I-Pi SMARC套件可加速工業(yè)應(yīng)用的原型開(kāi)發(fā)

這 I-Pi SMARC開(kāi)發(fā)套件 有很大的發(fā)展空間，其中重要的一點(diǎn)是相對(duì)較低的價(jià)格。這只是期望工程師們使用它進(jìn)行原型制作的原因之一，另一個(gè)重要的原因則是它對(duì)從初學(xué)者到專家的各個(gè)層次的工程師都具有吸引力。

得益于物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的普及以及Raspberry Pi和Arduino等開(kāi)發(fā)套件及其開(kāi)源特性，初學(xué)者已經(jīng)對(duì)這類工具非常滿意。該代碼幾乎適用于您正在使用的任何應(yīng)用程序，包括所有插入式設(shè)備，傳感器，執(zhí)行器等。

隨著越來(lái)越多的工程師參與這些項(xiàng)目，工具、軟件甚至套件本身也變得更加強(qiáng)大，甚至對(duì)最有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)師也更具吸引力。現(xiàn)在，大部分設(shè)計(jì)都是從無(wú)處不在的開(kāi)發(fā)套件開(kāi)始的。僅從Raspberry Pi來(lái)看，市場(chǎng)觀察家稱，到今年年初已經(jīng)出貨了超過(guò)5，000萬(wàn)套工具包，大約有十種不同型號(hào)。

制造商喜歡開(kāi)發(fā)套件的原因之一是，他們知道工程師傾向于在工作和家庭中使用它們。因此，工程師們正在家里進(jìn)行外圍設(shè)備和傳感器的試驗(yàn)，并為雇主開(kāi)發(fā)潛在產(chǎn)品的專業(yè)級(jí)原型版本。

消費(fèi)品問(wèn)題

將自制的產(chǎn)品轉(zhuǎn)換為商業(yè)產(chǎn)品的過(guò)程可能存在障礙。問(wèn)題之一就是所需的溫度范圍。工程師的家可能會(huì)保持在+ 23°C的簡(jiǎn)單溫度下，上下浮動(dòng)大約10度。但這顯然不能滿足專業(yè)產(chǎn)品的需求。還必須克服沖擊和振動(dòng)問(wèn)題。工程師知道，在他家中的設(shè)備可以很好地綁在一起，然而這不是運(yùn)輸最終產(chǎn)品的樣子。

另一個(gè)必須解決的問(wèn)題是組件交換。雖然經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師知道他可以更換某些組件而不會(huì)（或很少）造成不良影響，但已經(jīng)完成原型階段的產(chǎn)品根本不允許您這么做，尤其是打算用于醫(yī)療，工業(yè)，或軍事應(yīng)用。一旦設(shè)計(jì)被鎖定，則不允許進(jìn)行任何更改。

工程師確實(shí)可以選擇市場(chǎng)上現(xiàn)有的工業(yè)開(kāi)發(fā)套件之一。但是，正如您所期望的那樣，它們?cè)诠δ?、可用軟件以及可以?gòu)建或購(gòu)買的外圍設(shè)備上的限制要大得多。它們可能各自使用不同的協(xié)議或接口進(jìn)行操作，特別是在涉及通用輸入/輸出（GPIO）引腳，脈沖寬度調(diào)制（PWM）功能，模數(shù)轉(zhuǎn)換（ADC），數(shù)模轉(zhuǎn)換（DAC）以及I2C，SPI，UART等通信功能。

硬件抽象層

經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)師通常需要掌握的一些術(shù)語(yǔ)是硬件抽象層（HAL）和 區(qū)域協(xié)議 （圖1）。 HAL是在計(jì)算機(jī)物理硬件和軟件之間的軟件中實(shí)現(xiàn)的抽象層。 HAL的目的是在操作系統(tǒng)中隱藏硬件上的任何差異。結(jié)果是如果更改了硬件，則無(wú)需更改操作系統(tǒng)中的大多數(shù)代碼。

圖1：此處顯示的是軟件/硬件堆棧的高級(jí)視圖，包括源自Intel庫(kù)的抽象層MRAA，起著HAL的作用，但它們也簡(jiǎn)化了連接到不同傳感器引腳所需的邏輯。MRAA是可移植的，這意味著它們?cè)试S相同的代碼在多個(gè)平臺(tái)上運(yùn)行。這可能適用于用C ++，Python，JavaScript或Java或其他語(yǔ)言編寫的程序。

回到開(kāi)發(fā)平臺(tái)（特別是Arduino），用戶一直在使用Arduino Create（一個(gè)集成的在線平臺(tái)），該平臺(tái)允許用戶編寫代碼，訪問(wèn)內(nèi)容，配置板并共享項(xiàng)目。像Arduino系列中的大多數(shù)產(chǎn)品一樣，所有級(jí)別的開(kāi)發(fā)人員都可以使用它們。查看Raspberry Pi，可以使用多個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE）。請(qǐng)注意，MRAA可用作Arduino和Raspberry Pi平臺(tái)的HAL。

