嵌入式系統原型的未來

盡管一些行業年復一年地經歷了嵌入式系統復雜性的不斷增加，但任何行業都不太可能在未來幾年內逃脫它。一些新興趨勢對此做出了貢獻，主要是推動互聯網連接或聯網的傳感器、控制器和執行器，以及物聯網 （IoT）。這種轉變也朝著電氣化系統方向發展，并為以前的機械或模擬電氣系統增加了“智能”。因此，設計人員和開發人員在進行嵌入式系統設計時需要考慮的因素越來越多。

這些趨勢在可再生能源、汽車、工業和射頻/微波通信行業很明顯，在短短幾年內，傳統的模擬嵌入式電子控制系統主要被微控制器 （MCU）、微處理器 （MPU）、數字信號控制器 （ DSC），以及許多數字驅動的外圍設備。

嵌入式系統的復雜性和數量不斷增加，為組織創造了機會和新市場，這些組織足夠敏捷和熟練，可以在這些機會出現時快速響應。然而，響應市場的任務已成為一項更大的挑戰，這不僅是由于現代嵌入式系統的普遍復雜性，而且現在由于消費者需求的更快變化，從而減少了理想的市場窗口。這引起了幾乎每個行業的原始電子制造商 （OEM） 之間的爭論。無論是購買商用現貨 （COTS） 解決方案、從頭開始開發產品，還是修改 COTS 以適應所需的規格，可能的解決方案的數量只會使情況變得更加復雜。

無論采用何種方法，在為新的嵌入式設計選擇 MCU、MPU 或 DSC 時，都有幾個主要考慮因素。這包括選擇開發板、補充應用程序并與開發板兼容的模塊、早期開發軟件和資源、原型/概念驗證系統安全性和最終產品安全性之間的差異，以及從原型到生產的過渡。 Microchip 設計人員認識到這些挑戰，實施了一個由開發硬件、軟件和資源組成的生態系統，以幫助設計人員和開發人員解決這些考慮和過渡。

開發板和 MCU、MPU 和 DSC 選項

開發板是概念驗證和原型設計階段的關鍵資源，使設計團隊能夠更輕松地適應新 MCU、MPU 或 DSC 的學習曲線。一個好的開發板通常包括訪問設備的所有引腳、外圍功能、外部模塊和一個便于編程和調試的接口。理想情況下，給定的設備系列可以使用多個級別的開發板，因此根據設計人員的需求、熟悉程度和技能水平，會有一個“最合適”的選項。對于不確定他們需要的確切設備的設計人員來說，另一個有價值的功能是能夠交換設備的開發板，以便可以使用通用平臺進行比較和開發。

Microchip 提供了幾款開發板，旨在使早期開發更容易實現。許多 Microchip 開發板選項通常專用于特定的處理器系列或具有可交換的處理器基礎架構，并且大多數都包括擴展選項以添加流行的功能。這些板采用高效和緊湊的設計，并與 Microchip 廣泛的軟件開發工具和資源生態系統兼容。

模塊

必須設計、構建和測試外部傳感器、執行器、控制、通信和用戶界面模塊通常是在嵌入式系統原型設計已經很廣泛的任務之上的一項壯舉。具有內置接口的開發板可用于支持各種功能的外部模塊，可以顯著縮短開發時間，能夠評估安裝在模塊上的組件，并允許進行創造性實驗。

MikroElektronika Click 板是一個出色的模塊系統，得到許多 Microchip 開發板的支持。mikroBUS 模塊系統具有極強的可擴展性和可訪問性，可提供數百個模塊，支持廣泛的傳感、控制、驅動、通信和接口。此外，Click板可以以即插即用的方式進行交換，這使得Click板和功能之間的切換變得簡單。Click board 模塊的一些示例包括顯示器、電機控制器、存儲、人機界面、傳感器、無線通信硬件等。

其他 Microchip 開發板也可以通過擴展套件進行高度擴展，例如 Xplained PRO 擴展套件和附加板。此類擴展套件具有無線電收發器、Wi-Fi? 控制器、ZigBit 模塊、CryptoAuthenticationTM 設備、以太網、SD 卡接口、觸摸/圖形顯示器等。

