盡管一些行業年復一年地經歷了嵌入式系統復雜性的不斷增加，但在未來幾年內，任何行業都不太可能擺脫這種情況。一些新興趨勢促成了這一點，主要是推動互聯網連接或聯網傳感器、控制器和致動器以及物聯網（IoT）。這一轉變也朝著為系統供電和為以前的機械或模擬電氣系統增加“智能”的方向發展。因此，嵌入式開發人員在設計和開發嵌入式系統時，需要考慮的因素越來越多。

 

這些趨勢在可再生能源、汽車、工業和RF/微波通信行業中很明顯，在這些行業中，僅幾年時間，傳統的模擬嵌入式電子控制系統已經被微控制器（MCU）、微處理器（MPU）、數字信號控制器（DSC）和一系列數字驅動外圍設備所取代。

 

嵌入式系統的復雜性和數量不斷增加，為靈活和熟練的組織創造了機會和新市場，以便在這些機會出現時迅速做出反應。然而，響應市場的任務已經成為一個更大的挑戰，這不僅是因為現代嵌入式系統的復雜性，而且現在還因為消費者需求的快速變化，從而減少了理想的市場窗口。這在幾乎所有行業的原始電子制造商（OEM）中引起了爭論。無論是購買商用現貨（COTS）解決方案，從頭開始開發產品，還是修改COTS以符合期望的規格，可能的解決方案數量只會使情況更加復雜。

 

無論采用何種方法，在為新的嵌入式設計選擇MCU、MPU或DSC時，有幾個主要考慮因素。這包括選擇開發板、補充應用程序并與開發板兼容的模塊、早期開發軟件和資源、原型/概念驗證系統安全與最終產品安全之間的差異，以及從原型到生產的過渡。Microchip設計人員認識到這些挑戰，實施了一個開發硬件、軟件和資源的生態系統，以幫助設計人員和嵌入式開發人員進行這些考慮和過渡。

 

開發板和MCU、MPU和DSC選項

開發板是概念驗證和原型設計階段的關鍵資源，使設計團隊能夠更容易地適應新MCU、MPU或DSC的學習曲線。一個好的開發板通常包括訪問設備的所有引腳、外圍功能、外部模塊，以及一個便于編程和調試的接口。理想情況下，對于給定的設備系列，可以使用多個級別的開發板，因此根據設計師的需求、熟悉程度和技能水平，將有一個“最適合”的選項。對于不確定他們將需要的確切設備的設計者來說，另一個有價值的功能是一個能夠交換設備的開發板，以便可以使用一個用于比較和開發的通用平臺。

 

Microchip提供了多個開發板系列，旨在使早期開發更容易實現。許多Microchip開發板選項通常專用于特定的處理器線或具有可更換的處理器基礎設施，大多數包括擴展選項以添加流行功能。這些板采用高效緊湊的設計，與Microchip廣泛的軟件開發工具和資源生態系統兼容。

模塊

設計、構建和測試外部傳感器、致動器、控制、通信和用戶接口模塊通常是嵌入式系統原型開發中一項艱巨的任務。具有支持多種功能的外部模塊內置接口的開發板可以大大縮短嵌入式開發時間，能夠評估安裝在模塊上的組件，并允許進行創造性實驗。

 

MikroElektronika Click板是一個由許多Microchip開發板支持的優秀模塊系統。mikroBUS模塊系統具有極強的可擴展性和可訪問性，有數百個模塊可用于支持廣泛的傳感、控制、驅動、通信和接口。此外，點擊板可以以相當即插即用的方式交換，這使得在點擊板和功能之間的切換變得簡單。點擊板模塊的一些示例包括顯示器、電機控制器、存儲器、人機界面、傳感器、無線通信硬件等。

 

其他Microchip開發板也可通過擴展套件進行高度擴展，如Xplained PRO擴展套件和附加板。此類擴展套件包括無線電收發器、Wi-Fi?控制器、ZigBit模塊、CryptoAuthenticationTM設備、以太網網絡、SD卡接口、觸摸/圖形顯示器等。

 

安全

在一個充滿漏洞和黑客攻擊的時代，設計和開發嵌入式設備對許多組織來說是一項艱巨的任務。

 

