自己動(dòng)手 （DIY） 制造商運(yùn)動(dòng)繼續(xù)發(fā)展，鼓勵(lì)硬件和軟件供應(yīng)商在更高性能和更低成本方面相互跨越。他們還積極爭(zhēng)取社區(qū)參與，以添加更多軟件并擴(kuò)大其關(guān)鍵的支持生態(tài)系統(tǒng)，作為回報(bào)，他們正在增強(qiáng)其核心產(chǎn)品，包括物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目的無線連接。

對(duì) DIY 及其相關(guān)的嵌入式原型設(shè)計(jì)和開發(fā)空間的興趣也促使其他大公司以不同程度的成功進(jìn)入該領(lǐng)域。例如，英特爾在 2016 年底嘗試了基于 Atom 的焦耳計(jì)算模塊，但在 2017 年年中停止了。與此同時(shí)，三星通過 Hardkernel 的 Odroid 產(chǎn)品在其 Exynos 異構(gòu)多核處理器方面取得了成功。其他社區(qū)的人氣激增，例如 BeagleBoard.org Foundation。

隨著產(chǎn)品的增加，愛好者和專業(yè)人士都需要根據(jù)應(yīng)用程序的要求進(jìn)行選擇。這些要求包括 I/O、處理能力、內(nèi)存、成本、生態(tài)系統(tǒng)支持以及設(shè)計(jì)投入全面生產(chǎn)的可能性。此外，由于無線發(fā)揮著更大的作用，如果愛好者和開發(fā)人員打算出售他們的項(xiàng)目或設(shè)計(jì)，他們都需要了解有關(guān) RF 發(fā)射的規(guī)定。如果未經(jīng)認(rèn)證，經(jīng)銷商將禁用無線。

Arduino、Raspberry Pi 和 BeagleBone 仍占主導(dǎo)地位 雖然許多人正在進(jìn)入該領(lǐng)域，但 Arduino、Raspberry Pi 和 BeagleBone 平臺(tái)主導(dǎo)著 DIY 和原型開發(fā)板。Arduino 和 Raspberry Pi 都是作為兒童和愛好者的學(xué)習(xí)工具開始的：這兩個(gè)社區(qū)仍然反映了它們的起源。BeagleBone 需要更多的編程知識(shí)，它最適合部署為完整的嵌入式系統(tǒng)。

在這三個(gè)中，Raspberry Pi （R-Pi） 可以說是最知名和最廣泛的 DIY SBC。Raspberry Pi 3 Model B 是其旗艦產(chǎn)品線的最新版本，具有令人印象深刻的小板硬件（圖 1）。

圖 1：推出內(nèi)置 802.11n Wi-Fi 和藍(lán)牙低功耗支持的 Raspberry Pi Model B。圖片來源：樹莓派基金會(huì)。

它基于 Broadcom 的 BCM2837 64 位、1.2-GHz Arm Cortex A53 處理器，配備 1 GB 的 LPDDR2-900 SDRAM。Model B 在 2016 年推出時(shí)的重大新聞是內(nèi)置的 802.11n Wi-Fi 和藍(lán)牙低功耗支持，基于同樣來自博通的 BCM43438。

I/O 支持包括：四個(gè) USB 2.0 端口、CSI（相機(jī)）、DSI（顯示器）、標(biāo)準(zhǔn) 40 針 Pi 配置上的 26-GPIO 端口和 100Base-T 以太網(wǎng)。多媒體支持包括一個(gè) HDMI 1.4 端口和 4 極復(fù)合視頻/音頻。

通常，擴(kuò)展以 Raspberry Pi“硬件附加在頂部”（HAT）的形式出現(xiàn)?？駸岬纳鐓^(qū)已經(jīng)制作了數(shù)百個(gè)這樣的 HAT，擴(kuò)展了僅受想象力約束的功能。一些 HAT 甚至可以附加在其他 HAT 之上。除了 R-Pi 生態(tài)系統(tǒng)之外，還有一種方法可以使 Arduino “Shields”適應(yīng) HAT 接口，使 R-Pi 成為具有最現(xiàn)成功能的 SBC。

對(duì)于開發(fā)人員來說，將 R-Pi 用作產(chǎn)品或項(xiàng)目的核心是很有吸引力的，因?yàn)樗某跏纪顿Y最少。由于 R-Pi 運(yùn)行完整的 Linux 操作系統(tǒng)，因此可以直接在設(shè)備上進(jìn)行開發(fā)。但是，通過 Secure Shell （SSH） 訪問也是一種流行的選擇。再加上 Raspberry Pi Foundation 廣泛的在線支持中心（開源操作系統(tǒng)下載、社區(qū)支持、文檔），R-Pi 使其成為假期列表或假期后新年 DIY 項(xiàng)目平臺(tái)列表的首位。

