Что такое совет по развитию?

Первое, что нам нужно, это четкое определение отладочной платы и разница между ней и одноплатным компьютером (SBC). Производители обычно создают отладочные платы, чтобы использовать преимущества микроконтроллера, хотя этот термин теперь применяется и к другим компонентам. Микроконтроллер — это интегральная схема с процессором, оперативной памятью, флэш-памятью и выводами ввода/вывода для взаимодействия с реальным миром. Это как миниатюрный компьютер в корпусе, разработанный для того, чтобы разработчики могли легко управлять внешними компонентами, такими как лампы, небольшие двигатели и так далее. SBC также предлагает эти функции, но основное отличие заключается в том, что процессор, оперативная память и память находятся на отдельных интегральных схемах на плате, а также она содержит интерфейсы для подключения к клавиатуре или дисплеям.
Микропроцессор в SBC требует операционной системы, в то время как микроконтроллер использует интегрированную среду разработки (IDE), разработанную производителем. Во многих случаях производители создают отладочные платы с микроконтроллером, чтобы продемонстрировать возможности других компонентов, таких как датчики или другие подключенные интегральные схемы. Эти платы известны как «демонстрационные платы» или «оценочные комплекты». Собранные для достижения конкретной цели, они называются «эталонными проектами».
Основное назначение некоторых плат — не разработка аппаратной части, а предоставление доступа к реальным данным, чтобы разработчики программного обеспечения могли создавать и совершенствовать алгоритмы для приложений искусственного интеллекта или машинного обучения. Эти проекты могут не совсем соответствовать первоначальному назначению отладочных плат, но этот термин теперь используется для любого оборудования, используемого для разработки аппаратного и программного обеспечения в электронных изделиях.

Первая
плата для разработки микроконтроллеров, привлекшая внимание инженеров, была выпущена в 2006 году. Это была плата для прототипирования, которая позже стала известна как Arduino (рис. 1), и она быстро получила распространение среди новой категории разработчиков электроники, включая любителей и инженеров-любителей. Arduino заложила основу для коммерческого успеха других одноплатных компьютеров (SBC) и платформ микроконтроллеров, которые появились позже. В 2008 году появилась Beagleboard, недорогая платформа разработки с открытым исходным кодом и поддержкой сообщества. 2012 год стал годом Raspberry Pi, первого одноплатного компьютера. Как и Beagleboard, она была разработана как недорогая учебная платформа для студентов, изучающих программирование. Привлекательность Raspberry Pi не ограничивалась студентами, и вскоре ее стали использовать энтузиасты и профессиональные инженеры.

Рис. 2: Плата для разработки микроконтроллеров Arduino.

В настоящее время
существует две основные категории одноплатных компьютеров (SBC): проприетарные и с открытым исходным кодом. Проприетарные SBC, как правило, предназначены для использования конечными пользователями и проходят те же испытания качества, что и другие продукты этого типа. Они интегрируются в электронное оборудование или устанавливаются в стойку. В случае с SBC с открытым исходным кодом пользователи имеют доступ к аппаратной части и дистрибутиву, а также к любому используемому исходному коду. Это означает, что пользователи могут быстро изучить работу программного и аппаратного обеспечения и настроить дизайн в соответствии со своими потребностями.
Современные платы разработки и SBC поставляются с широким спектром типов процессоров, от процессоров на базе x86 в традиционной компьютерной среде (AMD и Intel) до процессоров ARM, используемых в мобильных и промышленных приложениях. Linux и его производные (Ubuntu, Fedora, Debian и др.), Android и Windows CE являются наиболее распространенными операционными системами на SBC. Платы разработки на базе микроконтроллеров не требуют операционной системы и программируются с помощью интегрированной среды разработки (IDE), предоставляемой производителем. Как материнские платы, так и одноплатные компьютеры (SBC) эволюционировали и теперь включают беспроводное подключение (Wi-Fi или Bluetooth), а также новейшие видео- и аудиоинтерфейсы. Это означает, что некоторые SBC обладают функциями, эквивалентными функциям многих компьютеров и планшетов.

Будущее: платы разработки как конечный продукт.
Первоначальная цель производителей инструментов разработки заключалась в том, чтобы эти инструменты стали конкурентным преимуществом их микроконтроллеров для потенциальных клиентов (это явление в отрасли известно как «встраивание в конструкцию» или «прибыль от проектирования»). Они рассуждали так: если они сократят объем работы, которую инженеры должны были выполнить для запуска компонента, и обеспечат им легкий доступ ко всем его функциям, то те с большей вероятностью выберут этот микроконтроллер — вместе с его дополнительными модулями — для своего прототипа, что, в свою очередь, приведет к увеличению заказов, если данный компонент будет выбран для массового производства. Эта стратегия имеет смысл, когда нет существенных различий в технических характеристиках разных поставщиков. Однако некоторые производители обнаружили, что этот метод в конечном итоге стал жертвой собственного успеха: они поняли, что им необходимо еще больше сократить объем работы, необходимой инженеру для использования их продукции, поэтому плата разработки в итоге стала определяющим фактором, особенно для продуктов, очень похожих на продукты конкурентов.
Ожидания инженеров-конструкторов стали настолько высокими, что даже для компонентов с явным конкурентным преимуществом (например, по мощности или скорости) они ожидают от разрабатываемых плат доступности на уровне «подключи и работай».
Производители продолжают поднимать планку, предлагая эталонные проекты с микроконтроллером и другими интегральными схемами (обычно датчиками). Первоначально целью было предоставление рекомендаций по подключению устройств для имитации электрических функций конечного продукта, без учета таких факторов, как форм-фактор, размер или простота изготовления. Однако некоторые производители вывели эти проекты на новый уровень, создав настоящие прототипы и, в некоторых случаях, полностью жизнеспособные конечные продукты. Эталонные
проекты, такие как платформа датчиков здоровья (HSP) компании Maxim Integrated (теперь часть Analog Devices), являются примером этой эволюции. Первоначальная версия представляла собой небольшую разрабатываемую плату с различными датчиками (температуры, давления, акселерометра, бипотенциалов и т. д.) для приложений в области здравоохранения и фитнеса, и могла быть сконфигурирована с микроконтроллером. Последующие версии, HSP2.0 и HSP3.0, имели форм-фактор, разработанный для ношения на запястье, и очень похожий внешний вид на другие носимые устройства, представленные на рынке (рис. 3).

