簡介

“一刀切”正變得不是一種可行的電子產(chǎn)品策略，無論是消費(fèi)類還是工業(yè)應(yīng)用。用戶電子設(shè)備的靈活性和可定制性是新的設(shè)計(jì)范式。每年，常見的電子產(chǎn)品類別都在合并，獲得功能并變得更加以用戶為導(dǎo)向。雖然電子產(chǎn)品中的功能倍增是行業(yè)的常態(tài)，但最新設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)的功能的速度和數(shù)量正在加快。對(duì)于電子設(shè)備設(shè)計(jì)師和開發(fā)人員來說，這意味著他們現(xiàn)在需要在與以前的設(shè)計(jì)相同甚至更小的空間中集成更多功能。

在當(dāng)今時(shí)代，嵌入式設(shè)計(jì)師必須是萬事通，擁有一支技能非常廣泛的團(tuán)隊(duì)，或者依靠外部承包商來填補(bǔ)下一代產(chǎn)品所需的功能空白。很少有嵌入式設(shè)計(jì)師在一天中擁有一系列技能和時(shí)間來親自設(shè)計(jì)必要的功能，以滿足用戶需求并保持競爭力。例如，使用電機(jī)控制系統(tǒng)的嵌入式設(shè)計(jì)人員不太可能也足夠精通無線技術(shù)，除非有陡峭的學(xué)習(xí)曲線，并且可能需要數(shù)月的反復(fù)試驗(yàn)，從而在其最新的電機(jī)產(chǎn)品中包括無線控制/連接。

這就是為什么Microchip不斷擴(kuò)展其硬件，軟件庫和開發(fā)工具的生態(tài)系統(tǒng)的原因。這些資源具有豐富的功能和靈活性，使整個(gè)電子行業(yè)的開發(fā)人員無需每個(gè)功能類別的專業(yè)知識(shí)即可開發(fā)最新產(chǎn)品。本文的目標(biāo)是提供對(duì)Microchip硬件平臺(tái)、軟件庫和開發(fā)工具的見解，使設(shè)計(jì)人員能夠快速將工業(yè)級(jí)功能集成到其嵌入式電子設(shè)備中，而無需在嵌入式編程或?qū)W習(xí)每個(gè)功能背后的技術(shù)細(xì)微差別方面付出重大努力。

硬件

每個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段都需要在生產(chǎn)前進(jìn)行原型設(shè)計(jì)和概念驗(yàn)證。電子設(shè)備的理想邏輯、外設(shè)和附件硬件是功能豐富、緊湊、易于集成和易于使用。此外，理想的硬件還將配備經(jīng)過專業(yè)構(gòu)建和測試的豐富軟件庫，以及開箱即用的兼容軟件開發(fā)工具。易于操作的高度可擴(kuò)展的開發(fā)板在構(gòu)建工具鏈時(shí)，在建立項(xiàng)目的可行性和設(shè)計(jì)人員的熟悉程度方面也發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

Microchip提供兩種開發(fā)板系列——入門級(jí)Curiosity開發(fā)板和功能齊全的Explorer開發(fā)板，有助于滿足這些需求，并為早期產(chǎn)品和概念驗(yàn)證/原型開發(fā)提供高度靈活的方法。好奇號(hào)板支持 8 位、16 位和 32 位微控制器 （MCU），并且具有高度可定制的靈活連接選項(xiàng)和 mikroBUS? 接頭，可與大量MikroElektronika 點(diǎn)擊板?兼容。這些點(diǎn)擊板可以輕松更換，以創(chuàng)建從混合信號(hào)設(shè)計(jì)到電機(jī)控制、時(shí)鐘和定時(shí)、電源管理等應(yīng)用。

微芯片的 Explorer 板比好奇板更靈活、更具可擴(kuò)展性。Explorer 主板還提供 mikroBUS 插槽并接受處理器插件模塊 （PIM），支持交換 16/32 位處理器，以幫助取消簽名者找到理想的解決方案。此外，Explorer 板還可以通過可定制的PICtail? Plus 子板進(jìn)行擴(kuò)展，從而通過預(yù)構(gòu)建的應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)快速開發(fā)。許多PICtail子板和其他硬件套件都是圍繞特定應(yīng)用的硬件構(gòu)建的，并由廣泛的軟件庫以及專業(yè)開發(fā)和用戶生成的代碼示例提供支持。