安全

在漏洞利用和黑客攻擊的時代，設計和開發嵌入式設備對于許多組織來說是一項艱巨的任務。

由于嵌入式設備（例如采購、硬件、固件、軟件、內存/存儲、連接和云網絡）的安全級別如此之多，因此設計人員和開發人員很難處理安全的各個方面-屋。此外，用于測試和確保嵌入式設備各個方面安全的基礎設施超出了許多組織的范圍。

Microchip從多個角度加強了安全性。他們提供與他們的開發板配合使用的加密身份驗證模塊，以使開發安全功能更快、更容易，以及開箱即用的安全設備解決方案。例如，Microchip 的零接觸供應 （ZTP） CryptoAuthentication 設備消除了采購、硬件、連接和云安全問題，無需 OEM 修改或重新編程設備 ［10］。

ZTP 系統與用于 AWS IoT 應用程序的 ATECC508AMAHAW 設備一樣，使用防篡改安全技術來保護存儲和集成的橢圓曲線加密 （ECC） 硬件加速器。它還利用 AWS IoT 服務的即時注冊功能和強制 TLS 1.2/相互身份驗證來上傳批量證書，并且 Microchip 的安全設施可以在設備發貨之前處理配置。預配置的安全/身份驗證以及集成的加密硬件允許開發人員自信地采購安全硬件，而不會因采購問題而暴露漏洞。或者，如果任何設備被惡意收購和逆向工程。

由于安全 IoT 設備的原型設計通常具有挑戰性，Microchip 還提供與Google Cloud IoT Core 平臺安全集成的安全 IoT 開發板。例如，AVR-IoT WG 板 （AC164160）和 PIC-IoT 板 （AC16164） 都允許開發人員在 60 秒內獲得開箱即用的云連接，提供基于硬件的安全私鑰存儲。此外，物聯網開發板具有完全認證的 Wi-Fi 和 CryptoAuthentication 安全元件

用于快速開發安全無線解決方案。最后，AVR-IoT WG 板中的 ATECC608A 安全元件處理每個設備的身份驗證并提供 ZTP 功能。

軟件

隨著嵌入式系統硬件、工具、軟件、技術和方法的變化速度，即使是經驗豐富的開發團隊在使用新的嵌入式設備時也可能會遇到學習曲線。對于沒有配備針對特定設備的工具和資源的通用集成開發環境尤其如此。另一方面，由于接口和加載嵌入式設備庫的不熟悉方面，供應商軟件也可能是一個挑戰。此外，一些供應商軟件專為專業用戶設計，對于入門級開發人員，甚至是試圖在不學習新平臺的情況下快速評估嵌入式設備的經驗豐富的開發人員來說，這將是一項艱巨的任務。

Microchip 擁有專業開發的硬件、軟件和資源生態系統，通過提供各種 IDE、易于集成的軟件庫以及豐富的參考設計和隨附的示例代碼，更好地促進各種技能和熟悉程度的開發人員。

此外，Microchip 的許多器件都支持免費提供的示例代碼，可通過 IDE 訪問，包括 IDE 中有助于簡化器件特定功能和特性開發的工具。

過渡到生產

在開發的概念驗證和原型設計階段之后，通常是在此期間，設計人員和開發人員需要開始生產和軟件設計。在此過渡期間，許多設計人員和開發人員必須從頭開始，因為他們可能選擇的原型系統只是松散地代表了可以在生產中使用的東西。

Microchip 硬件和 IDE 并非如此。由于在原型設計期間編寫的代碼甚至可以輕松地從入門級 IDE 移植到專業級工具，因此它們將與在生產硬件中實現的開發板中的相同設備無縫協作。因此，在 Microchip 生態系統中工作使開發人員只需編寫一次代碼，甚至可以輕松地在項目之間重用代碼。

簡化原型到生產

現代嵌入式電子產品，無論是用于消費、商業還是工業應用，都變得越來越復雜，用于原型設計和設計此類系統的工具也變得越來越復雜。隨著最新電子產品的復雜性和多樣性，開發概念驗證所需的學習曲線和設計資源已成比例地增加。

幸運的是，Microchip 開發了一個開發硬件和軟件的生態系統，不僅減輕了早期設計的負擔，還實現了向嵌入式電子產品生產的無縫過渡。

審核編輯：郭婷