果您要在集中區(qū)域設(shè)計(jì)產(chǎn)品，也可以使用這些工具）。不過(guò)它們是經(jīng)過(guò)優(yōu)化和全面測(cè)試的工具，可以讓您深入了解要遵循的設(shè)計(jì)規(guī)則。

STM Nucleo開(kāi)發(fā)板

作為各種開(kāi)發(fā)工具的示例，我們將簡(jiǎn)要介紹一下ST Micro Nucleo 開(kāi)發(fā)板。它是針對(duì)STM32 MCU的開(kāi)發(fā)板。支持工具鏈供應(yīng)商及其自身的工具，兼容MBED，支持各種Arduino插腳引線，可訪問(wèn)ST和第三方Shield，為您提供更多選項(xiàng)。其他供應(yīng)商也正朝著這個(gè)方向發(fā)展，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化I/O機(jī)制提高工具的復(fù)雜性和覆蓋范圍。

第三方開(kāi)發(fā)工具

大多數(shù)第三方工具往往集中在微控制器市場(chǎng)。它們通常會(huì)與基于JTAG的芯片仿真系統(tǒng)制造商合作。它們支持開(kāi)發(fā)工具非侵入式地“進(jìn)入”MCU，允許用戶設(shè)置斷點(diǎn)、跟蹤代碼路徑并檢查內(nèi)部存儲(chǔ)器的內(nèi)容。這些工具通常帶有“C”或“C++”編譯器以及集成開(kāi)發(fā)環(huán)境或“IDE”等調(diào)試系統(tǒng)。通過(guò)IDE，您將能夠以高抽象層訪問(wèn)執(zhí)行軟件，這和舊匯編程序代碼大不相同。您可以訪問(wèn)全局/局部變量，評(píng)估變量數(shù)據(jù)類型的陣列和結(jié)構(gòu)。此外，它們還允許訪問(wèn)低級(jí)代碼、I/O和板層硬件，甚至還可以訪問(wèn)邏輯分析器。當(dāng)然，在眾多嵌入式設(shè)計(jì)中調(diào)試復(fù)雜的實(shí)時(shí)系統(tǒng)，所有這些都必不可少。

不論是為工具鏈提供目標(biāo)開(kāi)發(fā)板的編譯器供應(yīng)商、在線仿真器制造商，還是能夠解決上述生態(tài)系統(tǒng)問(wèn)題的公司，第三方開(kāi)發(fā)板來(lái)源眾多。您將獲得價(jià)格廣泛、復(fù)雜性多樣的各種產(chǎn)品選擇。

基于MBED的工具和開(kāi)發(fā)板

MBED是ARM控股公司的一款開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，它旨在服務(wù)處理器內(nèi)核。如果您正在開(kāi)發(fā)物聯(lián)網(wǎng)（IoT）系統(tǒng)產(chǎn)品，并且提供一整套實(shí)用通信和安全庫(kù)，以及IDE、RTOS（以及小型Linux）和編譯器，這一開(kāi)發(fā)系統(tǒng)將十分合適。與許多其他供應(yīng)商不同，該工具集駐留在云中，可以通過(guò)MBED服務(wù)器進(jìn)行開(kāi)發(fā)，也支持脫機(jī)版本，代碼可以在用戶自己的硬件上運(yùn)行。盡管這一系統(tǒng)主要針對(duì)IOT高端產(chǎn)品，但它也可以用于其他系統(tǒng)，還同時(shí)提供龐大的社區(qū)庫(kù)和ARM生成軟件。

MBED與其他產(chǎn)品的不同之處在于，MBED依靠第三方來(lái)提供硬件。這些開(kāi)發(fā)板的供應(yīng)商（通常是NXP和STMicro等半導(dǎo)體公司）必須確保其模塊、板和芯片符合MBED測(cè)試套件的要求。通常會(huì)免費(fèi)提供所有制造詳情、源代碼等信息，且開(kāi)發(fā)板上帶有批準(zhǔn)的MBED插腳引線。

總結(jié)

在評(píng)估數(shù)百種可用工具時(shí)，選擇往往會(huì)聚焦多個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：

預(yù)算限制 - 從幾美元到幾萬(wàn)美元的工具成本

設(shè)計(jì)系統(tǒng)的復(fù)雜性 - 您是否需要功能全面的解決方案

對(duì)開(kāi)發(fā)工具鏈的熟悉程度

工具鏈的復(fù)雜程度-例如編譯器的代碼密度、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序可用性等

協(xié)作性 - 開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)支持多個(gè)用戶的能力

免費(fèi)軟件或許可軟件 - 是否可以使用免費(fèi)軟件，還是需要購(gòu)買許可證或支付相關(guān)的費(fèi)用

所有這些決策點(diǎn)都會(huì)導(dǎo)致評(píng)估階段的延長(zhǎng)，但從一開(kāi)始就做出正確的決策可以縮短設(shè)計(jì)周期并加快上市速度。當(dāng)今的工程師十分幸運(yùn)，因?yàn)橛卸喾N開(kāi)發(fā)工具供他們選擇，但選擇本身就是一個(gè)挑戰(zhàn)。不過(guò)可以肯定的是，選擇正確的工具能夠節(jié)省數(shù)周的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)時(shí)間，所以強(qiáng)烈建議仔細(xì)分析這些選項(xiàng)。