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微控制器板和單板電腦的數(shù)量和種類在過(guò)去幾年都有巨幅成長(zhǎng)。如同1980年代初期便宜的家用電腦問(wèn)世帶來(lái)了種類和選擇的爆增，現(xiàn)今市場(chǎng)上的微控制器板數(shù)量的成長(zhǎng)也顯示了PCBA制造商在功能和尺寸上都已做出各式各樣的嘗試。

 

然而現(xiàn)在時(shí)代不同了，推動(dòng)微控制器成長(zhǎng)的潮流正引領(lǐng)市場(chǎng)走向與過(guò)去不同的方向。在1980年代，那些新的家用電腦不僅是發(fā)光的屏幕，而是擁有很多功能的魔術(shù)箱?，F(xiàn)在的電腦、智能手機(jī)和平板電腦則被視為是溝通的工具。而現(xiàn)在，微控制器，甚至是「真正」的電腦，如果沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)連線，就只是一塊磚頭而已。

 

?回顧

現(xiàn)今的微控制器板市場(chǎng)是從開(kāi)發(fā)板起步的，基本上是因?yàn)镻CBA制造商有新晶片要上市才推出這些擴(kuò)充板。這些板子讓專業(yè)工程師在訂購(gòu)欲放入產(chǎn)品內(nèi)、成千上萬(wàn)件晶片之前，可以先做測(cè)試。

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對(duì)業(yè)余玩家而言，這些開(kāi)發(fā)板是為專業(yè)人士設(shè)計(jì)，而且價(jià)格一般太高而不實(shí)用。主要來(lái)說(shuō)，這些現(xiàn)在備受尊崇的PIC微控制器可說(shuō)是自造者運(yùn)動(dòng)（maker movement）中電子設(shè)備的基礎(chǔ)，而且是以晶片的形式，而非電路板的形式推出。

 

各種PIC微控制器。
 

我們現(xiàn)處的這個(gè)時(shí)代，微控制器很容易就能安裝在電路板上。這是從Arduino開(kāi)啟的現(xiàn)象。這塊「藍(lán)色小板子」改變了我們做電子產(chǎn)品的方式，不僅是對(duì)于業(yè)余玩家，更影響了專業(yè)人士。昂貴又沒(méi)有詳細(xì)說(shuō)明文件的開(kāi)發(fā)板在專業(yè)市場(chǎng)上已經(jīng)讓步給更容易操作、更便宜的微控制器板。這對(duì)所有人，包括專業(yè)人士來(lái)說(shuō)，都是件好事，而這都要感謝Maker。

 

前瞻

網(wǎng)絡(luò)連線的智能型裝置，也就是所謂的物聯(lián)網(wǎng)（IoT）已經(jīng)日漸普及，也改變了微控制器板市場(chǎng)的面貌。

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目前這一代的電路板已經(jīng)具備無(wú)線電，有的甚至是很多組無(wú)線電。在IoT發(fā)展之前，微控制器扮演的是過(guò)去電腦的角色，被視為自動(dòng)化或控制的工具。而現(xiàn)在它們也成為通訊工具了。

 

不同的點(diǎn)在于，它們幾乎都是互相溝通，而不是跟我們溝通了。

 

Adafruit Feather板上的無(wú)線電天線。
 

想得到都裝上去

微控制器板的市場(chǎng)正在轉(zhuǎn)型，隨著電腦使用方式的改變，硬件的生產(chǎn)也跟著改變。因此，PCBA制造商會(huì)因?yàn)闊o(wú)法完全肯定產(chǎn)品會(huì)做為何種運(yùn)用而感到恐慌，接著就會(huì)「干脆再加個(gè)無(wú)線裝置上去」。

 

過(guò)去這兩年的趨勢(shì)，造成了這一塊我稱為「什么都有」的電路板問(wèn)世，它以搭載所有使用者的所有需求為目的。這在Kickstarter特別明顯，因?yàn)槟假Y者極力想要讓自己的電路板和競(jìng)爭(zhēng)者有所區(qū)別。