Arduino 成長(zhǎng)并與 TIAN 連接 Arduino 從 Atmel ATmega MCU 開始，雖然有用且廣受歡迎，但通常僅限于重復(fù)的單任務(wù)功能。Arduino TIAN 顯示了平臺(tái)已經(jīng)走了多遠(yuǎn)（圖 2）。

圖 2：Arduino TIAN 是專為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)的強(qiáng)大開發(fā)板。圖片來源：阿杜諾。

TIAN 是一款功能強(qiáng)大的開發(fā)板，專為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，配備基于 Arm Cortex-M0 處理器的 Atmel SAMD21 MCU，時(shí)鐘頻率為 560 MHz。它由 16 MB 的閃存、4 GB 的 eMMC 和 64 GB 的 DDR2 內(nèi)存支持。

TIAN 上的無線連接來自 Qualcomm/Atheros AR9342，配備 MIPS 處理器和雙頻 802.11b/g/n Wi-Fi 和藍(lán)牙 4.0。

其 I/O 支持包括 20 個(gè)數(shù)字 GPIO、6 個(gè)帶 12 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （ADC） 的模擬輸入引腳、1 個(gè)帶 10 位數(shù)模轉(zhuǎn)換器 （DAC） 的模擬輸出、串行、TWI、 SPI、以太網(wǎng)和對(duì)大量 Arduino Shield 集合的支持。

在操作中，TIAN 充當(dāng)服務(wù)器并通過連接計(jì)算機(jī)上的瀏覽器提供類似 OS 的界面，提供用于配置板的窗口和菜單界面。開發(fā)方面，該板支持Arduino IDE，一個(gè)相對(duì)成熟的集成開發(fā)環(huán)境。

TIAN 運(yùn)行 Linino，這是一個(gè)用于物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的完整 Linux 系統(tǒng)，它基于為嵌入式設(shè)備設(shè)計(jì)的基于 OpenWRT （GNU/Linux） 的操作系統(tǒng)。如果設(shè)計(jì)成功，假設(shè)可以將代碼從 TIAN 移植到使用相同或相似處理器的定制 PC 板上。因此，對(duì)于嵌入式項(xiàng)目，尤其是物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目，TIAN 是一個(gè)很好的發(fā)起設(shè)計(jì)理念的地方。

鑒于無線連接的重要性，已通過集成的 ESP8266 Wi-Fi 模塊為廣泛使用的 Arduino Uno 添加了 Wi-Fi 支持。

請(qǐng)注意，Arduino 擁有最古老、最廣泛的支持社區(qū)，其中包含無數(shù)項(xiàng)目、Arduino Shield、不同的操作系統(tǒng)、代碼、教程等。當(dāng)談到直接的非圖形嵌入式開發(fā)時(shí)，Arduino 迅速浮出水面。

BeagleBone Black Wireless 適合全面的嵌入式設(shè)計(jì) 對(duì)于新手來說，BeagleBone Black Wireless （BBBW） 需要更多的編程技能，但它配備了更多的連接點(diǎn)：兩個(gè) 46 針接頭上最多 92 個(gè)連接，其中大部分都可以使用。通常，這些接頭用于使用“BeagleBone Cape”擴(kuò)展板擴(kuò)展 BeagleBone 的功能。這些可與 Raspberry Pi HAT 或 Arduino Shields 相媲美。

它的連接性也使 BBBW 在競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出，包括三個(gè) I2C 總線、CAN 總線、SPI 總線、五個(gè)串行端口、65 個(gè) GPIO 引腳、七個(gè)模擬輸入、八個(gè) PWM 輸出、四個(gè)定時(shí)器、1 個(gè) USB 2.0 端口、集成 802.11b/ g/n，藍(lán)牙 4.1，加上 BLE（圖 3）。還通過德州儀器 StarterWare 庫為外設(shè)提供基于非操作系統(tǒng)的支持。

圖 3：BeagleBone Black Wireless （BBBW） 對(duì)于初學(xué)者來說有點(diǎn)先進(jìn)，但非常適合嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并且可以“開箱即用”運(yùn)行。圖片來源：BeagleBoard.org。

BBBW 的 4 GB eMMC 閃存開箱即用，加載了 Debian Linux，因此用戶可以打開它并立即開始開發(fā)。這通常是通過 BBBW 的 USB 端口上的 SSH 通過基于云的 IDE 亞馬遜網(wǎng)絡(luò)服務(wù) （AWS） Cloud9 連接到計(jì)算機(jī)來完成的。但是，第三方支持 Android、Ubuntu 和許多其他基于 Linux 的操作系統(tǒng)。

