随着最终产品复杂度的增加,当代设计套件比早些年更加完整。 它们符合 RoHS、FCC 和 CE,具有优化的布局和良好的 EMC 性能。 并且,它们完整齐全并经过综合软件套件的测试。
同时,设计人员承受着越来越大的缩短产品上市时间的压力,该趋势将只会伴随物联网 (IoT) 的加速发展而日益加快。
图 1:适用于 IoT 应用的 Freescale mBED 开发套件。 (来源:EDN-Europe)
因此,企业和企业家开始将开发板和组件直接集成到其产品设计中来努力减少开发时间和成本。 开发套件变成设计过程的重要组成部分。 这除了建立原型和测试以外,还部分或全部使用开发套件作为参考设计,甚至将这些设计并入他们的最终产品中。
2014 年对设计工程师进行的一项研究发现,45% 的受访者使用开发套件作为其设计的一部分 — 主要用于传感、无线和通信应用,并且 79% 的受访者认为他们在其最终生产设计中使用开发套件设计的一部分。 这项研究还发现,这些设计中的五分之四在 12 个月或更短时间内投入生产。
开发板的制造商认识到他们的系统可加快制成品生产速度,或轻松将新功能添加到现有产品中。 例如,FTDI 为其 USB 设备提供了一系列支持原型建立和开发的开发模块。 此公司将其开发模块作为在现有产品设计中实现 USB 连接的方法进行推销。
其他供应商提供具有新增功能的开发板,这些新增功能专门针对希望根据开发系统制造成熟产品的供应商。
生产系统的开发套件:优点和缺点
应在何时考虑使用开发套件作为设计基础还是从头设计一切? 下面是优点和缺点总结。 首先,优点:
• 对于单件或数量非常少的应用或者硬件成本占总成本百分比非常小的项目,缩短的开发时间可抵消高出的开发板单位成本。
• 如果认证(FCC、CE 等)相对于硬件成本来说会很昂贵或耗时,现成的开发套件可能会很有意义。
• 如果要构建的单位具有很多自定义应用或客户具有特定自定义要求,那么开发套件可显著缩短开发时间。
• 如果您希望将特定接口(例如 ZigBee 或蓝牙)添加到现有设计中,那么使用现成的开发套件可能是最快且最简单的方法。
另一方面,使用开发套件板具有某些缺点,例如:
• 更高的成本可能使开发套件对于批量生产来说成本太高。
• 一般来说,开发套件对于专门应用来说将具有较低的性价比。
• 从综合式外围设备、I/O 等角度来讲,硬件可能不太灵活。
• 开发套件的大小通常比自定义板大。
• 开发套件可能更难集成(机械和电气方面)。
• 开发套件制造商通常无法以高效方式大量提供。
• 开发套件可能只能以无法充分保护您知识产权的许可证(例如,这一个)提供。
计划 B:通过以开发套件设计文件开始来缩短开发时间
如果您无法“原样”使用现成的开发板硬件,下一步最好是从设计开始并进行尽可能少的修改。 认识到这一点,一些开发套件制造商提供一组完整的设计工具来加快此过程。
例如,Freescale 为所有 Freescale Tower 模块提供印制电路板设计文件。 这些文件可能对有经验的板设计人员有帮助,他们可以在构建自己的模块或衍生设计时将这些文件用作示例。 文件以专业格式提供 — 根据特定套件,提供了以下部分或全部文件:
• LAY — 布局源 (Cadence Allegro)
• GRB — Gerber 文件
• FAB — 制造文档
• UNI — UniCAM 文件
• CEN — 布置文件
• BOM — 物料清单
• SCH — 电路图源(Cadence、OrCad)
• SPF — 电路图 PDF
类似地,Microchip 的 MRF89XA 8 位无线开发套件是 sub-GHz 应用设计人员的评估和开发平台。 开发套件包括 Microchip 的 MRF89XAM9A 收发器模块和 PIC18 XLP 微控制器系列,使设计人员能够快速为无线应用建立原型。 演示套件是使用 Microchip 的 MiWi™ 协议堆栈预编程的,具有完整的 Gerber 文件。
为进一步帮助设计人员,MRF24J40MA 模块已获得美国、加拿大和欧洲国家/地区有关模块设备的监管审批。 这允许最终用户将 MRF24J40MA 模块放在成品中,只要没有对模块电路进行任何更改或修改,就无需对主动辐射体(RF 发射器)进行监管测试。
它不只是与硬件相关
在决定在您的生产设计中是使用全部还是部分开发套件时,请记住,开发套件不仅仅包括硬件,还包括很多其他内容。 嵌入式微控制器的软件开发套件 (SDK) 包括许多软件模块:实时操作系统 (RTOS)、设备驱动器、TCP/IP 堆栈等,所有这些都可以显著缩短开发时间。
图 2:Sitara SDK。 (来源:LinuxGizmos)
例如,Texas Instruments 适用于 Sitara 系列的处理器(基于 ARM® A 系列的核心)的 SDK 包括:
• Linux 内核和 Bootloader
• 基于 GUI 的应用启动器
• 文件系统
• Qt/Webkit 应用框架
• 3-D 图形支持
• 对所选部件的集成 WLAN 和 Bluetooth® 支持
• ARM 基准:Dhrystone、Linpack、Whetstone
• Webkit Web 浏览器
• 软 Wi-Fi 接入点
• 加密:AES、3DES、MD5、SHA
Sitara SDK 可免费下载,无需运行时版税,包括板支持包 (BSP)、工具、演示和文档。
Arrow 为模拟和数字应用提供了大量开发套件和工具