尽管一些行业年复一年地经历了嵌入式系统复杂性的不断增加，但在未来几年内，任何行业都不太可能摆脱这种情况。一些新兴趋势促成了这一点，主要是推动互联网连接或联网传感器、控制器和致动器以及物联网（IoT）。这一转变也朝着为系统供电和为以前的机械或模拟电气系统增加“智能”的方向发展。因此，嵌入式开发人员在设计和开发嵌入式系统时，需要考虑的因素越来越多。

 

这些趋势在可再生能源、汽车、工业和RF/微波通信行业中很明显，在这些行业中，仅几年时间，传统的模拟嵌入式电子控制系统已经被微控制器（MCU）、微处理器（MPU）、数字信号控制器（DSC）和一系列数字驱动外围设备所取代。

 

嵌入式系统的复杂性和数量不断增加，为灵活和熟练的组织创造了机会和新市场，以便在这些机会出现时迅速做出反应。然而，响应市场的任务已经成为一个更大的挑战，这不仅是因为现代嵌入式系统的复杂性，而且现在还因为消费者需求的快速变化，从而减少了理想的市场窗口。这在几乎所有行业的原始电子制造商（OEM）中引起了争论。无论是购买商用现货（COTS）解决方案，从头开始开发产品，还是修改COTS以符合期望的规格，可能的解决方案数量只会使情况更加复杂。

 

无论采用何种方法，在为新的嵌入式设计选择MCU、MPU或DSC时，有几个主要考虑因素。这包括选择开发板、补充应用程序并与开发板兼容的模块、早期开发软件和资源、原型/概念验证系统安全与最终产品安全之间的差异，以及从原型到生产的过渡。Microchip设计人员认识到这些挑战，实施了一个开发硬件、软件和资源的生态系统，以帮助设计人员和嵌入式开发人员进行这些考虑和过渡。

 

开发板和MCU、MPU和DSC选项

开发板是概念验证和原型设计阶段的关键资源，使设计团队能够更容易地适应新MCU、MPU或DSC的学习曲线。一个好的开发板通常包括访问设备的所有引脚、外围功能、外部模块，以及一个便于编程和调试的接口。理想情况下，对于给定的设备系列，可以使用多个级别的开发板，因此根据设计师的需求、熟悉程度和技能水平，将有一个“最适合”的选项。对于不确定他们将需要的确切设备的设计者来说，另一个有价值的功能是一个能够交换设备的开发板，以便可以使用一个用于比较和开发的通用平台。

 

Microchip提供了多个开发板系列，旨在使早期开发更容易实现。许多Microchip开发板选项通常专用于特定的处理器线或具有可更换的处理器基础设施，大多数包括扩展选项以添加流行功能。这些板采用高效紧凑的设计，与Microchip广泛的软件开发工具和资源生态系统兼容。

模块

设计、构建和测试外部传感器、致动器、控制、通信和用户接口模块通常是嵌入式系统原型开发中一项艰巨的任务。具有支持多种功能的外部模块内置接口的开发板可以大大缩短嵌入式开发时间，能够评估安装在模块上的组件，并允许进行创造性实验。

 

MikroElektronika Click板是一个由许多Microchip开发板支持的优秀模块系统。mikroBUS模块系统具有极强的可扩展性和可访问性，有数百个模块可用于支持广泛的传感、控制、驱动、通信和接口。此外，点击板可以以相当即插即用的方式交换，这使得在点击板和功能之间的切换变得简单。点击板模块的一些示例包括显示器、电机控制器、存储器、人机界面、传感器、无线通信硬件等。

 

其他Microchip开发板也可通过扩展套件进行高度扩展，如Xplained PRO扩展套件和附加板。此类扩展套件包括无线电收发器、Wi-Fi®控制器、ZigBit模块、CryptoAuthenticationTM设备、以太网网络、SD卡接口、触摸/图形显示器等。

 

安全

在一个充满漏洞和黑客攻击的时代，设计和开发嵌入式设备对许多组织来说是一项艰巨的任务。

 