軟件庫 除了Microchip的開發(fā)板和特定應(yīng)用的硬件外，還有開發(fā)人員快速部署每個(gè)應(yīng)用的功能和特性所需的軟件庫

和代碼資源。Microchip不必像通常那樣組裝一系列軟件庫和功能來實(shí)現(xiàn)一些簡單的任務(wù)，而是提供了豐富且經(jīng)過嚴(yán)格測試的軟件庫和代碼示例，這些軟件庫和代碼示例與嵌入式設(shè)計(jì)一樣即插即用。這些軟件庫和代碼示例是專門為每個(gè)特定于應(yīng)用程序的硬件解決方案設(shè)計(jì)的。MPLAB CodeConfigurator和MPLAB?Harmony都具有廣泛的庫，用于USB，文件系統(tǒng)等常見功能。

特定于應(yīng)用的設(shè)計(jì)工具 要利用任何嵌入式硬件平臺(tái)的多功能性，開發(fā)人員可以利用并適應(yīng)其應(yīng)用程序需求的兼容且用戶友好的工具

鏈至關(guān)重要。Microchip提供功能齊全，甚至是圖形化的編程軟件工具，如MPLAB X集成開發(fā)環(huán)境（IDE），MPLAB代碼配置器和Atmel START，它們可以通過插件進(jìn)行擴(kuò)展，就像Microchip的硬件平臺(tái)一樣。其中許多插件通過其他特定于應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)工具增強(qiáng)了基本 IDE，從而降低了入門級(jí)開發(fā)人員對(duì)每個(gè)給定應(yīng)用程序的門檻。

MPLAB X IDE的一個(gè)插件是MPLAB HarmonyGraphics Suite （MHGS），它與MPLAB Harmony軟件框架完全集成。MHGS 提供了一套工具，可以比標(biāo)準(zhǔn)工具更快、更高效地方便地創(chuàng)建、自定義和優(yōu)化圖形用戶界面 （GUI） 應(yīng)用程序。MHGS的眾多功能之一是開發(fā)人員能夠在幾分鐘內(nèi)從概念到玻璃，而無需編寫任何代碼。拖放對(duì)象可以直接輸入到 MHGS 的設(shè)計(jì)中，并且可以使用其他插件來進(jìn)一步支持其他不支持的非標(biāo)準(zhǔn)顯示器的開發(fā)。

Microchip的另一個(gè)靈活的設(shè)計(jì)工具和插件是motorBench?開發(fā)套件，它為低壓電機(jī)的磁場定向控制（FOC）提供了基于GUI的軟件開發(fā)工具。電機(jī)控制器嵌入式開發(fā)的一個(gè)常見挑戰(zhàn)是輕松啟動(dòng)和高效運(yùn)行帶負(fù)載/無負(fù)載的新電機(jī)，如果電機(jī)參數(shù)未知，這尤其困難。提供直觀的圖形開發(fā)環(huán)境，motorBench 開發(fā)套件省去了創(chuàng)建工業(yè)級(jí)電機(jī)控制解決方案的許多耗時(shí)步驟。它通過促進(jìn)關(guān)鍵電機(jī)參數(shù)的精確測量，同時(shí)調(diào)整反饋控制增益來快速獲得速度和扭矩的穩(wěn)定PI控制，從而實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。此外，該開發(fā)套件能夠通過電機(jī)控制應(yīng)用框架（MCAF）和用戶界面為MPLAB X IDE項(xiàng)目生成源代碼，該用戶界面使用現(xiàn)成的幫助文件和資源逐步引導(dǎo)用戶完成整個(gè)過程。

應(yīng)用示例

最新的電子設(shè)備中集成了許多常見的特性和功能。許多傳統(tǒng)的電子產(chǎn)品現(xiàn)在都增加了顯示器、觸摸功能以及外部電機(jī)/電源控制和轉(zhuǎn)換。這些功能有助于將產(chǎn)品與越來越多的競爭對(duì)手區(qū)分開來，還可以實(shí)現(xiàn)最適合每個(gè)細(xì)分市場的產(chǎn)品開發(fā)。以下應(yīng)用示例展示了Microchip針對(duì)特定應(yīng)用的硬件、軟件和開發(fā)解決方案的靈活環(huán)境。

