电路设计漫谈之69：开源硬件与设计

sun_ic

电路设计漫谈之69：开源硬件与设计。

时光荏苒，白驹过隙。转眼已经到了2014年！

做我们这一行的，尤其是跟网络计算机无线手机等有关的，感觉时间过得不但快，技术迅速更新也带来与日俱增的压力。90年代是Internet基本建设大干快上的时代。网络技术如当红炸子鸡，如果能懂点光通讯或者IP交换技术，到处有饭吃，创业也到处有机会。但2011年的网络泡沫崩溃，多少人丢掉了饭碗。记得那时著名的光器件公司JDSU创造了很多奇迹，2011后却开始大幅度裁员。该公司做光技术的很多中国工程师，之后离开了JDSU陆续回国创业，导致现在的OFC光通信展览会近一半是中国血统的公司。感觉国内每个省，除了新建西藏青海外，好像每个省都有光器件公司

网络泡沫破灭的结果是硬件开发一蹶不振，虽然其后的WiFi等技术泛起了点波浪，手机芯片平板电脑也开始红火，但最终只是大公司玩的统一解决方案游戏。现在看来不是硬件产业没市场，而是硬件已经发展到一个程度，需要做的事情基本上有现成的完整方案，只需在上边开发应用即可。就像现在的Internet，做基本设备的ALU,Cisco等没太大价值了。在现有的平台上开发各种应用的Goole，Facebook，twitter,Amazon等变成了最有价值的公司。那现在的硬件开发发生了些什么变化，做硬件电路设计的技术人员应该做什么相应的调整呢？以在下看来，硬件技术如今有以下两个突出的特点：

1）芯片公司提供完整解决方案
2）硬件软件设计开源化

完整解决方案就是芯片供应商提供了全面的从硬件参考设计，操作系统，到应用接口，甚至包括主要应用的一个完整方案。用户只要在这基础上做裁剪然后加上自己特色的界面和应用即可。最典型的MTK的手机方案，他们如此成功以至于高通Broadcom和Intel现在完全效仿类似的策略。高通放下了高贵的架子也提供类似山寨机的服务。Broadcom积极收购整机方案公司。Intel现在在深圳跟平板的山寨集团打得火热，试图在ARM的包围中杀出一条血路。这些在十年前是不可想象的。在这里电路设计人员所发挥的作用就是有能力辨别最佳性价比的平台，在满足所要求性能的基础上实现产品利润的最大化。技术上主要是SI，电磁兼容，省电等。这个思路也应该适合于现在要流行的M2M和IOT等。

这里重点想谈谈开源化。开源的概念最早是针对软件的。从Minix，GNU,到著名的linux，现在开源的OS和相关应用已经成了大气，几乎主要的应用都能找到开源的支持。最近几年一些硬件同行们也开始了积极的开源电路设计。比较有名的有Arduino,Raspberry Pi,Beagleboard，ohwr,Plugable computer 等。这些开源的软硬件项目提供完整的硬件设计和简单好用的软件开发平台和工具。 Beagle board甚至提供了详细的Orcard和Allegro的电路图PCB设计源文件！这点尤其难能可贵。使用者可以在这基础上做增减，很快的开发出自己的应用。有人可能说了，一般芯片厂家也提供参考设计，同样可以在那基础上做设计。话虽然这样，但开源社区的平台有更多人的支持。比如Beagleboard，其default自带的OS是Angstorm。但好多人成功的吧Ubuntu/Debian等port到了上边。后者由于桌面应用的普及，有着更多的应用可以下载安装。这样你就不用局限在Angstorm提供的资源上了。另外这些开源的硬件还提供了大量的附件，以及各行业人员在此基础上做的各种产品和应用。

据个人了解的情形，如果是简单要求成本低的设计，可以考虑Arduino。Arduino非常容易上手，即使对软件不熟悉的人，也能在一天之内学会编简单的控制应用。事实上好多非电子IT行业的人员，就是用Arduino开发出他们所需的控制程序的。如果有复杂的计算存储和网络多媒体等应用，建议采用支持Linux的BeagleBaord或者raspberry Pi. 两者功能都很强大，但本人更喜欢前者。BeagleBoard除了提供原始设计文件外，采用的TI的芯片也有更好的支持。Plugable Computer的不愉快经历使得本人更看重这一点。某家著名的芯片公司委托国内一家厂家做开源的设计，其本意可能是对用户提供更好的外包开源支持。但后者网上post的原理图和PCB都是老的版本，比着做出来也不容易调试成功，技术支持几乎是0尤其如果你是无名公司的话。他们自己不停的设计新版本的号称development kit的产品，实际没有对应的硬件设计文档，目的变成了想推销自己的产品了。即使从芯片本身来讲，TI/Atmel也远比其它几家厚道。你可以从他们网站上要到或者买到小批量芯片。如果你是一家大公司的人员，产品有着比较大的销量，那可以考虑任何一个平台。否则尽量用TI和Atmel的为上。


为适应开源的浪潮，硬件设计人员也要逐步拓展的自己的技能。单纯的会SCH和PCB设计已经越来越体现不出的自己的价值了。逐步朝有能力提供从硬件到嵌入式平台完整的设计，利用开源的软硬件迅速组装出产品的框架和开发平台，使得软件人员在上面方便的开发出有特色的应用，应该是硬件设计人员可以考虑的一条发展道路。

附录：几个主流开源硬件平台
www.arduino.cc
www.beagleboard.org
www.raspberrypi.org
www.ohwr.org  

后话：
好久没更新这个漫谈系列了。今天进来看了一下，还有这么多人关注，非常惭愧。这个系列陆续写了几年，第26-68篇贴在另一个论坛了，有兴趣的可以去google一下。时间允许的话，陆续写一些贴在这。之前总坛主也提起过，算是有个交差:-)

EIEfans

一直在关注

jackzhang

回复 1# sun_ic

欢迎再次续写！这么好的原创大家会一直关注下去，谢谢！

sun_ic

回复 3# jackzhang
感谢总坛主的鼓励。新年快乐。

moshushi_xiang

ding!必须顶啊

hjssnoopy

很好的信息，为硬件开发人员提供了今后道路的思考。

milu1979

很好的文章，可以好好学习一下。谢谢

yxtdthg

关注关注关注关注

rainingsky01

入道几年，感觉楼主还是心得很多，也为我们这些后辈们提供多一些选择机会

LoveMay

对于楼主所说的软硬件开发开元化有一定的了解。这里对于楼主所说“技术上主要是SI，电磁兼容，省电等。”有这样的疑问：在做平台移植时，时不时会遇到一些莫名的问题，如板子异常噪声、LCD显示不理想等等，因此觉得“硬件基础知识”是否也应引起真正的重视？硬件平台的开元化，会使硬件移植设计很简单，甚至让很多人误以为现在的硬件工程师只是“摆设”，但是觉得技术上还是要有基础知识的沉淀的。平台移植简单，但是真正的好产品难啊！
纯属小生见解：望大家批评。