1. 什么是核心板

核心板是將主控MCU及必要外圍器件集成到一個(gè)名片大小的電路板上，將MCU的通信接口，GPIO，存儲(chǔ)器接口等引到板外給用戶使用。同時(shí)，完成MCU的片上外設(shè)的驅(qū)動(dòng)或嵌入式操作系統(tǒng)的移植，并提供相關(guān)接口給用戶調(diào)用。

嵌入式核心板又叫System-On-Module(SOM)板卡，是一種將CPU、內(nèi)存（DDR）、存儲(chǔ)（eMMC或FLASH）、電源管理（PMIC，負(fù)責(zé)CPU的上電時(shí)序及CPU需求各種不同電壓的輸出）等集成芯片封裝到一起的高集成度板卡，一般采用板對(duì)板連接器、郵票孔焊接、金手指、COM Express等形式與底板連接，并且核心板通常將CPU的所有功能引腳或大部分功能引腳引出，用戶在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)只需進(jìn)行功能接口的外圍電路設(shè)計(jì)，從而降低硬件開發(fā)難度，節(jié)省開發(fā)時(shí)間。

在軟件方面，嵌入式核心板（以下簡稱核心板）一般已完成Linux（Build Root）、Ubuntu、Android、WinCE等嵌入式操作系統(tǒng)的移植適配，在完善各個(gè)接口驅(qū)動(dòng)的同時(shí)還會(huì)適配Uboot、文件系統(tǒng)以及QT圖形界面的移植開發(fā)，這樣最終呈現(xiàn)給用戶的是一個(gè)帶圖形界面的完整操作系統(tǒng)，最大程度方便了用戶進(jìn)行二次開發(fā)。

核心板作為一種獨(dú)特的嵌入式板卡形式，與一體板相比優(yōu)勢明顯，不但可以降低產(chǎn)品設(shè)計(jì)難度，加快產(chǎn)品上市時(shí)間，同時(shí)還便于產(chǎn)品迭代升級(jí)，減少維護(hù)工作量，因此在嵌入式系統(tǒng)所涉及的產(chǎn)品領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。對(duì)于一些經(jīng)驗(yàn)豐富的軟、硬件工程師來說，可能還不了解采用核心板的開發(fā)方式或者不信賴核心板的產(chǎn)品模式，所以每當(dāng)遇到有新項(xiàng)目開發(fā)便重新開始設(shè)計(jì)一體板，軟件上還要重新移植Uboot、操作系統(tǒng)、QT等。如果時(shí)間充足、經(jīng)驗(yàn)豐富這種方法是可行的，但有很多公司在硬件與底層驅(qū)動(dòng)上基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，一旦設(shè)計(jì)過程出現(xiàn)失誤，很可能導(dǎo)致整個(gè)項(xiàng)目擱置，影響產(chǎn)品上市。在人力不足的情況下，這樣的工作無疑是在“重復(fù)造輪子”，無形中消耗了大量的人力物力。

萬象奧科嵌入式的核心板經(jīng)過多年的技術(shù)發(fā)展與品質(zhì)沉淀，在集成度、穩(wěn)定性、專業(yè)性等方面已經(jīng)非常成熟。接下來，讓我們從產(chǎn)品開發(fā)角度來進(jìn)一步了解。

二、為什么要做核心板？

• 幫用戶把復(fù)雜的電路都做掉，減小客戶的設(shè)計(jì)難度。
• 幫用戶把難貼的器件先貼上，減小客戶的加工難度。
• 給客戶一個(gè)相對(duì)好加工的封裝，加快客戶的設(shè)計(jì)速度。
• 幫客戶把硬件驅(qū)動(dòng)都做好，加快客戶的軟件開發(fā)速度。
• 幫客戶把多種協(xié)議棧調(diào)試好，進(jìn)一步加快客戶產(chǎn)品上市。

三、嵌入式ARM終端產(chǎn)品開發(fā)難點(diǎn)

