开发板和开发工具指南

使用开发系统的优势

与使用开发环境相比，许多工程师更倾向于将调试点嵌入其代码并使用测试设备来验证其硬件。但使用开发工具可以带来更多优势，这些优势主要分为三个领域

并行设计

缩短上市时间

现成的优质电路

并行设计是最易于实现的。许多项目一般都由多个工程师协作完成，如果软件工程师能够在系统PCB可用之前开始测试代码，那将会更加快捷。尤其是在目标开发板需要无法轻易实现的复杂封装（例如BGA），或者电路需要较长的交货时间（例如ASIC）时，这一点就会更加重要。此外，还可以使用多个开发板以比较不同的产品，但无需在测试工具上投入大量资金。并行设计可以节省时间和资源，而这也意味着更快的上市时间。

上市时间是一个重要参数，通常可以决定产品的成败。那么开发工具是如何加快上市时间的？答案不止一个：首先，许多开发套件，特别是MCU领域的开发套件，都提供生产力工具，例如用于外围设备的现成设备驱动程序，以及用于给定设备的实时操作系统端口。这意味着您可以加快编码（通常是项目时间表的主要决定因素），增加确定性并减少产品召回的风险。

此外，开发板供应商可以提供电路布局的详细信息，例如Gerber文件。这对于模拟或高速系统至关重要。通过访问研究信息、最终分析或复制的信息，可以节省数个小时的工作量，而且更重要的是，还可以节省多次PCB迭代。

最后就是现成的优质电路。我们大多时候都会面临一种难以进入“最终”PCB阶段的困境，因为系统中的某个地方总是会出现间歇性错误。拥有一个现成的工作板将会事半功倍，避免众多琐碎问题。例如布局中高于计算寄生电容的部分会导致开关电源反馈电路偶尔出现不稳定情况。对评估板Gerber文件进行检查有助于在最终阶段之前杜绝这一问题。

评估板

开发工具的通用术语中包含评估板说明。这些板一般由硅制造商提供，使客户能够有效评估应用的性能，比面包板或PCB更加便捷。这些板通常相对简单，配备有足够的软件（必要时提供）或辅助组件，能够检查功能和可用性。虽然在许多情况下，它们并不主要用作开发板，但它们具有足够的板载资源，因而也可以作为开发板使用。以Intersil ISL85418DEMO1Z为例，在评估模式下该板可用于评估转换器的性能，或调整板载组件。您还可以在PCB开发设计阶段用它为早期系统级原型提供动力。

如果您要评估诸如微控制器之类的可编程设备，则可以使用评估板进行编码，许多评估板都带有免费软件编译器和调试器，足以完成较小的应用程序。值得注意的是，许多供应商正在开发可与Arduino等标准开发板（即Shield）连接的板。为了易于使用，许多制造商都为自己的开发板配备了与Arduino兼容的I/O系统，支持用户使用各种Shield。该标准的发布促使其他供应商推出了完整的Shield生态系统，从而可以构建更为复杂的系统。

制造商开发板（演示板）

制造商提供的开发工具通常比评估板具有更多的资源，这尤其适用于那些用于严格定义的应用的零件。在这种情况下，制造商将为开发板配备适合目标应用的所有组件。让我们以一家汽车仪表板供应商为例，该仪表板至少会配备MCU、CAN控制器/接口、某种类型的显示器以及功能强大的电源设计。即使其他部分看起来有些多余，但它们是完成开发目标不可或缺的组件。制造商十分注重实用性，它们扩展了开发板功能，使其能够支持I/O，这样即使在紧密集中的开发板上也可以进行非特定开发。可以肯定的是，许多供应商开发系统都设计为通用工具，并带有各种编码和调试软件。

在讨论供应商的开发工具时，还经常遇到“参考设计”这一术语。这些工具往往紧密集中在单个应用程序上，并且与开发板不同的是，它们可能已经就成本/功率或空间进行了优化，难以用于一般用途（如果您要在集中区域设计产品，也可以使用这些工具）。不过它们是经过优化和全面测试的工具，可以让您深入了解要遵循的设计规则。

STM Nucleo开发板

作为各种开发工具的示例，我们将简要介绍一下ST Micro Nucleo 开发板。它是针对STM32 MCU的开发板。支持工具链供应商及其自身的工具，兼容MBED，支持各种Arduino插脚引线，可访问ST和第三方Shield，为您提供更多选项。其他供应商也正朝着这个方向发展，通过标准化I/O机制提高工具的复杂性和覆盖范围。

第三方开发工具

大多数第三方工具往往集中在微控制器市场。它们通常会与基于JTAG的芯片仿真系统制造商合作。它们支持开发工具非侵入式地“进入”MCU，允许用户设置断点、跟踪代码路径并检查内部存储器的内容。这些工具通常带有“C”或“C++”编译器以及集成开发环境或“IDE”等调试系统。通过IDE，您将能够以高抽象层访问执行软件，这和旧汇编程序代码大不相同。您可以访问全局/局部变量，评估变量数据类型的阵列和结构。此外，它们还允许访问低级代码、I/O和板层硬件，甚至还可以访问逻辑分析器。当然，在众多嵌入式设计中调试复杂的实时系统，所有这些都必不可少。

不论是为工具链提供目标开发板的编译器供应商、在线仿真器制造商，还是能够解决上述生态系统问题的公司，第三方开发板来源众多。您将获得价格广泛、复杂性多样的各种产品选择。

基于MBED的工具和开发板

MBED是ARM控股公司的一款开发系统，它旨在服务处理器内核。如果您正在开发物联网（IoT）系统产品，并且提供一整套实用通信和安全库，以及IDE、RTOS（以及小型Linux）和编译器，这一开发系统将十分合适。与许多其他供应商不同，该工具集驻留在云中，可以通过MBED服务器进行开发，也支持脱机版本，代码可以在用户自己的硬件上运行。尽管这一系统主要针对IOT高端产品，但它也可以用于其他系统，还同时提供庞大的社区库和ARM生成软件。

MBED与其他产品的不同之处在于，MBED依靠第三方来提供硬件。这些开发板的供应商（通常是NXP和STMicro等半导体公司）必须确保其模块、板和芯片符合MBED测试套件的要求。通常会免费提供所有制造详情、源代码等信息，且开发板上带有批准的MBED插脚引线。

总结

在评估数百种可用工具时，选择往往会聚焦多个关键点：

预算限制 - 从几美元到几万美元的工具成本

设计系统的复杂性 - 您是否需要功能全面的解决方案

对开发工具链的熟悉程度

工具链的复杂程度-例如编译器的代码密度、设备驱动程序可用性等

协作性 - 开发团队支持多个用户的能力

免费软件或许可软件 - 是否可以使用免费软件，还是需要购买许可证或支付相关的费用

所有这些决策点都会导致评估阶段的延长，但从一开始就做出正确的决策可以缩短设计周期并加快上市速度。当今的工程师十分幸运，因为有多种开发工具供他们选择，但选择本身就是一个挑战。不过可以肯定的是，选择正确的工具能够节省数周的项目开发时间，所以强烈建议仔细分析这些选项。