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2025年,抽屉里的嵌入式开发板,早就已经写满了岁月的痕迹!

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发表于 2025-1-7 11:51:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
我是老温,一名热爱学习的嵌入式工程师8 m; D& x( X0 J/ f7 b* @
关注我,一起变得更加优秀!
2 q: [' R: l# ?' f3 I! w2025年了各位工程师老铁,2024的年终奖能拿多少?回想一下自己,从事电子开发已经13个年头,却还一直还停留在资深菜鸟水平。5 g$ B+ |% E2 s+ p4 }- u* j

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9 B- H+ B( g5 [4 J% J: v那一年刚上大三,我看完了“郭天祥新概念51单片机”里面的那封“鼓励信”,脑子就像打了鸡血一样,还有“杜洋Studio”,总是做一些有趣的电子设计来吸引我,于是,我从此掉进了电子开发的坑。
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当年用来入门学习的那一块 C51 开发板,早就已经布满了岁月生锈的痕迹,为了从 C51 过渡到 STM32,我还买了正点原子的 Mini-STM32 ,啃寄存器学习那个苦,至今难忘。
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(岁月生锈的痕迹)# X! T8 H  c0 Q8 M! t. Y" R

+ ?, r, M0 E: z单片机入门后,我在2015年开始学习嵌入式Linux开发,当时是用天嵌科技的TQ2440开发板,把韦东山老师的一二三期视频都过了一遍,现在嵌入式Linux入门都改用 NXP 的 i.MX6ULL 了,网上可以找到一大堆入门资料。
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; [0 N; N3 x6 z* V3 N! h7 l5 p, i曾经阅板无数的我,有着十多年丰富的点灯经验,并且还熟练掌握各类 MCU/MPU/SoC/Wi-Fi/BLE 芯片的开发环境搭建,以下视频,盘点了一部分我那些年点亮过的 LED,打印过的 helloworld。. q: _: J7 |3 Z
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可能是因为有过几年产品经理的工作经历,我除了会关注开发板的硬件资源和配套资料之外,还会不自觉地关注板子本身的设计美感(颜值)。' L8 C# {7 D0 t) m  v6 Z8 U) i' Y

* j' l+ w1 [$ x  J  w! X对比起十几年前,我观察到现在很多 To C 开发板的设计趋势就是:从“大而全”逐渐过渡到“小而美”,板子越做越小,接口越做越丰富!
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不知道各位工程师老铁有没有一种感觉:每当看到一款高颜值开发板的时候,总会有一种想把它“搞到手”的冲动。(反正我是有+ T. s1 E6 J4 _- Z# `% j( P! y

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0 m: e2 ^/ n- c(感谢每一位PCB layout工程师,为了在狭小的空间里面塞下尽可能多的元器件,贡献了不少头发,每平方厘米的PCB上面,都写满了工程师的苦与泪。)
+ b6 u7 a4 T' c3 M4 S$ S9 g, y. Z) ~' R4 [4 F) \# K  K
我们不妨从 C 端产品设计的角度来分析一下,为啥现在很多开发板厂家,都喜欢把板子做成“小而美”的形式?
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4 e2 W6 y8 F5 J5 o  ]' t% Y& t. c1、节约成本3 S+ l  }: M9 R) R: w& w1 Z- b

5 J3 P4 Z0 m- f/ [( Y+ w4 E! z我们都知道,很多开发板使用者有时候只是想验证某个功能模块,验证出结果之后开发板就放一边了,这样会造成其他没用到硬件模块极大的浪费。# c& ^; v- r* ]( w1 f' E
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而如果把开发板做成“小而美”的形式,不仅可以最大程度地降低开发板厂家的生产成本,还可以为很多开发板使用者节约学习费用,一举两得!$ x) Y: O( f3 f; C