嵌入式處理器應(yīng)用已非常廣泛，但在進(jìn)行終端產(chǎn)品開發(fā)時(shí)，硬件設(shè)計(jì)、軟件開發(fā)、和生產(chǎn)維護(hù)上卻有一些無法規(guī)避的痛點(diǎn)。

01、硬件設(shè)計(jì)痛點(diǎn)

▲ 設(shè)計(jì)難度大：隨著嵌入式技術(shù)的發(fā)展，嵌入式處理器的性能越來越高，與之相對(duì)的是開發(fā)難度也越來越大，已不是單片機(jī)工程師軟硬通吃的時(shí)代了。從SDRAM到LPDDR4，內(nèi)存速率越來越快，PCB層數(shù)也從早期4層就可以滿足到現(xiàn)在動(dòng)輒8-12層，對(duì)高速走線與硬件的仿真都有了很大的要求，開發(fā)投入隱性成本高。

▲設(shè)計(jì)周期長：從熟悉CPU的啟動(dòng)、內(nèi)存選配到電源架構(gòu)設(shè)計(jì)，動(dòng)輒幾百根連線，一般需要半年以上的時(shí)間完成硬件設(shè)計(jì)與測試；后互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代對(duì)產(chǎn)品上市效率的要求很高，可謂“時(shí)間就是金錢”，市場不會(huì)因?yàn)樵O(shè)計(jì)難度停下來等你。

▲ 穩(wěn)定性測試復(fù)雜：高低溫測試、壓力測試、信號(hào)完整性測試、電源帶載測試、長期運(yùn)行穩(wěn)定性測試、頻繁斷電、上電開關(guān)機(jī)測試等都需要有完備的測試設(shè)備與經(jīng)驗(yàn)方能完成。任何一個(gè)環(huán)節(jié)測試不通過都有可能讓設(shè)計(jì)重新來過，增加了工程師的壓力。

02、軟件設(shè)計(jì)的痛點(diǎn)

▲ 系統(tǒng)移植周期長：適配一個(gè)符合產(chǎn)品需求的操作系統(tǒng)，需要很長的開發(fā)周期。文件系統(tǒng)裁剪、文檔解讀、適配硬件、BUG調(diào)試，種種工作無疑加大了開發(fā)難度，也延長了開發(fā)周期；

▲ 重復(fù)開發(fā)：企業(yè)在有不同的產(chǎn)品研發(fā)項(xiàng)目時(shí)，會(huì)根據(jù)產(chǎn)品的特性選擇不同品牌或型號(hào)的嵌入式處理器，這些處理器的性能和價(jià)格不同。如果使用同一款處理器開發(fā)不同產(chǎn)品可能會(huì)發(fā)生性能過剩或者性能不足的情況，但是如果每個(gè)項(xiàng)目都選擇不同型號(hào)的處理器開發(fā)又會(huì)出現(xiàn)重復(fù)開發(fā)和精力不足的問題。重要的是，終端產(chǎn)品企業(yè)的軟件研發(fā)精力更適合投入到應(yīng)用程序的開發(fā)，與硬件相關(guān)的kernel層需要隨著處理器的變化而更改；

03、生產(chǎn)與維護(hù)的痛點(diǎn)

▲ 生產(chǎn)良率的控制難：嵌入式處理器開發(fā)的產(chǎn)品PCB層數(shù)多，且多數(shù)是高速信號(hào)，對(duì)PCB材質(zhì)、物料品質(zhì)、焊接質(zhì)量要求很高，如果達(dá)不到生產(chǎn)的一致性會(huì)直接導(dǎo)致良品率的下降甚至?xí)斐砂蹇ㄔ诂F(xiàn)場不穩(wěn)定的情況。

▲ 產(chǎn)品維護(hù)周期長：高速信號(hào)對(duì)PCB阻抗要求高，材質(zhì)的細(xì)微變化都很可能會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存參數(shù)的調(diào)整。加之一些行業(yè)的產(chǎn)品生命周期很長，動(dòng)輒十年以上，過程中任何一個(gè)芯片的停產(chǎn)或更新都需要軟硬件驅(qū)動(dòng)的修改，雖然難度不大但始終都要有人維護(hù)，分散精力。