Изображение 3: HSP3.0 от Maxim Integrated.

Благодаря этому разработчики могли оценить функциональность своих датчиков в реальных условиях. Ещё одним важным элементом было то, что эти конструкции обеспечивали неограниченный доступ к показаниям датчиков (чего нет в других носимых фитнес-устройствах и устройствах для тренировок). Цель заключалась в содействии разработке алгоритмов искусственного интеллекта и машинного обучения для повышения ценности приложения.
Демонстрируя, что их оборудование облегчает доступ к данным, Maxim надеялся, что разработчики захотят интегрировать все или некоторые из их интегральных схем в датчики своих продуктов. Maxim довел эту стратегию до разработки MAX HEALTH BAND (для запястья) и MAX ECG MONITOR (для груди) — двух полностью готовых и жизнеспособных носимых устройств для здоровья и фитнеса. Хотя идея заключалась не в прямой продаже потребителям, компании могли заключить с Maxim соглашение о брендировании этих продуктов в обмен на соответствующую лицензионную плату.
Продукт такого рода — полностью функциональный и со всеми завершенными работами по разработке — имеет потенциал привлечь новую, более широкую и менее технически подкованную корпоративную клиентскую базу. Thingy:91 от Nordic Semiconductor — ещё один пример платформы разработки, где аппаратное обеспечение практически второстепенно по отношению к главной цели: предоставлению разработчикам доступа к данным, необходимым для создания программного обеспечения и алгоритмов, которые позволят им реализовать внутреннюю ценность аппаратного обеспечения. Очевидно, это делается таким образом, чтобы представить Thingy:91 как самый простой вариант для создания новых продуктов и использования алгоритмов. Многие другие производители, вероятно, переймут эту стратегию в будущем.

Расширение использования отладочных плат в промышленных изделиях.
Адаптация отладочных плат и одноплатных компьютеров для использования в коммерческих продуктах становится все более распространенной, но еще одна растущая тенденция — их использование в дорогостоящих, мелкосерийных приложениях, то есть в промышленных конечных продуктах, таких как ПЛК, которые должны соответствовать более строгим нормам, чем их коммерческие аналоги.

Изображение 4: Программируемый логический контроллер (ПЛК).

Тестирование плат для промышленного применения:
Многие современные одноплатные компьютеры (SBC) стали полностью проверенными проектами, поскольку их компоненты изначально были разработаны для конечных продуктов, прошедших соответствующие тесты качества. Это также связано с тем, что в проектах с открытым исходным кодом большое количество разработчиков и программистов постоянно проверяют, обновляют и оценивают платы и программное обеспечение.
Теперь тестирование SBC проводится высококачественными компаниями-разработчиками и производителями, и они должны соответствовать тем же строгим стандартам контроля качества, что и другие конечные продукты, что позволяет им получать сертификаты CE или FCC. Этот процесс тестирования легко может быть расширен, чтобы включить требования промышленных продуктов.
С другой стороны, платы для разработки микроконтроллеров, поставляемые производителями или сторонними организациями, часто подходят для коммерческого использования, но обычно не проходят столь же строгие испытания, как промышленные продукты. Поэтому производители не могут рекомендовать их в их нынешнем виде для этих применений.
Хотя некоторые платы содержат компоненты промышленного класса, они, как правило, только коммерческого класса и могут работать только при комнатной температуре. Как правило, опытные образцы плат проходят тестирование при комнатной температуре в течение нескольких дней или недель, но это зависит от производителя, поскольку установленных стандартов нет. Основное требование производителей к качеству заключается в надежной работе плат при комнатной температуре, поэтому покупатели должны понимать, что тестирование в условиях экстремальных температур или влажности крайне маловероятно. Кроме того, они обычно не подвергаются стресс-тестированию с высоким уровнем вибрации или ударов.
В результате, главной целью при выборе опытной платы для промышленного применения является снижение рисков. В таких условиях компоненты платы должны обладать соответствующими температурными характеристиками. Целесообразно провести одновременное стресс-тестирование нескольких плат при высоких температурах в течение нескольких дней. То же самое относится и к влажности, если плата предназначена для использования в продукте, который будет подвергаться воздействию высокой влажности. Если плата будет использоваться в условиях сильной вибрации, ее следует установить в испытательный стенд для проверки ее долговечности.

В заключение
, одноплатные компьютеры (SBC) и платы разработки на базе микроконтроллеров предоставляют малым предприятиям практичный способ быстрого вывода своих разработок на рынок без затрат на разработку нового программного обеспечения. Это позволяет им сосредоточиться на инновациях в программном обеспечении и, все чаще, на разработке алгоритмов машинного обучения и искусственного интеллекта. Платы разработки и SBC в настоящее время используются в гораздо более широкой области, чем предполагалось изначально, и оказали огромное влияние на недавнюю историю электронной промышленности. Они становятся все более мощными, интеллектуальными и быстродействующими, оставаясь при этом легкодоступными как для профессионалов, так и для любителей.

Авторизованный дистрибьютор Mouser Electronics