微控制器板和單板電腦的數(shù)量和種類在過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世帶來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。主要來說，這些現(xiàn)在備受尊崇的PIC微控制器可說是自造者運(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。昂貴又沒有詳細(xì)說明文件的開發(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)人士來說，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)具備無線電，有的甚至是很多組無線電。在IoT發(fā)展之前，微控制器扮演的是過去電腦的角色，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)無線裝置上去」。

 

過去這兩年的趨勢(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線裝置的電路板來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的廣大社群也帶來與其配置相應(yīng)的各種擴(kuò)充板和其他硬件。也就是說，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。
 

其他開發(fā)板PCBA制造商的設(shè)計(jì)也逐漸標(biāo)淮化了。舉例來說，Adafruit的Feather開發(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)品牌開始復(fù)制。

 

在較小型的市場(chǎng)中，也有一波PCBA制造商開始在單板上生產(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)沒有主見的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)有其他小尺寸的無線開發(fā)板），而是因?yàn)橐豁?xiàng)其他電路板沒有的特點(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自ESP8266和Arduino的相容性，但ESP8266社群所打造的Lua開發(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?？磥碛袝r(shí)候只要「剛剛好」就好了。

 

?FPGA問世

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上是從一張白紙開始。你會(huì)需要設(shè)計(jì)電路。在設(shè)計(jì)出來之前，沒有處理器會(huì)執(zhí)行你的軟體。

 

剛從生產(chǎn)線出爐的SiFive SOC。

 

這聽起來很瘋狂，但它給你的是更多的彈性。Maker FPGA的時(shí)代降臨，但還沒有大風(fēng)行?，F(xiàn)在Lattice的iCE40 FPGA已經(jīng)有一套開源的工具鏈，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

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 等開發(fā)板系列近期幾乎無預(yù)警地從市場(chǎng)撤出?，F(xiàn)今的市場(chǎng)上，低階開發(fā)板不斷發(fā)揮出多數(shù)人沒料到的極限，因此昂貴、缺乏說明文件的機(jī)型自然就很難有說服力。

 

大家對(duì)開發(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)人并不需要萬能的「至尊魔板」開發(fā)版，除非他們要拿來征服世界。