將開(kāi)發(fā)套件從原型轉(zhuǎn)變?yōu)榻鉀Q方案

開(kāi)發(fā)工具包，也就是開(kāi)發(fā)工具包，正在推動(dòng)許多領(lǐng)域的創(chuàng)新。從無(wú)線和傳感到物聯(lián)網(wǎng)和電源管理，開(kāi)發(fā)套件是早期設(shè)計(jì)過(guò)程的重要組成部分，使工程師能夠快速且經(jīng)濟(jì)高效地測(cè)試他們的設(shè)計(jì)。他們作為設(shè)計(jì)師工具包的重要組成部分的地位是根深蒂固的。對(duì) 1500 名設(shè)計(jì)師進(jìn)行的研究，以探索他們?nèi)绾翁幚碓O(shè)計(jì)過(guò)程，結(jié)果表明 89% 的人使用開(kāi)發(fā)套件來(lái)試驗(yàn)新系統(tǒng)。

然而，開(kāi)發(fā)套件不僅僅用于原型設(shè)計(jì)。除了單板計(jì)算機(jī) （SBC），它們還為私人創(chuàng)新者提供支持，尤其是在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，其中包括交互式智能家居網(wǎng)絡(luò)。由于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的復(fù)雜性，通常包括與其他設(shè)備和云進(jìn)行無(wú)線通信的傳感器或其他模塊，越來(lái)越多的供應(yīng)商被要求提供端到端解決方案，以簡(jiǎn)化建立多平臺(tái)物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)的過(guò)程和運(yùn)行。

因此，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)不僅引發(fā)了制造業(yè)的民主化，而且還產(chǎn)生了分銷(xiāo)商與其客戶之間關(guān)系的轉(zhuǎn)變。分銷(xiāo)商僅僅提供單個(gè)組件已經(jīng)不夠了，因?yàn)榭蛻衄F(xiàn)在需要在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中支持他們的完整解決方案。

開(kāi)發(fā)套件作為教育工具

現(xiàn)成的、經(jīng)過(guò)全面測(cè)試的電路板的可用性意味著工程師不再僅僅使用開(kāi)發(fā)套件和 SBC 來(lái)測(cè)試他們的想法。相反，他們將它們直接集成到他們的設(shè)計(jì)中。這顯著減少了開(kāi)發(fā)時(shí)間和成本，使設(shè)計(jì)人員能夠更快地將他們的成品推向市場(chǎng)。事實(shí)上，我們發(fā)現(xiàn) 80% 的使用開(kāi)發(fā)套件的設(shè)計(jì)在 12 個(gè)月內(nèi)就投入生產(chǎn)。

近年來(lái)特別成功的兩款 SBC 是 BeagleBone Black 和 Raspberry Pi。憑借它們本身作為獨(dú)立計(jì)算機(jī)工作的能力、制造商的廣泛支持和實(shí)惠的價(jià)格點(diǎn)，比以往任何時(shí)候都更多的經(jīng)銷(xiāo)商正在庫(kù)存它們。這使得具有各種工程和開(kāi)發(fā)技能水平的人（從業(yè)余愛(ài)好者到專(zhuān)業(yè)人士）獲得更廣泛的可用性。

element14 社區(qū)最近舉辦的 Pi IoT Smarter Spaces 競(jìng)賽展示了 Raspberry Pi 3 開(kāi)發(fā)板的多功能性。挑戰(zhàn)的重點(diǎn)是創(chuàng)建一個(gè)指揮中心來(lái)控制最喜歡的空間中的所有物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，無(wú)論是在家、工作還是戶外。獲勝的設(shè)計(jì)是用于能源監(jiān)控、安全、控制家用電器甚至娛樂(lè)的語(yǔ)音控制智能家居界面，盡管競(jìng)賽中的其他設(shè)計(jì)展示了開(kāi)發(fā)板令人印象深刻的靈活性。其中包括通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控植物生長(zhǎng)和健康的植物健康智能相機(jī)解決方案，以及可以讓 Trigger 喂食和澆水的遠(yuǎn)程喂馬系統(tǒng)。

開(kāi)發(fā)套件的未來(lái)

調(diào)查顯示，76% 的工程師同意開(kāi)發(fā)套件對(duì)于鼓勵(lì)現(xiàn)代設(shè)計(jì)創(chuàng)新至關(guān)重要。因此，很難忽視開(kāi)發(fā)套件的未來(lái)與電子行業(yè)本身的未來(lái)密切相關(guān)的事實(shí)。雖然開(kāi)發(fā)套件曾經(jīng)是測(cè)試想法的簡(jiǎn)單工具，但它們現(xiàn)在正在為原型注入生命，這些原型在歷史上過(guò)于昂貴而無(wú)法冒險(xiǎn)追求。

