近年来，“开发板”一词的含义几乎消失了，它被大量其他用于表示开发目标的硬件板术语所吸收，如“演示板”、“评估套件”和“参考设计”

我们将定义“开发板”（图1），并描述它与本文中密切相关的单板计算机（SBC或单板计算机）的区别。我们还绘制了它们从过去到现在的演变图，并探讨了未来可能的趋势。

一什么是发展委员会？

首先，需要对开发板以及它们与单板计算机的区别进行精确解释。微控制器制造商经常生产开发板来突出其功能，即使它们现在通常也适用于其他类型的组件。微控制器是一种集成电路，具有处理器、RAM、闪存和IO功能，可以与外界通信。它的工作原理就像一台封装在单个软件包中的微型计算机，其目标是为开发人员提供一种简单的方式来与它交互并控制其他组件，如灯和小型电机。单板计算机也具有这种功能，但CPU、RAM和存储器都位于板上单独的IC中，并且接口允许其连接到键盘和/或显示器。

微控制器使用供应商提供的集成开发环境（IDE）进行处理，而单板计算机上的微处理器需要操作系统。制造商越来越多地生产带有微控制器的开发板，但它们的主要功能是演示与其接口的传感器或其他集成电路，而不是微控制器本身。示范板、评估工具包和参考设计都是用来描述这些项目的术语。如果把它们放在一起，创建一个由几个元素组成的集合，以达到特定的目的。

一些板被设计为提供对真实数据的访问，软件开发人员需要这些数据来建立和完善人工智能和机器学习应用程序的算法。虽然这些可能与“开发板”的原始描述和功能不匹配，但它们现在统称为可用于开发新电子硬件和软件的任何硬件。

二发展局历史

Arduino（见图1）是2006年第一个引起电子工程界注意的微控制器开发板，当时发布的原型平台被称为Arduino。它很快在业余爱好者、业余爱好者和DIYER中流行起来。包括工程师在内的许多电子设计师都在使用它。2008年发布的Beagleboard为工程师提供了一个低成本、开源的社区支持的开发平台，为后来的单板计算机和基于微控制器的系统的商业成功奠定了基础。复盆子PI是第一台单板计算机，于2012年首次亮相，它和Beagleboard一样，是作为一个教育平台开发的，旨在教学生如何以低廉的成本进行编码。复盆子PI的吸引力远远超出了学生群体，它很快被业余和专业开发人员所采用。

三当前开发板

单板计算机现在分为两类：专有和开源。通常，专有SBC是为最终应用而创建的，并通过与其他最终产品类似的测试和质量保证程序。它们要么内置在电路中，要么安装在机架中。开源SBC的用户可以查看他们的硬件设计和布局，以及他们使用的任何源代码。用户可以快速轻松地理解软件和硬件是如何工作的，然后选择符合他们需求的设计。

如今，开发板和单板计算机可以配备各种类型的处理器，从传统PC（AMD和Intel）中的基于X86的处理器到工业和移动应用程序中的ARM处理器，Linux及其衍生物（Ubuntu、Fedora、Debian等）是SBC上最受欢迎的操作系统。微控制器开发板不需要操作系统，而是使用制造商的集成开发环境（IDE）进行编程。微控制器开发板和SBC已经发展到包括无线连接（Wi-Fi、蓝牙）以及最新的音频和视频接口，使一些SBC能够在功能方面与许多PC和平板电脑竞争。

四未来的开发板将是最终产品

制造商传统上创建开发工具作为营销工具，以增加向潜在客户销售微控制器的机会（这种做法在行业中被称为“设计”）。他们预计，通过让设计工程师更容易在实验室中访问和研究零件的功能，他们将更倾向于选择微控制器和辅助零件，从而获得早期的产品原型。如果选择该零件进行大规模生产，将下更大的产品订单。如果来自不同来源的零件之间的技术规格差异很小，这对一些商品来说是一种明智的技术。然而，对于制造商来说，这种策略在某些方面已经成为其自身成功的牺牲品。他们认识到，他们必须继续减少工程师使用其产品所需的工作量，开发板已成为一个关键的差异化因素，尤其是对于通常与竞争对手的产品相当的产品。