在這個(gè)領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)人員還應(yīng)該意識(shí)到 UPM，本質(zhì)上是具有高級(jí)API的傳感器庫(kù)，可輕松連接和使用IoT解決方案中的流行傳感器和執(zhí)行器。這些軟件驅(qū)動(dòng)程序通過(guò)調(diào)用MRAA API與基礎(chǔ)硬件平臺(tái)進(jìn)行交互。驅(qū)動(dòng)程序可用于Arduino和RPi平臺(tái)。

SMARC定義模塊

回到 SMARC （Smart Mobility ARChitecture），指的是通用、小尺寸計(jì)算模塊，針對(duì)那些要求低功耗和低成本，同時(shí)又保持較高的性能水平的應(yīng)用。根據(jù)嵌入式技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化組織（Standardization Group for Embedded Technologies，SGET ）制定的規(guī)范，SMARC模塊支持的溫度范圍為-20°C至+ 85°C（請(qǐng)注意，某些SMARC模塊的額定溫度范圍為-40°C至+ 85°C）。）。

為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，所有這些硬件和軟件組件都整合在 凌華科技工業(yè)Pi（I-Pi）SMARC開(kāi)發(fā)套件 中 。該套件包括電源，USB編程線纜和包含Linux操作系統(tǒng)的SD存儲(chǔ)卡。I-Pi SMARC周圍的透明丙烯酸涂層增加了一定程度的保護(hù)。

凌華科技的I-Pi SMARC開(kāi)發(fā)套件包含工程師開(kāi)始進(jìn)行工業(yè)原型所需的一切。 查看I-Pi SMARC的底面，您可以看到I-Pi是較大的載板，可提供與外界的所有接口，而SMARC處理器模塊是插入I-Pi托架的較小的板。該套件還包含Raspberry Pi等平臺(tái)未包含的功能，但創(chuàng)建基于IoT的嵌入式系統(tǒng)和設(shè)備（如實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC））仍需要這些功能。

消費(fèi)版與專業(yè)版

與諸如凌華科技的I-Pi SMARC之類的專業(yè)產(chǎn)品相比，Raspberry Pi和Arduino等消費(fèi)類平臺(tái)有很大不同。如前所述，使用面向消費(fèi)市場(chǎng)的產(chǎn)品（如Raspberry Pi和Arduino）的設(shè)計(jì)師可以輕松地替換他們認(rèn)為合適的組件。而且在許多情況下，最終用戶甚至都不會(huì)得知更改（也不需要通知他們）。

但是，在工業(yè)領(lǐng)域，情況則完全不同。凌華科技的I-Pi SMARC遵循行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)ECN（工程變更通知）和PCN（過(guò)程變更通知）慣例。這意味著最終用戶可以訪問(wèn)審核跟蹤，從而定義了進(jìn)行了哪些更改（如果有）以及原因。

我們可以對(duì)生產(chǎn)質(zhì)量問(wèn)題的報(bào)告和調(diào)試提出類似的論點(diǎn)。對(duì)于Raspberry Pi和Arduino來(lái)說(shuō)，這根本不可能。凌華科技的I-Pi SMARC不僅可能，而且報(bào)告和調(diào)試機(jī)制也包括在內(nèi)，以簡(jiǎn)化流程。并且不要忘記售后支持和RMA（退料審查）。凌華科技完全擔(dān)保并支持I-Pi SMARC。

長(zhǎng)期可用性

長(zhǎng)期可用性是必須納入任何工業(yè)產(chǎn)品的一項(xiàng)功能。在某些情況下，這意味著七到十年或更長(zhǎng)時(shí)間。諸如Raspberry Pi和Arduino之類的消費(fèi)類平臺(tái)無(wú)法保證使用壽命，坦率地說(shuō)，這并不是人們所期望的。它們可以隨時(shí)終止，恕不另行通知。凌華科技保證了I-Pi SMARC的十年可用性。凌華科技I-Pi SMARC開(kāi)發(fā)套件提供了多種部署選項(xiàng)。好消息是，借助ADLINK I-Pi SMARC開(kāi)發(fā)套件，已經(jīng)使用Arduino或Raspberry Pi平臺(tái)創(chuàng)建原型的開(kāi)發(fā)人員可以利用這些傳感器生態(tài)系統(tǒng)和庫(kù)并將其設(shè)計(jì)遷移到工業(yè)環(huán)境中。

當(dāng)您準(zhǔn)備從原型過(guò)渡到生產(chǎn)時(shí)，I-Pi Carrier的開(kāi)源規(guī)范可以作為希望創(chuàng)建自己的載體的開(kāi)發(fā)人員的起點(diǎn)。這對(duì)于降低成本將是有益的，因?yàn)槟赡苤幌胧褂脩?yīng)用程序所需的功能和接口來(lái)填充運(yùn)營(yíng)商。板上永遠(yuǎn)不會(huì)使用的功能是沒(méi)有意義的。

最重要的是，開(kāi)發(fā)人員可以選擇自己喜歡的起點(diǎn)，并擁有適合工業(yè)環(huán)境的終點(diǎn)線。

審核編輯：郭婷