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微控制器終究要拿來(lái)控制東西，代表它不會(huì)有單一用途的情況，然而這并不代表應(yīng)該拿單一塊擁有所有功能和所有無(wú)線裝置的電路板來(lái)做所有微控制器可能會(huì)做的工作?！甘裁炊加小拱逡话闩溆卸嘟M無(wú)線裝置，以及比多數(shù)嵌入式裝置配有更多的CPU和RAM。而且這種硬件很昂貴。這樣的「至尊魔板」永遠(yuǎn)不會(huì)是適合運(yùn)用的板子。就像UNIX指令行，我們應(yīng)該要試著制作精巧、簡(jiǎn)易的硬件工具，而非這種巨抱。

 

尺寸議題

早期家用電腦時(shí)代的結(jié)束，同時(shí)也造成了電腦尺寸和規(guī)格多樣性的下降。微控制器也在經(jīng)歷同樣的過(guò)程，而對(duì)單板電腦而言，在某種程度上也是如此。

 

人們應(yīng)該要試著制作精巧、單純的硬件工具，而非巨抱。

 

「經(jīng)典」的Arduino配置，包含其中第7、8腳位之間惱人的不規(guī)則間距，已經(jīng)自然而然成為標(biāo)淮、甚至是預(yù)設(shè)的規(guī)格。除了仿制品外，Arduino的廣大社群也帶來(lái)與其配置相應(yīng)的各種擴(kuò)充板和其他硬件。也就是說(shuō)，即使是在運(yùn)算上不同于Arduino的板子，在外型上仍會(huì)與它相似。

 

各種不同尺寸的Arduino上第7、8腳位的間距。
 

其他開(kāi)發(fā)板PCBA制造商的設(shè)計(jì)也逐漸標(biāo)淮化了。舉例來(lái)說(shuō)，Adafruit的Feather開(kāi)發(fā)板系列就有標(biāo)淮的配置，而且已經(jīng)有仿制商和競(jìng)爭(zhēng)品牌開(kāi)始復(fù)制。

 

在較小型的市場(chǎng)中，也有一波PCBA制造商開(kāi)始在單板上生產(chǎn)整合模組的趨勢(shì)。經(jīng)常會(huì)裝在其他電路板上的齒形模組，已經(jīng)成為現(xiàn)在利用微小表面黏著元件的主要管道，打進(jìn)了沒(méi)有工具或技術(shù)的廣大社群中，讓他們能直接使用。這個(gè)現(xiàn)象在ESP8266問(wèn)世后特別明顯，也讓ESP-12的形式成為主流。RTL8710等競(jìng)爭(zhēng)者現(xiàn)在也開(kāi)始採(cǎi)用相似的配置，有的甚至有相容的腳位。

 

同樣地，Raspberry Pi的配置也經(jīng)常被模仿，有好幾款新的開(kāi)發(fā)板甚至完全照抄。其中之一是Asus的Tinker，它快速打下了低價(jià)媒體中心基礎(chǔ)。熱門的Raspberry Pi Zero最近也推出了無(wú)線版本，讓它變得好用許多，勢(shì)必會(huì)吸引他人模仿。然而我們并未觀察到單板電腦全面性的尺寸標(biāo)淮化，至少目前還沒(méi)有。就像Arduino的排針，Raspberry Pi的排針也自然成為預(yù)設(shè)的標(biāo)淮，而對(duì)SBC市場(chǎng)而言，或許這就夠了。

 

便宜到可以視為拋棄式的運(yùn)算技術(shù)

具有機(jī)上Wi-Fi的一般用途微控制器板現(xiàn)在不到兩美元就能買得到，再多付些錢就可以買到單板電腦了。即使是對(duì)我們這些看著摩爾定律長(zhǎng)大的人而言，這都很難想像，而我們已經(jīng)進(jìn)入的這個(gè)時(shí)代，運(yùn)算技術(shù)不僅便宜，幾乎可說(shuō)是免費(fèi)了。

 

A Raspberry Pi Zero、ESP8266和CHIP。

 

這改變了人們使用微控制器的方式。ESP8266已然成為贏家，而且許多方面都與那些對(duì)市場(chǎng)沒(méi)有主見(jiàn)的PCBA制造商所推出的「什么都有」板大行其道，正邁向做為IoT的解決方案。

 

