低成本嵌入式开发套件加快设计周期

越来越大的上市时间压力导致了功能齐全的微控制器的可用性，有时称为片上系统 （SoC） 处理器。这些功能丰富的微控制器或 SoC 通过集成实现嵌入式设计所需的部分或在某些情况下的所有硬件来加速设计。然后，开发人员可以将他们的设计工作集中在应用程序级功能上。

然而，更高的集成度也会导致更高的处理器复杂性。根据微控制器的不同，开发人员很难针对特定应用快速评估它。为确保开发人员能够评估其微控制器的预期功能，半导体制造商提供外围板和基本开发板。

过去，半导体制造商通常为其开发板使用专有接口，这要求他们不仅要开发微控制器的基本开发板，还要开发外围板。因此，这些专有接口通常会限制制造商支持新微控制器的速度。

随着爱好者市场和各种嵌入式开发者社区的兴起，半导体制造商现在可以将流行的标准接口（如 Arduino、Raspberry Pi 和 mbed）用于他们的开发板。这些标准接口使客户能够轻松地在一个开发板和另一个开发板之间切换，而不必担心更换外围板。它们还使嵌入式解决方案供应商能够提供更广泛的外围板，这些外围板可以与基于相同标准接口的不同开发板一起工作。

今天，开发人员可以使用这些基于标准的开发板对微控制器进行初步评估。然而，当需要对其设计进行原型设计时，客户必须构建自己的硬件模块，因为这些开发板的外形尺寸和成本通常会限制它们在原型设计环境中的使用。

为了确保开发人员能够在原型平台上评估他们的芯片，芯片制造商和其他嵌入式解决方案供应商已经开始提供基于标准接口的易于使用的低成本开发板。这使工程师不仅可以评估微控制器，还可以使用相同的开发板对他们的嵌入式设计进行原型制作。

这些开发板通常带有通用面包板兼容接口，使工程师能够将这些板设计到他们想要的原型平台中。这些开发板不仅允许开发人员更轻松地对其设计进行原型制作，而且还使爱好者能够创建他们的下一个项目，而不必担心为他们的应用程序创建新平台。

当今市场上有多种此类可用于原型制作的板。每个都提供一组独特的功能，包括更小的外形尺寸、与面包板兼容的接口以及板载编程器和调试器（表 1）。

表 1：原型板比较。

Arduino Micro是由 Arduino 和 Adafruit 开发的开发板。这款微型开发板基于 ATmega32U4 微控制器，并采用与面包板兼容的外形尺寸，使其易于连接。它还公开了 20 个数字输入/输出 （I/O） 引脚，并具有内置 USB，可自行与 PC 通信。

Arduino Micro 带有预编程的引导加载程序固件，使用户无需连接外部编程器/调试器即可下载新固件。

Bluefruit LE是由 Adafruit 开发的原型板。该板具有通过串行外围接口 （SPI） 与北欧蓝牙低功耗无线电 （nRF51822） 连接的 ATmega32u4。这款与面包板兼容的开发板提供 20 多个通用 I/O （GPIO） 引脚用于应用程序开发。这些 GPIO 引脚支持 I2C、SPI、通用异步接收器/发送器 （UART） 和 6 个模拟输入。

Bluefruit LE 预加载了引导加载程序项目，用户无需外部编程器即可对其应用程序进行编程。Bluefruit LE 板还具有 iOS 和 Android 应用程序，可用于与 Nordic 蓝牙低功耗模块进行通信。

LilyPad （ lilypadarduino.org ） 是 Arduino 为可穿戴应用设计的独特开发板。该板可以使用导电线缝在衣服上。该板基于 ATmega168 微控制器，共暴露 20 个 I/O（14 个数字 I/O 和 6 个模拟 I/O），可用于与各种数字或模拟传感器接口。

与任何其他 Arduino 平台类似，LilyPad Arduino 预编程了引导加载程序。用户可以通过 Arduino 软件下载新固件。

mbed LPC1768 开发板是基于 ARM Cortex-M3 处理器，具有丰富的外设，包括 USB、以太网、CAN 和串行协议。该开发板还采用与面包板兼容的外形尺寸，并提供 32 个 I/O。

mbed 平台支持通过标准 CMSIS-DAP 或大容量存储编程器模式对目标设备进行编程，用户只需拖放二进制文件即可对设备进行编程。

mbed 是一个基于 Web 的平台，允许用户使用 C++ 编写程序，提供对各种 mbed 库的访问。

PSoC 5LP 原型开发套件是赛普拉斯的低成本平台，使用户能够使用 ARM Cortex-M3 PSoC 进行原型设计5LP 设备。PSoC 5LP 器件具有 24 位硬件数字滤波器块 （DFB） 协处理器、基于 CPLD 的通用数字块、高性能直接存储器访问 （DMA） 控制器、具有可编程功能的高精度 20 位模拟前端 （AFE）模拟模块包括运算放大器、可编程增益放大器 （PGA）、滤波器、比较器、逐次逼近寄存器 （SAR） 和 Delta-Sigma 模数转换器 （ADC） 以及 CapSense 电容式触摸感应解决方案。

该原型设计套件采用与面包板兼容的外形尺寸，并为应用程序开发提供了所有 48 个 I/O。该板具有独特的卡扣式板载编程器和调试器，基于另一个 PSoC 5LP 器件。该板载编程器和调试器可用于编程和调试目标 PSoC 5LP 器件，还支持串行通信协议。板载编程器和调试器可以引导加载以实现任何自定义应用程序。

Teensy 3.1是一个与面包板兼容的原型开发板，提供板载微控制器单元 （MCU） 的 24 个 I/O。它采用飞思卡尔 ARM Cortex-M4 MCU 器件，支持 256K 闪存和 12 位 DAC、双 ADC 和 CAN 等外设。

该开发板预编程了 USB 引导加载程序，并支持通过 Arduino IDE 的附加组件 Teensyduino 进行应用程序开发。

更快、更便宜的开发

今天的硅制造商和嵌入式供应商提供低成本的面包板兼容开发板，使开发人员能够使用相同的硬件评估和原型设计他们的设计。由于其中一些开发板的成本仅为 10 美元，因此决定是设计定制开发板还是使用现成的、与面包板兼容的现成开发板是毫无疑问的。能够在开发工作区中提供多个可用于原型设计的板的便利性，使得设计下一个颠覆性电子产品变得更加容易。

作者：Pushek Madaan，Gagan Luthra，Pushek Madaan

审核编辑：郭婷