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嵌入式系统设计与物联网开发资料下载
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2021-04-15
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作者：Barry Manz, Mouser Electronics
离开他们，每一个嵌入式系统设计的未来都将摇摇欲坠！
尽管嵌入式系统的设计不是十分复杂，但是有几个趋势使它更具有挑战性。在高性能领域，嵌入式工程师必须要与多种器件打交道，如FPGA、四核CPU。并且很多SFF（small form factor）设备包含了子系统，并且终端产品能够适应手表大小的其他产品。目前，许多嵌入式产品都具有通过蓝牙、ZigBee或Wifi进行单板互联网通信的能力。可以很确信的说，没有综合评估板和软件开发套件，就没有嵌入式设备的今天。幸运的是，器件厂商了解这些，他们所提供完善的软件开发工具可以造就一代产品。
今天很多高性能嵌入式系统可以实现在一个3U或6U的板卡上，这实在是令人惊叹。例如，一个典型的单板计算机或DSP板，可以包含一个或多个FPGA，一个四核CPU、高速高分辨率高宽带的ADC和DAC，也许还有一个独立显卡和强大的I/O。
另一方面，开发套件的综合性越来越高。类似Broadcom公司基于BCM20737S SoC的Broadcom's WICED Sense Bluetooth Smart Sensor开发套件，通过开发套件可以创建安全的无线网络应用程序。开发套件包含六个MEMS陀螺传感器、加速度计、指南针、压力传感器、湿度和温度传感器、WICED、USB转MicroUSB电缆，例程下载链接和开发软件下载链接。目标标签的固件可以从一个智能手机,平板电脑或者电脑进行更新。该公司表示,通过该套件，可以将蓝牙应用程序的开发时间从几个月缩减到几分钟。
图1 利用Broadcom development kit设计的移动设备APP
RF挑战
嵌入式开发者以连接任何一个可能的人,地方,或事情作为自己的任务。同时，他们也面对了射频和微波(即无线)技术不再是一个异类的事实。它已经成为一个标准的要求,需要把精力放在高逼格的射频领域。这并不奇怪,因为世界的“字段和波”股小的数字,需要不同领域的专家,可以显著增加任何设备的复杂性,也就是说，没有和外界世界的连接，很多嵌入式系统将成为孤岛。因此RF和微波技术被迫被人们所接受。
有无线功能的嵌入式产品都是小信号设备，其接收和发射功耗很小并且不需要很大的RF输出功率，所以不会增加产品的尺寸，不会给便携式设备带来电池的负担，更不会带来昂贵的费用。整个无线系统的单芯片简化了问题，但仍需要注意RF设计的变幻莫测。技术需求不是MIMO而是频率高达60GHz的MU-MIMO，并且类似OFDM的高阶调制方案似乎没有帮助。同时，也不需要特定的生产工艺和大量的编程时间来保证系统的正常运行。
Microchip的PIC32蓝牙入门套件（图2），使用PIC32MX270F256D MCU。除此之外，套件还包含一个蓝牙终端，一个按钮，多色和单色的LED，加速计，温度传感器，板上调试接口，以及Android应用程序，演示代码和一个串行端口配置文件堆栈。
图2 Microchip的蓝牙开发套件是一个带有软件的低价的蓝牙开发平台
听IoT听到烦了？习惯它吧
物联网的涵盖性术语可能已经不再像一开始那么受欢迎，但它并没有消失，并且在实际上远远超出其缺乏综合性的前任，叫做“收敛”。英特尔计划到2020年让超过2亿台设备彼此连接，或者连接到云上，直接地说就是：“到2012年，任何没有集成网关功能（通过网络连接资源和编目数据的能力）的端口设备将很无用”
为了这个目的，公司在积累包含一系列眼花缭乱功能的网关开发平台（图3），为能源业，工业，运输业和广大开发者服务。它的Quark-branded SoCs，为从工业系统到可穿戴设备，Wind River软件工具，广泛安全资源而设计，支持几乎所有非常知名的有线或无线设备通信协议，还有许多其他特点。其它公司也依葫芦画瓢。
图3 Intel基于夸克Soc的网管平台
总结
今天的嵌入式系统设计在某些领域，新的挑战来自于将一切设备连接到互联网（以及云），这也使其更有“有趣”。从高性能计算，国防和其他应用程序的角度来看，嵌入式系统受益于标准化和已经发展了几十年的内部和外部的通信标准，但他们的设计仍具有很大的挑战。
相比之下，无处不在的物联网是一个新兴的领域，很多软件开发是受到应用所驱动，他们需要将最先进通信技术实现在一个狭小的空间里，这将给设计师带来长久的挑战。
好消息是，对于“连接”的需求创造了一个从市场底部到顶端的全新市场，从分立器件到系统级芯片和完整的系统。
(mbbeetchina)
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