什么是发展委员会？
首先，我们需要明确开发板的定义，以及它与单板计算机 (SBC) 的区别。制造商通常设计开发板是为了充分利用微控制器的特性，尽管现在这个术语也用于指代其他组件。微控制器是一种集成电路，它包含处理器、RAM、闪存以及用于与外部世界交互的输入/输出引脚。它就像一个封装好的微型计算机，旨在方便开发人员轻松控制外部组件，例如灯光、小型电机等等。SBC 也提供这些功能，但主要区别在于，SBC 的 CPU、RAM 和存储器位于板上的独立集成电路中，并且它还包含用于连接键盘或显示器的接口。SBC
中的微处理器需要操作系统，而微控制器则使用制造商设计的集成开发环境 (IDE)。在许多情况下，制造商会设计带有微控制器的开发板来展示其他组件（例如传感器或其他连接的集成电路）的特性。这些电路板被称为“演示板”或“评估套件”。当组装完成后，它们被用于实现特定目标时，就被称为“参考设计”。
有些电路板的主要目的并非硬件设计，而是提供对真实世界数据的访问，以便软件开发人员能够创建和改进用于人工智能或机器学习应用的算法。这些设计可能与开发板的最初用途并不完全一致，但现在“开发板”一词已泛指用于电子产品软硬件开发的任何硬件。
首款
吸引工程师关注的微控制器开发板于2006年问世。这是一款原型开发板，后来被命名为Arduino（图1），并迅速被包括业余爱好者和工程师在内的新一代电子设计师所采用。Arduino为后续其他单板计算机（SBC）和微控制器平台的商业成功奠定了基础。2008年，低成本、开源且拥有社区支持的开发平台Beagleboard问世。2012年是Raspberry Pi元年，它是首款单板计算机。与Beagleboard一样，Raspberry Pi也被设计为面向学生的低成本编程学习平台。Raspberry Pi的吸引力不仅限于学生，很快也开始被爱好者和专业工程师所使用。
图2：Arduino微控制器开发板。
目前
，单板计算机 (SBC) 主要分为两大类：专有 SBC 和开源 SBC。专有 SBC 通常面向终端用户应用，并与其他同类产品一样接受质量测试。它们通常集成到电子设备中或安装在机架上。而开源 SBC 则允许用户访问硬件设计和分发，以及所使用的所有源代码。这意味着用户可以快速了解软件和硬件的工作原理，并根据自身需求定制设计。
如今的开发板和 SBC 配备了多种处理器类型，从传统计算机环境中的 x86 架构处理器（AMD 和 Intel）到用于移动和工业应用的 ARM 处理器，应有尽有。Linux 及其衍生版本（Ubuntu、Fedora、Debian 等）、Android 和 Windows CE 是 SBC 上最常见的操作系统。基于微控制器的开发板无需操作系统，而是使用制造商提供的集成开发环境 (IDE) 进行编程。主板和单板计算机 (SBC) 都已发展到包含无线连接（Wi-Fi 或蓝牙）以及最新的视频和音频接口。这意味着某些 SBC 的功能堪比许多计算机和平板电脑。
未来：开发板成为最终产品。
开发工具制造商最初的目标是让这些工具成为其微控制器的卖点，吸引潜在客户（业内称之为“设计导入”或“设计利润”）。他们的逻辑是，如果能减少工程师启动并运行某个组件所需的工作量，并让他们轻松访问组件的所有功能，那么工程师就更有可能选择该微控制器及其附加组件用于原型设计。如果该组件最终被选中进行批量生产，这将带来更多订单。当不同供应商的技术规格差异不大时，这种策略是合理的。然而，一些制造商发现，这种方法最终反而成了自身成功的受害者：他们意识到需要进一步减少工程师使用其产品所需的工作量，因此开发板最终成为了差异化因素，尤其是在产品与竞争对手非常相似的情况下。
设计工程师的期望值已经变得如此之高，以至于即使是那些具有明显竞争优势（例如功率或速度）的组件，他们也期望开发板能够达到“即插即用”的便捷程度。
制造商不断提高标准，提供包含微控制器和其他集成电路（通常是传感器）的参考设计。最初，其目标是指导如何连接设备以模拟最终产品的电气功能，而无需考虑外形尺寸、大小或易于制造等因素。然而，一些制造商已将这些设计提升到一个新的水平，创建了真正的原型，在某些情况下，甚至创建了完全可行的最终产品。Maxim
Integrated（现为Analog Devices的一部分）的健康传感器平台 (HSP) 等参考设计便是这种演变的例证。最初的版本包含一个小型开发板，上面有各种用于健康和健身应用的传感器（温度、压力、加速度计、双电位器等），并可通过微控制器进行配置。后续版本 HSP2.0 和 HSP3.0 采用了专为腕戴设计的外形尺寸，外观与市场上其他可穿戴设备非常相似（图 3）。
图 3：Maxim Integrated 的 HSP3.0。.