由于嵌入式设备（如采购、硬件、固件、软件、内存/存储、连接和云网络）的安全级别如此之多，因此设计人员和嵌入式开发人员在内部处理安全方面的每一个方面都具有挑战性。此外，测试和确保嵌入式设备各方面安全的基础设施超出了许多组织的能力。

 

微芯片从多个角度加强了安全性。他们提供与开发板协同工作的加密认证模块，使开发安全功能更快、更容易，以及开箱即用的安全设备解决方案。例如，Microchip的Zero Touch Provisioning（ZTP）CryptoAuthentication设备消除了采购、硬件、连接和云安全问题，无需OEM修改或重新编程设备[10]。

 

ZTP系统与用于AWS物联网应用的ATECC508AMAHAW设备一样，使用防篡改安全技术来保护存储和集成椭圆曲线密码（ECC）硬件加速器。它还利用AWS物联网服务的实时注册功能，并对批量证书上传进行强制TLS 1.2/双向认证，Microchip的安全设施可以在设备发货前处理配置。预配置的安全/身份验证以及集成的加密硬件，使开发人员能够自信地获取安全的硬件，而不会因采购问题而暴露泄漏。或者，如果有任何设备被恶意收购并进行逆向工程。

 

由于安全物联网设备的原型通常具有挑战性，Microchip还提供安全物联网开发板，并与谷歌云物联网核心平台安全集成。例如，AVR IoT WG板（AC164160）和PIC IoT板（AC16164）都允许嵌入式开发人员在60秒内实现开箱即用的云连接，提供基于硬件的安全私钥存储。此外，物联网开发板具有完全认证的Wi-Fi和CryptoAuthentication安全元素

 

用于快速开发安全无线解决方案。最后，AVR IoT WG板中的ATECC608A安全元件处理每个设备的认证，并提供ZTP功能。

软件

 

随着嵌入式系统硬件、工具、软件、技术和方法的变化，即使是经验丰富的开发团队，在使用新的嵌入式设备时也可能会遇到学习曲线。对于没有针对特定设备配备工具和资源的通用集成开发环境尤其如此。另一方面，由于界面和加载嵌入式设备库的不熟悉方面，厂商软件也可能是一个难以适应的挑战。此外，一些供应商软件是专门为专家用户设计的，对于入门级开发人员，甚至是经验丰富的开发人员来说，这会让他们望而却步，因为他们试图在不学习新平台的情况下快速评估嵌入式设备。

 

Microchip拥有专业开发的硬件、软件和资源生态系统，通过提供各种IDE、易于合并的软件库以及丰富的参考设计和附带的示例代码，更好地帮助开发人员掌握各种技能和熟悉程度。

 

此外，Microchip的许多设备都支持免费提供的示例代码，可通过IDE访问，包括IDE中的工具，这些工具有助于简化设备特定功能和特性的开发。

 

过渡到生产

在开发的概念验证和原型阶段之后，以及通常在开发过程中，设计师和嵌入式开发人员需要开始产品和软件设计。在这个过渡过程中，许多设计人员和开发人员必须从头开始，因为他们可能选择的原型系统只是松散地代表了可以在生产中使用的东西。

 

Microchip硬件和IDE并非如此。由于在原型开发期间编写的代码可以很容易地从入门级IDE移植到专业级工具，因此它们可以无缝地与生产硬件中实现的开发板上的相同设备一起工作。因此，在Microchip生态系统中工作使开发人员能够编写一次代码，甚至可以轻松地在项目之间重用代码。

 

简化原型制作到生产

现代嵌入式电子设备，无论是用于消费、商业或工业应用，都变得越来越复杂，用于原型和设计此类系统的工具也变得越来越。随着最新电子产品的复杂性和多样性，开发概念验证所需的学习曲线和设计资源已成比例地变大。

 

幸运的是，Microchip开发了一个硬件和软件开发生态系统，不仅减轻了嵌入式开发早期设计的负担，还实现了向嵌入式电子产品生产的无缝过渡。