有時(shí)候，「剛剛好」最好。

ESP8266的成功也來(lái)自于它快速成長(zhǎng)的社群。這個(gè)社群的聚集不是因?yàn)殡娐钒逄峁┑墓δ埽ㄒ呀?jīng)有其他小尺寸的無(wú)線開(kāi)發(fā)板），而是因?yàn)橐豁?xiàng)其他電路板沒(méi)有的特點(diǎn)：價(jià)格。這讓ESP8266成為Arduino和Raspberry Pi之外，Maker電子元件領(lǐng)域的「第三社群」。雖然成功的一部分來(lái)自ESP8266和Arduino的相容性，但ESP8266社群所打造的Lua開(kāi)發(fā)環(huán)境其實(shí)更為普遍，顯示出價(jià)格確實(shí)是趨使社群選擇產(chǎn)品的動(dòng)力?？磥?lái)有時(shí)候只要「剛剛好」就好了。

 

?FPGA問(wèn)世

現(xiàn)場(chǎng)可程式化閘陣列（FPGA）和微控制器有很大的不同。在微控制器上，你可以控制軟體，也就是儲(chǔ)存在晶片上的程式碼。但在FPGA上是從一張白紙開(kāi)始。你會(huì)需要設(shè)計(jì)電路。在設(shè)計(jì)出來(lái)之前，沒(méi)有處理器會(huì)執(zhí)行你的軟體。

 

剛從生產(chǎn)線出爐的SiFive SOC。

 

這聽(tīng)起來(lái)很瘋狂，但它給你的是更多的彈性。Maker FPGA的時(shí)代降臨，但還沒(méi)有大風(fēng)行?，F(xiàn)在Lattice的iCE40 FPGA已經(jīng)有一套開(kāi)源的工具鏈，另外也出現(xiàn)針對(duì)Maker市場(chǎng)推出的FPGA板，例如Alorium的XLR8。這些電路板在硬件層面提供更多彈性，讓你可以隨著物件的開(kāi)發(fā)而調(diào)整硬件，而不是將它替換掉。

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有趣的是，類似FPGA的晶片開(kāi)始出現(xiàn)在「真正」的產(chǎn)品裡。例如Apple新推出的AirPods其實(shí)就是根據(jù)Cypress PSoC晶片所設(shè)計(jì)。

 

把機(jī)器學(xué)習(xí)封裝起來(lái)

Arduino 101在推出時(shí)最引發(fā)大家好奇的特點(diǎn)之一，是電路板核心的Intel Curie中藏有的128節(jié)點(diǎn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。在它上市的幾個(gè)月內(nèi)，幾乎不可能取得這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的任何消息或管道，只知道Intel保證說(shuō)明文件和資料庫(kù)支援「即將推出」。直到General Vision釋出CurieNeurons資料庫(kù)才改變了這個(gè)狀況。其免費(fèi)版提供了有限存取，「Pro」版每人19美元（幾乎是開(kāi)發(fā)板本身價(jià)格的三分之二），提供了完整支援，但對(duì)多數(shù)Maker而言，價(jià)格遙不可及。

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看了Intel為Maker市場(chǎng)推出產(chǎn)品的結(jié)果后，以要求高效能的高階Maker為目標(biāo)的Galileo、Joule和Edison 等開(kāi)發(fā)板系列近期幾乎無(wú)預(yù)警地從市場(chǎng)撤出?，F(xiàn)今的市場(chǎng)上，低階開(kāi)發(fā)板不斷發(fā)揮出多數(shù)人沒(méi)料到的極限，因此昂貴、缺乏說(shuō)明文件的機(jī)型自然就很難有說(shuō)服力。

 

大家對(duì)開(kāi)發(fā)板到底有什么期待？

多數(shù)人和多數(shù)的Maker想要做的是解決問(wèn)題。對(duì)某部分的人而言，電路板的規(guī)格很重要，但這些人佔(zhàn)極少數(shù)。部分PCBA制造商沒(méi)認(rèn)清、甚至一錯(cuò)再錯(cuò)的地方，是多數(shù)人并不需要超出需求的效能。他們寧可少付一點(diǎn)錢購(gòu)買適合的工具，也不要花更多的錢得到多余的效能?？偠灾?，多數(shù)人并不需要萬(wàn)能的「至尊魔板」開(kāi)發(fā)版，除非他們要拿來(lái)征服世界。