得益于此，开发者可以在实际环境中评估传感器的功能。另一个重要因素是，这些设计允许不受限制地访问传感器读数（这是其他可穿戴健身和训练设备所不具备的）。其目标是促进人工智能和机器学习算法的开发，从而提升应用价值。
通过展示其硬件能够便捷地访问数据，Maxim 希望开发者能够选择将全部或部分集成电路集成到其产品的传感器中。Maxim 正是基于这一策略，开发出了 MAX HEALTH BAND（腕带）和 MAX ECG MONITOR（胸带），这两款产品都是功能齐全且实用的可穿戴健康和健身设备。虽然 Maxim 的目标并非直接面向消费者销售，但企业可以与 Maxim 达成协议，支付相应的许可费，从而获得这些产品的品牌授权。
这类功能齐全且开发工作已全部完成的产品，有望吸引更广泛的、技术水平相对较低的企业客户群体。来自 Nordic Semiconductor 的 Thingy:91 是另一个开发平台的例子，在这个平台上，硬件实际上并非重点，其主要目标是：为开发者提供所需的数据，以便他们创建软件和算法，从而实现硬件的内在价值。显然，这种做法使其看起来是开发新产品和利用算法的最便捷选择。未来，许多其他制造商很可能会效仿这种策略。
工业产品中开发板的使用日益增多。
开发板和单板计算机 (SBC) 在商业产品中的应用越来越普遍，但另一个日益增长的趋势是它们在高价值、小批量应用中的使用，即 PLC 等工业终端产品，这些产品必须遵守比其商业同类产品更严格的法规。
图 4：可编程逻辑控制器（PLC）。.
工业应用电路板测试：
许多当前的单板计算机 (SBC) 都已通过全面验证，因为其组件最初是为通过相应质量测试的最终产品设计的。此外，开源设计中也有大量设计师和程序员不断审查、更新和评估电路板及软件。
如今，SBC 的测试由高质量的设计和制造公司执行，并且必须通过与其他最终产品相同的严格质量控制，才能获得 CE 或 FCC 认证。此测试流程可以轻松扩展到工业产品的要求。
另一方面，制造商或第三方提供的微控制器开发板通常适用于商业用途，但它们通常不会经过与工业产品相同的严格测试。因此，制造商目前不建议将其用于这些应用。
虽然一些开发板包含工业级组件，但它们通常仅为商用级组件，并且只能在室温下运行。原型开发板通常在室温下进行数天或数周的测试，但这取决于制造商，因为目前尚无既定标准。制造商的首要质量要求是电路板在室温下可靠运行，因此买家应注意，这些电路板极不可能经过极端温度或湿度条件下的测试。此外，它们通常也不会进行涉及高强度振动或冲击的应力响应测试。
因此，在工业应用中选择开发板的主要目标是降低风险。在这些环境中，电路板的组件必须具备合适的温度特性。明智的做法是同时对多个电路板进行高温应力测试，持续数天。如果电路板用于会暴露在高湿度环境中的产品，则湿度测试也同样适用。当电路板用于高振动应用时，应将其安装在测试架上以测试其耐久性。
总之
，借助单板计算机 (SBC) 和基于微控制器的开发板，小型企业无需开发新软件即可快速将设计推向市场，这是一种切实可行的方法。这使他们能够专注于软件创新，并日益专注于开发机器学习和人工智能算法。开发板和单板计算机的应用领域远超最初的设想，对电子行业的近期发展产生了巨大影响。它们正变得越来越强大、智能和响应迅速，同时仍然易于专业人士和业余爱好者使用。
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