這些套件還將技術(shù)擴(kuò)展到遠(yuǎn)離傳統(tǒng)計(jì)算場(chǎng)景的應(yīng)用程序、用例和新受眾。最近的 element14 社區(qū)安全與聲音設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)以德州儀器 MSP432 Launchpad 作為構(gòu)建可穿戴技術(shù)的基礎(chǔ)，以保護(hù)人們免受人身或環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。除了工程師之外，比賽還向服裝設(shè)計(jì)師開(kāi)放，他們可以將 Launchpad 連接集成到智能服裝中。例如，參賽者設(shè)計(jì)的服裝可以監(jiān)測(cè)許多現(xiàn)實(shí)生活條件，例如重要的健康統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、物理位置、甲烷氣體濃度（針對(duì)礦工）和自動(dòng)收費(fèi)站的工人安全。

保持勢(shì)頭

確保將真正工程師的意見(jiàn)反饋到制造過(guò)程中對(duì)于開(kāi)發(fā)套件的未來(lái)至關(guān)重要。例如，我們的研究表明，除了對(duì)讓生活更輕松的技術(shù)的持續(xù)渴望之外，醫(yī)療保健、環(huán)境和可再生能源領(lǐng)域也有濃厚的興趣。制造商在規(guī)劃未來(lái)開(kāi)發(fā)套件的功能時(shí)需要考慮這些信息。

例如，能源效率是大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)的要求，因?yàn)樵O(shè)備通常遠(yuǎn)離傳統(tǒng)電源。對(duì)于許多項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，創(chuàng)建需要很少功率或可以自己獲取能量的套件是至關(guān)重要的。element14 社區(qū)的垂直農(nóng)業(yè)挑戰(zhàn)賽基于 Silicon Labs EFM32 Zero Gecko 入門(mén)套件，專(zhuān)注于在城市地區(qū)種植新鮮食物的解決方案。獲勝的參賽者是模塊化農(nóng)場(chǎng)項(xiàng)目，這是一種城市農(nóng)業(yè)解決方案，采用人工智能視覺(jué)系統(tǒng)進(jìn)行花園監(jiān)控。此外，該系統(tǒng)能夠使用太陽(yáng)能電池板、電池組和輔助硬件模塊在本地產(chǎn)生、收集和儲(chǔ)存能量。

智能家居和物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)也依賴于節(jié)能組件，但解決這些機(jī)會(huì)的端到端開(kāi)發(fā)套件必須使設(shè)計(jì)人員能夠輕松配置電容式觸摸按鈕等功能并提供音頻到觸覺(jué)反饋。它們還必須與通常依賴無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的傳感器和輸入系統(tǒng)無(wú)縫集成。僅僅提供 WiFi 和藍(lán)牙已經(jīng)不夠了；物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)需要是通用的，并且應(yīng)該包括流行的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

作為即將上市的系統(tǒng)構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)和智能家居組件的一個(gè)例子，Matrix Creator是一個(gè)開(kāi)源語(yǔ)音平臺(tái)，用于在 Raspberry Pi 上開(kāi)發(fā)計(jì)算機(jī)視覺(jué)和語(yǔ)音驅(qū)動(dòng)的智能家居應(yīng)用程序。除了在設(shè)計(jì)自定義硬件應(yīng)用程序時(shí)消除大部分布線和簡(jiǎn)化封裝之外，Matrix Creator 還通過(guò)多種連接和通信協(xié)議擴(kuò)展了 Raspberry Pi 板，包括 Thread、ZigBee、Z-Wave、NFC 和 Android Things 支持，使制造商能夠創(chuàng)建 DIY類(lèi)似 Alexa 的語(yǔ)音驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。它還具有完整的現(xiàn)代 MEMS 傳感器陣列，允許開(kāi)發(fā)任意數(shù)量的節(jié)點(diǎn)或端點(diǎn)傳感選項(xiàng)。

完整解決方案的組成部分

使用這些低成本、現(xiàn)成的電路板和具有專(zhuān)業(yè)功能的可隨時(shí)集成的新組件，設(shè)計(jì)師和獨(dú)立社區(qū)正在開(kāi)發(fā)處于創(chuàng)新前沿的產(chǎn)品。他們進(jìn)入市場(chǎng)的速度比以往任何時(shí)候都快。然而，這種采用和創(chuàng)新水平不會(huì)永遠(yuǎn)持續(xù)下去。制造商必須在與工程師協(xié)商的同時(shí)繼續(xù)發(fā)展他們的產(chǎn)品，以確保它們與所需的組件和功能保持一致。

審核編輯：郭婷