嵌入式系統原型設計的未來

雖然一些行業經歷了嵌入式系統復雜性的年復一年的持續增加，但任何行業都不太可能在未來幾年內逃脫它。一些新興趨勢促成了這一點，主要是對互聯網連接或聯網傳感器，控制器和執行器以及物聯網（IoT）的推動。這種轉變也轉向電氣化系統，并為以前的機械或模擬電氣系統增加“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越來越多的因素。

這些趨勢在可再生能源、汽車、工業和RF/微波通信行業顯而易見，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）和許多數字驅動外設所取代。

嵌入式系統不斷增長的復雜性和數量為敏捷和技能的組織創造了一個充滿機遇和新市場的環境，足以在這些機會出現時快速做出反應。然而，響應市場的任務已成為一個更大的挑戰，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。這在幾乎每個行業的原始電子制造商（OEM）中引起了爭論。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，有幾個主要考慮因素。這包括選擇開發板、補充應用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與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進行這些考慮和過渡。

開發板和單片機、多功能一體機和 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器件的所有引腳、外設功能、外部模塊以及一個便于編程和調試的接口。理想情況下，給定系列器件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，將有一個“最佳”選項。對于不確定確切設備需求的設計人員來說，另一個有價值的功能是能夠交換設備的開發板，以便可以使用用于比較和開發的通用平臺。

Microchip提供幾條開發板系列，旨在使早期開發更容易獲得。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，并且大多數包括用于添加流行功能的擴展選項。這些板采用高效緊湊的設計，并與 Microchip 廣泛的軟件開發工具和資源生態系統兼容。

模塊

在嵌入式系統原型設計已經很廣泛的任務之上，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，這本身就是一項壯舉。開發板具有支持各種功能的外部模塊的內置接口，可以大大縮短開發時間，能夠評估模塊上安裝的組件，并允許進行創造性實驗。

由許多微芯片開發板支持的優秀模塊系統是米克羅電子點擊板。mikroBUS 模塊系統具有極高的可擴展性和可訪問性，有數百個模塊可用，支持各種傳感、控制、致動、通信和接口。此外，Click板可以以相當即插即用的方式進行交換，這使得在Click板和功能之間切換變得簡單。Click 板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。

其他微芯片開發板也可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、加密身份驗證TM 設備、以太網網絡、SD 卡接口、觸摸/圖形顯示器等功能。

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）具有如此多的安全級別，因此設計人員和開發人員很難在內部處理安全性的各個方面。此外，測試和確保嵌入式設備每個方面都安全的基礎設施超出了許多組織的范圍。

微芯片從多個角度增強了安全性。他們提供加密身份驗證模塊，可與其開發板配合使用，使開發安全功能更快，更輕松，以及開箱即用的安全設備解決方案。例如，Microchip 的零接觸配置 （ZTP） 加密身份驗證設備消除了采購、硬件、連接和云安全問題，而無需 OEM 修改或重新編程設備 ［10］。

ZTP 系統與用于 AWS 物聯網應用程序的 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 服務提供的實時注冊功能，以及用于批量證書上傳的強制 TLS 1.2/相互身份驗證，并且 Microchip 的安全設施可以在設備發貨之前處理預置。預配置的安全性/身份驗證以及集成的加密硬件使開發人員能夠自信地采購安全硬件，而不會因采購問題而暴露泄漏。或者，如果任何設備被惡意獲取和逆向工程。

由于對安全的物聯網設備進行原型設計通常具有挑戰性，因此 Microchip 還提供安全的物聯網開發板，并與 Google 云物聯網核心平臺安全集成。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，從而提供基于硬件的安全私鑰存儲。此外，物聯網開發板還具有經過全面認證的Wi-Fi和加密身份驗證安全元件

用于快速開發的安全無線解決方案。最后，AVR-IoT 工作組板中的 ATECC608A 安全元件可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加快，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，由于界面不熟悉的方面和加載嵌入式設備庫，供應商軟件也可能是適應的挑戰。此外，一些供應商軟件是專門為專家用戶設計的，對于入門級開發人員，甚至是有經驗的開發人員來說，這些開發人員試圖在不學習新平臺的情況下快速評估嵌入式設備，這將是令人生畏的。

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的許多設備都支持免費提供的示例代碼，可通過IDE訪問，包括IDE中的工具，這些工具有助于簡化設備特定功能和特性的開發。

過渡到生產

在開發的概念驗證和原型設計階段之后，通常也是在開發階段，設計師和開發人員需要開始生產和軟件設計。在這種轉變過程中，許多設計師和開發人員不得不從頭開始，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內容。

微芯片硬件和IDE的情況并非如此。由于在原型設計期間編寫的代碼可以很容易地從入門級IDE移植到專業級工具，因此它們將與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能夠編寫代碼一次，甚至可以輕松地在項目之間重用代碼。

簡化從原型設計到生產的過程

現代嵌入式電子產品，無論是用于消費類、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。開發概念驗證所需的學習曲線和設計資源已與最新電子產品的復雜性和多樣性成比例地增加。

審核編輯：郭婷