BBBW 的主要芯片是 Octavo Systems OSD3358，這是一個(gè)片上系統(tǒng)，它結(jié)合了 AM335x 1-GHz Arm Cortex-A8 內(nèi)核、SGS530 3D 圖形加速器、NEON SIMD 引擎、2x PRU 32 位 200-MHz 微控制器、和 512 MB 的 DDR3 RAM。通過 4 GB 的 8 位 eMMC 閃存和 microSD 卡插槽提供額外的存儲(chǔ)空間。

BBBW 擁有與 Raspberry Pi 相當(dāng)?shù)膹?qiáng)大社區(qū)。熱情的社區(qū)提供了大量的項(xiàng)目、代碼示例和硬件擴(kuò)展。基于功率和 IO，BeagleBone 已被選為許多生產(chǎn) CNC 機(jī)器的中央控制單元，這證明了該平臺(tái)的穩(wěn)定性。

Hardkernel 將 Samsung Exynos 與 Odroid 相匹配對(duì)于尋求不同的黑客、制造商或開發(fā)人員，請(qǐng)嘗試 Hardkernel 的 ODROID-XU4（圖 4）。該委員會(huì)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用以及集群計(jì)算、機(jī)器人、云計(jì)算甚至游戲產(chǎn)生了濃厚的興趣。

圖 4：Hardkernel 的 OROID-XU4 將強(qiáng)大的 2-GHz 三星 Exynos5422 處理器和 Mali-T628 GPU 與 Odroid 環(huán)境相匹配。圖片來源：硬核。

該板本身與小型 PC 相當(dāng)，基于運(yùn)行頻率為 2.0 GHz 的三星 Exynos5422 8 核處理器（四個(gè) Arm Cortex A15 和四個(gè) Arm Cortex A7）。這由 2 GB 的 LPDDR3 RAM 和 Mali-T628 GPU 支持。擴(kuò)展 I/O 包括一個(gè) 30 針 GPIO 接頭以及一個(gè)用于 I2C 和 I2S 連接的 12 針接頭。無線通信不是板載的，而是使用連接到 USB 端口的定制 IEEE 802.11ac/b/g/n 1T1R WLAN 適配器提供。

這些板的可擴(kuò)展性有點(diǎn)不同。Odroid 確實(shí)有一系列“盾牌”，不要與擴(kuò)展板功能的 Arduino 盾牌混淆。冒著進(jìn)一步混淆事情的風(fēng)險(xiǎn)，有 Odroid Shields 可以使電路板適應(yīng) Arduino Shield 和 Raspberry Pi HAT。

Hardkernel 本身提供了一個(gè)在線支持社區(qū)，其中包含視頻教程和位于 ODROID Wiki 上的大量開源軟件。雖然這是 69 美元的最昂貴的板，但它也是最強(qiáng)大的 - 處理繁重的應(yīng)用程序使 Odroid 成為首選。但是，在撰寫本文時(shí)，它在 Hardkernel 已缺貨。

DECA 為 FPGA 帶來 DIY試驗(yàn)可編程邏輯的成本和功耗降低，工具變得更易于使用是件好事。這是完全不同的東西?？紤]到這一點(diǎn)，試試 Arrow 的 DECA。這是與 Altera 和 TI 合作設(shè)計(jì)的，作為開始使用 CPLD 和 FPGA 的簡(jiǎn)單方法，所有這些都在一個(gè)微型開發(fā)板中（圖 5）。

圖 5：DECA 開發(fā)套件將引導(dǎo) DIY 者輕松進(jìn)入更深?yuàn)W的世界 CPLD 和 FPGA，同時(shí)為設(shè)計(jì)人員提供實(shí)現(xiàn)可重構(gòu)邏輯想法的快速途徑。圖片來源：艾睿電子。

DECA 配備 MAX 10 FPGA，帶有兩個(gè)多通道 ADC 模塊、溫度檢測(cè)二極管、片上 RAM 和閃存、microSD 插槽、加速度計(jì)、各種輸入、接近/環(huán)境光傳感器和一個(gè) MIPI 攝像頭輸入。該板可通過 HDMI 接口輸出視頻。USB 2.0 OTG、10/100-Gbits/s 以太網(wǎng)、SDHC 和 MIPI CSI-2 完善了該板的端口選項(xiàng)，而通信由 Arrow 藍(lán)牙低功耗/Wi-Fi BeagleBone Cape 處理。

對(duì)于開發(fā)，DECA 使用系統(tǒng)集成工具“平臺(tái)設(shè)計(jì)器”。該軟件安裝在主機(jī)上，提供專有的圖形編程環(huán)境以簡(jiǎn)化開發(fā)。

Arrow 提供廣泛的在線支持社區(qū)，其中包含用于開發(fā)、設(shè)計(jì)和編程的設(shè)計(jì)工具和應(yīng)用程序，以幫助啟動(dòng) FPGA 開發(fā)?！?/p>