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。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)今市場上的微控制器板數(shù)量的成長也顯示了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)在時代不同了，推動微控制器成長的潮流正引領(lǐng)市場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。現(xiàn)在的電腦、智能手機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是從開發(fā)板起步的，基本上是因為PCBA制造商有新晶片要上市才推出這些擴充板。這些板子讓專業(yè)工程師在訂購欲放入產(chǎn)品內(nèi)、成千上萬件晶片之前，可以先做測試。

?

對業(yè)余玩家而言，這些開發(fā)板是為專業(yè)人士設(shè)計，而且價格一般太高而不實用。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動（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)處的這個時代，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「藍色小板子」改變了我們做電子產(chǎn)品的方式，不僅是對于業(yè)余玩家，更影響了專業(yè)人士。昂貴又沒有詳細說明文件的開發(fā)板在專業(yè)市場上已經(jīng)讓步給更容易操作、更便宜的微控制器板。這對所有人，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的面貌。

?

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制造商會因為無法完全肯定產(chǎn)品會做為何種運用而感到恐慌，接著就會「干脆再加個無線裝置上去」。

 

過去這兩年的趨勢，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，因為募資者極力想要讓自己的電路板和競爭者有所區(qū)別。

?

微控制器終究要拿來控制東西，代表它不會有單一用途的情況，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」永遠不會是適合運用的板子。就像UNIX指令行，我們應(yīng)該要試著制作精巧、簡易的硬件工具，而非這種巨抱。

 

尺寸議題

早期家用電腦時代的結(jié)束，同時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)的各種擴充板和其他硬件。也就是說，即使是在運算上不同于Arduino的板子，在外型上仍會與它相似。

 

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)計也逐漸標淮化了。舉例來說，Adafruit的Feather開發(fā)板系列就有標淮的配置，而且已經(jīng)有仿制商和競爭品牌開始復(fù)制。

 

在較小型的市場中，也有一波PCBA制造商開始在單板上生產(chǎn)整合模組的趨勢。經(jīng)常會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等競爭者現(xiàn)在也開始採用相似的配置，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，勢必會吸引他人模仿。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)的標淮，而對SBC市場而言，或許這就夠了。

 

便宜到可以視為拋棄式的運算技術(shù)

具有機上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。即使是對我們這些看著摩爾定律長大的人而言，這都很難想像，而我們已經(jīng)進入的這個時代，運算技術(shù)不僅便宜，幾乎可說是免費了。

 

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市場沒有主見的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。

 

有時候，「剛剛好」最好。

ESP8266的成功也來自于它快速成長的社群。這個社群的聚集不是因為電路板提供的功能（已經(jīng)有其他小尺寸的無線開發(fā)板），而是因為一項其他電路板沒有的特點：價格。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)境其實更為普遍，顯示出價格確實是趨使社群選擇產(chǎn)品的動力?？磥碛袝r候只要「剛剛好」就好了。

 

?FPGA問世

現(xiàn)場可程式化閘陣列（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，也就是儲存在晶片上的程式碼。但在FPGA上是從一張白紙開始。你會需要設(shè)計電路。在設(shè)計出來之前，沒有處理器會執(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的時代降臨，但還沒有大風(fēng)行。現(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Maker市場推出的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。

?

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其實就是根據(jù)Cypress PSoC晶片所設(shè)計。

 

把機器學(xué)習(xí)封裝起來

Arduino 101在推出時最引發(fā)大家好奇的特點之一，是電路板核心的Intel Curie中藏有的128節(jié)點神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。在它上市的幾個月內(nèi)，幾乎不可能取得這個網(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支援「即將推出」。直到General Vision釋出CurieNeurons資料庫才改變了這個狀況。其免費版提供了有限存取，「Pro」版每人19美元（幾乎是開發(fā)板本身價格的三分之二），提供了完整支援，但對多數(shù)Maker而言，價格遙不可及。

?

看了Intel為Maker市場推出產(chǎn)品的結(jié)果后，以要求高效能的高階Maker為目標的Galileo、Joule和Edison 等開發(fā)板系列近期幾乎無預(yù)警地從市場撤出。現(xiàn)今的市場上，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、缺乏說明文件的機型自然就很難有說服力。

 

大家對開發(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。對某部分的人而言，電路板的規(guī)格很重要，但這些人佔極少數(shù)。部分PCBA制造商沒認清、甚至一錯再錯的地方，是多數(shù)人并不需要超出需求的效能。他們寧可少付一點錢購買適合的工具，也不要花更多的錢得到多余的效能?？偠灾鄶?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。