驱动程序接口协议发生变化

许多成熟的协议（例如 I2C、SPI 和 USB）都在不断发展。例如：

I2C：目前以 100 kHz 和 400 kHz 以及高达 1 MHz 的时钟速率部署，现在已将 3.4 MHz 和 5.0 MHz 作为新支持的时钟速率。

SPI：通常在单 I/O 模式下以低于 33 MHz 的时钟频率使用，现在通常将时钟频率应用于 50 MHz 至 80 MHz 及以上的范围内，使用双模式和四模式 I/O 以进一步提高编程速度/吞吐量。

USB：在不到两年的时间里，USB-IF 引入了 10 Gbps 的时钟速率、供电和新的 Type-C 连接器。

表 1 中显示的数据取自 2015 年 EMF 嵌入式开发人员调查，以回答“您在嵌入式设计中使用以下哪些产品作为驱动程序接口（物理接口和网络协议）？” 这个问题有 1，334 条回复。

表 1.嵌入式设计中用作驱动接口的产品。（点击放大）

表 2 显示了每个协议在嵌入式开发中的使用频率。数据分为三个干部：全行业、物联网发展和非物联网发展。由于物联网目前被视为主要的增长应用程序，因此我将数据包括在内以进行比较。特别值得注意的是 I2C、SPI 和 USB 在工业和物联网用户中的流行。

表 2.每个协议在嵌入式开发中的使用频率。

让我们看看使用 I2C、SPI 或 USB 的开发在现场升级的频率以及此类升级的成本有多大。

表 3.嵌入式开发工具的成本影响。

嵌入式市场预测调查数据的结果表明，对增强功能的采用逐年增加。这种对新功能的提升和推动为许多嵌入式工程师带来了预算困境。近 75% 的受访者表示，所需升级存在成本影响，而约 40% 的受访者将成本影响归类为主要或关键任务。购买能够以最高时钟速率、最低电压等运行的新工具是昂贵的。购买可以达到手头任务所需性能但不满足最新的高性能规范或已知的未来潜力的工具，往往会导致工具过早报废，因为新项目会推动性能极限。

Tektronix、Agilent/Keysight 等传统示波器供应商已通过提供“型号系列”（例如，70 MHz 至 200 MHz 示波器、100 MHz 至 1 GHz 示波器）解决了这个问题，每个都带有选项（如新协议探头）和解码选项）可以随着客户需求的发展而添加。挑战在于，系列中的入门级示波器仍然往往很昂贵，选件价格通常过高，而且该系列本身定义了较高的性能范围。用这些更大的工具来证明未来在经济上是不可行的。

一些较小的工具制造商，例如 Total Phase，终于解决了这个难题。他们最新一代的工具不再是特定于任务的（例如，高达 8 MHz 的编程 SPI、高达 24 MHz 的嗅探 SPI 等），而是由基于 FPGA 的复杂平台组成，其定制能力超出了他们的前辈。其结果是获得了具有成本效益的工具中的相关技术，这在前几代人中是无法实现的。这种平台方法的额外好处是特定的高级平台功能现在将整个平台扩展到所有应用程序。集成电压电平转换和以太网连接等项目是高端工具的“赌注”；但直到现在，它们才在低成本工具中可用。通过使用一个高度可配置的平台，

工程师仍然可以选择最新工具的低成本版本（满载应用程序以满足当今的需求，只是没有针对所有未来的排列进行配置）一直到满载设备。不同之处在于，新平台架构允许最终用户仅在需要时购买高性能应用程序。这有效地消除了预先“过度购买”的需要，或者通过选择上一代工具而面临过早过时的风险。

预算和性能始终决定了嵌入式项目工具选择的最佳价值，但您第一次可以在需要的时候准确获得所需的东西，这意味着无需花费大量资金即可获得高性能。当您的下一个项目出现更具挑战性的要求时，您可以安装应用程序来满足这些增加的需求，其成本远低于完全更换过时的工具。

审核编辑：郭婷