在電子產(chǎn)品的界面上添加用戶友好且有吸引力的顯示屏，既可以為用戶提供有關(guān)產(chǎn)品操作/控制的寶貴反饋，也可以增加與同類產(chǎn)品中的其他產(chǎn)品的美學(xué)差異化。Microchip的幾款MCU和微處理器（MPU）都配備了集成的圖形控制器。還提供低成本控制器和外部圖形控制器，并與Microchip的邏輯器件兼容。集成控制器能夠驅(qū)動(dòng)簡單的分段式LCD顯示器、帶有靜態(tài)圖像的小型顯示器、高達(dá)寬四分之一視頻圖形陣列（WQVGA）的8/16位彩色顯示器，甚至高達(dá)WVGA分辨率的16/24位彩色顯示器。還提供外部 LCD 控制器和圖形硬件加速設(shè)備，可驅(qū)動(dòng)高達(dá) 24 位 WVGA 顯示器，用于交互式 UI 或視頻圖形。

如前幾節(jié)所述，Microchip提供廣泛的硬件開發(fā)平臺(tái)、軟件庫和MHGS開發(fā)工具，以及免費(fèi)的Microchip圖形庫，以利用各種預(yù)制圖形對(duì)象和資源。這些工具，以及一系列應(yīng)用筆記和附加代碼示例，可幫助開發(fā)人員在不使用這種靈活支持的情況下，在一小部分時(shí)間內(nèi)推出可行的顯示解決方案。

向產(chǎn)品添加觸摸或手勢界面是為產(chǎn)品帶來強(qiáng)大且低成本功能的有效方法。隨著用戶對(duì)觸摸控制和圖形接口越來越舒適，如果不提供這些功能，就很難保持競爭力，特別是對(duì)于銷售點(diǎn)、汽車、智能家居和工業(yè)應(yīng)用。Microchip 借助適用于 8 位 PIC? 和 AVR? MCU 以及 32 位 SAM MCU 的 2D 觸摸庫，使集成的2D 觸摸手指跟蹤和表面手勢識(shí)別變得簡單。這種類型的觸摸應(yīng)用可以包括電容式觸摸滑塊、觸摸板，甚至觸摸/手勢系統(tǒng)。

無論是集成到MCU中的觸摸傳感技術(shù)還是外部觸摸傳感器/控制器，Microchip都能提供多種開發(fā)電路板、套件、2D/3D 觸摸板、軟件庫，甚至圖形可編程開發(fā)環(huán)境，可幫助設(shè)計(jì)人員輕松實(shí)現(xiàn)觸摸或手勢解決方案。

除電機(jī)控制外，還有其他電源應(yīng)用越來越多地由邏輯器件驅(qū)動(dòng)，即數(shù)字電源轉(zhuǎn)換。除了支持電機(jī)控制應(yīng)用外，Microchip還開發(fā)了一個(gè)靈活的硬件、軟件和開發(fā)工具系統(tǒng)，使數(shù)字電源設(shè)計(jì)人員能夠更輕松地部署其解決方案。

除了數(shù)字電源入門套件、參考設(shè)計(jì)、開發(fā)板和數(shù)字信號(hào)控制器（DSC）外，Microchip還提供完整的軟件庫和專用的數(shù)字電源設(shè)計(jì)套件。這些工具通過分析工具和全面的設(shè)計(jì)示例，使編寫和優(yōu)化功耗算法變得簡單明了。因此，即使是沒有經(jīng)驗(yàn)的開發(fā)人員也可以拿起數(shù)字電源開發(fā)板、免費(fèi)軟件、固件、示例代碼、應(yīng)用筆記和培訓(xùn)資源，并在數(shù)周而不是數(shù)月內(nèi)部署專家級(jí)嵌入式解決方案。

結(jié)論

增強(qiáng)電子產(chǎn)品或產(chǎn)品線，增加特性和功能，幾乎是創(chuàng)造競爭優(yōu)勢和獲得更大市場份額的標(biāo)準(zhǔn)方法。但是，這些特性和功能是以額外的開發(fā)時(shí)間和資源為代價(jià)的，并且通常需要具有應(yīng)用領(lǐng)域?qū)I(yè)知識(shí)的開發(fā)人員。幸運(yùn)的是，借助Microchip靈活的特定應(yīng)用硬件、軟件庫和開發(fā)工具生態(tài)系統(tǒng)，即使是新手開發(fā)人員也可以快速有效地為各種應(yīng)用構(gòu)建新的解決方案。

審核編輯：郭婷