由于嵌入式設備（如采購、硬件、固件、軟件、內存/存儲、連接和云網絡）的安全級別如此之多，因此設計人員和嵌入式開發人員在內部處理安全方面的每一個方面都具有挑戰性。此外，測試和確保嵌入式設備各方面安全的基礎設施超出了許多組織的能力。

 

微芯片從多個角度加強了安全性。他們提供與開發板協同工作的加密認證模塊，使開發安全功能更快、更容易，以及開箱即用的安全設備解決方案。例如，Microchip的Zero Touch Provisioning（ZTP）CryptoAuthentication設備消除了采購、硬件、連接和云安全問題，無需OEM修改或重新編程設備[10]。

 

ZTP系統與用于AWS物聯網應用的ATECC508AMAHAW設備一樣，使用防篡改安全技術來保護存儲和集成橢圓曲線密碼（ECC）硬件加速器。它還利用AWS物聯網服務的實時注冊功能，并對批量證書上傳進行強制TLS 1.2/雙向認證，Microchip的安全設施可以在設備發貨前處理配置。預配置的安全/身份驗證以及集成的加密硬件，使開發人員能夠自信地獲取安全的硬件，而不會因采購問題而暴露泄漏。或者，如果有任何設備被惡意收購并進行逆向工程。

 

由于安全物聯網設備的原型通常具有挑戰性，Microchip還提供安全物聯網開發板，并與谷歌云物聯網核心平臺安全集成。例如，AVR IoT WG板（AC164160）和PIC IoT板（AC16164）都允許嵌入式開發人員在60秒內實現開箱即用的云連接，提供基于硬件的安全私鑰存儲。此外，物聯網開發板具有完全認證的Wi-Fi和CryptoAuthentication安全元素

 

用于快速開發安全無線解決方案。最后，AVR IoT WG板中的ATECC608A安全元件處理每個設備的認證，并提供ZTP功能。

軟件

 

隨著嵌入式系統硬件、工具、軟件、技術和方法的變化，即使是經驗豐富的開發團隊，在使用新的嵌入式設備時也可能會遇到學習曲線。對于沒有針對特定設備配備工具和資源的通用集成開發環境尤其如此。另一方面，由于界面和加載嵌入式設備庫的不熟悉方面，廠商軟件也可能是一個難以適應的挑戰。此外，一些供應商軟件是專門為專家用戶設計的，對于入門級開發人員，甚至是經驗豐富的開發人員來說，這會讓他們望而卻步，因為他們試圖在不學習新平臺的情況下快速評估嵌入式設備。

 

Microchip擁有專業開發的硬件、軟件和資源生態系統，通過提供各種IDE、易于合并的軟件庫以及豐富的參考設計和附帶的示例代碼，更好地幫助開發人員掌握各種技能和熟悉程度。

 

此外，Microchip的許多設備都支持免費提供的示例代碼，可通過IDE訪問，包括IDE中的工具，這些工具有助于簡化設備特定功能和特性的開發。

 

過渡到生產

在開發的概念驗證和原型階段之后，以及通常在開發過程中，設計師和嵌入式開發人員需要開始產品和軟件設計。在這個過渡過程中，許多設計人員和開發人員必須從頭開始，因為他們可能選擇的原型系統只是松散地代表了可以在生產中使用的東西。

 

Microchip硬件和IDE并非如此。由于在原型開發期間編寫的代碼可以很容易地從入門級IDE移植到專業級工具，因此它們可以無縫地與生產硬件中實現的開發板上的相同設備一起工作。因此，在Microchip生態系統中工作使開發人員能夠編寫一次代碼，甚至可以輕松地在項目之間重用代碼。

 

簡化原型制作到生產

現代嵌入式電子設備，無論是用于消費、商業或工業應用，都變得越來越復雜，用于原型和設計此類系統的工具也變得越來越。隨著最新電子產品的復雜性和多樣性，開發概念驗證所需的學習曲線和設計資源已成比例地變大。

 

幸運的是，Microchip開發了一個硬件和軟件開發生態系統，不僅減輕了嵌入式開發早期設計的負擔，還實現了向嵌入式電子產品生產的無縫過渡。