即使对于具有明显竞争优势的部件，如功率或速度，设计工程师也越来越期待开发板的“即插即用”访问。

造商可以通过提供包括微控制器和其他集成电路（通常是传感器）在内的参考设计来进一步提高其价值主张。这些参考设计最初是为了提供如何连接设备以模仿最终产品的电气功能的说明，而对形状因素、设计尺寸或制造的简单性关注最少。另一方面，一些制造商采用了参考设计，并将其转化为成熟的产品原型，甚至是功能齐全的产品。

这一进展可以使用Maxim Integrated（现在是Analog Devices的一部分）的健康传感器平台（HSP）参考设计来说明。这些参考设计的第一个版本是一个带有微控制器的小型开发板，该微控制器可用于创建适合健康和健身应用的各种传感器（温度、压力、加速度计、生物电势等）。该公司的下一代产品HSP2.0和HSP3.0已经具备了可以佩戴在手腕上的外形因素，与市场上的其他可穿戴设备类似（图2）。

这使得开发人员能够在现实世界中测试他们的传感器的操作。这些设计还允许软件开发人员开放获取传感器读数（其他健康和健身可穿戴设备无法获得的信息）。这一策略旨在使创建为特定应用提供价值的机器学习和人工智能算法变得更容易。

Maxim Integrated希望，通过演示硬件如何让开发人员更容易地访问他们需要的数据，他们将能够在传感器解决方案中选择部分（或全部）IC来进行产品设计。Maxim Integrated在开发MAX Fitness Wrist和MAX ECG Monitor等产品时采用了类似的方法，这两款产品都是经过充分构思和构建的参考设计，是功能齐全的可穿戴健康和设备。然而，虽然Maxim Integrated不打算直接向消费者销售，但公司可能会与该公司合作，为产品贴上标签，以换取版税。

以这种方式提供一个功能完整的产品，并且所有的开发工作都已经完成，这对新客户和更多的非技术业务客户来说尤其有吸引力。北欧半导体公司的Thingy:91是另一个开发平台的例子，在该平台中，硬件只是一个附加组件，可以让开发人员访问数据，他们必须编写软件和算法来利用硬件的内在价值（这样做很方便，利用这些算法已成为新产品设计中的一个明显选择）。这种策略将来可能会被更多的制造商使用。

五增加工业产品中开发板的使用

开发板和单板计算机在一般商业产品中的使用已经司空见惯，但另一个新兴趋势是，它们将用于更小但价值更高的工业终端产品，如可编程逻辑控制器，这些产品的标准比商业产品更严格。

六工业应用测试板

因为它们所包含的组件最初是为最终产品而创建的，所以今天的许多SBC基本上都是经过测试和质量验证的经过充分验证的设计。此外，由于开源设计由专家设计师和程序员团队不断审查，因此所使用的板和软件都会得到更新和评估。

单板计算机板目前由高质量的设计和制造企业进行检查，它们与任何其他最终产品一样受到严格的质量控制，包括获得CE或FCC认证的可能性。该测试程序也可以简单地修改，以满足工业产品的需求。

另一方面，来自制造商或第三方的微控制器开发板虽然通常适用于商业产品，但通常不会经过工业产品所需的严格测试，因此目前不建议制造商立即在这些应用中使用。使用它们（以当前形式）。

虽然一些开发板采用工业级组件，但大多数只是商业级，设计用于在环境温度下运行。开发板原型经常在室温下测试数天或数周，尽管没有固定的指导方针，因此这取决于制造商。制造商的主要质量要求是他们的开发板在室温下可靠工作，因此买家应该意识到，他们不太可能在极端温度或湿度下进行测试，也不太可能受到强烈振动或冲击等相关应力的影响。

因此，在为工业应用程序选择开发板时，首要目标是将风险降至最低。如果您想将开发板用于工业目的，开发板上的组件必须具有额定温度。它还需要在高温下对许多板材进行几天的压力测试。同样，如果板材将在高湿度区域使用，则必须在类似条件下进行测试。如果电路板将在高振动环境中使用，则应在测试框架中进行振动测试。

七总结

小型企业可以使用单板计算机和微控制器开发板快速将设计推向市场，而无需开发昂贵的新硬件。这使他们能够专注于软件开发，并越来越多地专注于机器学习和人工智能算法。单板计算机和开发板大大超出了他们最初的预期，并对电子行业的近代历史产生了重大影响。专业工程师和电子爱好者都将受益于单板计算机，因为它们变得更加强大、智能和响应能力更强。