+ F0 q3 N; s1 Q, Z& e$ q: [2、简洁大方) ]9 L; [0 K: W- j" x9 `
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野生钢铁侠稚晖君,把“小而美”的产品设计理念玩到极致,有时候产品设计得太复杂,对用户来说也是一种累赘和负担。
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+ w5 Y; M: |" U' E% l现在年轻人不仅追求开发板的配套资料要全面而免费,还追求开发板的颜值是否足够高,高颜值的开发板一入眼帘,马上就会激发年轻初学者对其进一步了解的兴趣。7 P, q2 `" \/ v: T( B! d* i
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3、易于扩展4 f4 E4 S* Z+ T3 H- T

% D; z: v, g" z' f  B4 e在节约成本和简洁大方的背后,随之而来的是易于扩展,这个很好理解,因为板子做得小巧,它不仅可以轻而易举地集成到现有的硬件产品上,还可以帮助我们快速进行前期的方案验证。
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' t+ S6 u' H7 N$ Q& k7 v4、技术迭代$ _. m& R+ v$ W5 H, v' E& B

0 y- `: ]$ r! i* l* u1 |(这里得展开细说一下)8 C5 s) ?9 N; Y) E: b% \% J
电子工程师都知道,随着科技的发展进步,各种MCU/MPU/SoC芯片也在遵循摩尔定律的发展,在有限的晶圆面积下封装更多的晶体管,体积越来越小,功耗越来越低,性能越来越强。& t( `/ W- H1 ?

5 ?! E" o! B  y: x, z换句话说,生产制程和封测技术的进步,可以让产品的硬件电路板,在有限的面积下集成更多元件器和芯片,从而对外提供更加丰富的功能。
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! h+ L# ?( s7 B  d( ?  E) }
' m5 _1 e( Z5 h0 _就比如我手上的这块RK3566开发板,它集成了CPU/DDR内存/EMMC存储芯片,集成了HDMI/EDP/MIPI多媒体接口,集成了USB/DEBUG/TF卡/Wi-Fi&BT模组, 等等,而它的面积仅仅只有 70mm * 45mm : v! r! B+ ^1 v7 U6 r: ~2 f- K" W

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3 [$ l) e1 S* L4 P* M3 rPCB面积:长75.02mm * 宽45.04mm0 z# b7 x) g) O2 |. j
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经过测量,实物尺寸精度控制得很不错,跟设计尺寸几乎没有相差,我猜你们肯定想知道:为什么工程师可以在 70mm * 45mm 的电路板面积下集成那么多的器件?
+ v- v3 Y& M: X: ~
) B% K8 g8 H3 z9 Y6 L2 z+ |

+ p/ L6 X! d/ p% n3 h8 |' P我在网上找到了它的开源资料,发现它用的是 8 层电路板设计,这8个层分别是:
: F! ^5 H) I  I0 Z( n% mTOP1 / GND2 / SIG3 / VCC4 / GND5 / SIG6 / VCC7 / BOT8
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2 j& f( V& o+ ?! |
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以 CPU 和 DDR 内存为例,它们都是BGA封装并且要在顶层 TOP1 进行贴片,两者的信号线分别布置在 TOP1 / SIG3 / SIG6 这三个层,BGA焊盘通常会使用扇出布线的方式。
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但是,当我打开它的 PCB 2D 图的时候,发现工程师直接在CPU的BGA引脚焊盘上面打了大量的过孔,然后从顶层 TOP1 直接布线到信号层 SIG3SIG6,工程师管这种工艺叫“盘中孔工艺”。
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: O2 t( O+ `5 A; ?
! E" W6 F/ d/ a. c! G4 y3 R(直接在 PCB 实物上不好看出是否使用了盘中孔,本来想把PCB逐层拆解分析的,但无奈技术不到家,折腾了很长时间都没能把PCB的逐层拆开)
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' H* N/ z4 F( o. x$ R0 H4 l工程师在对高密度小面积 PCB 进行 Layout 的时候,使用盘中孔工艺,可以节省出大量的布线空间,从而降低布线工作量,板子上如果采用了BGA封装的芯片,就可以直接把线拉出,而不需要采用扇出布线的形式。1 ^$ e! I/ v/ N% S" C& t
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; w  |0 o, G; I1 _8 w" `8 {& L( X' V9 s$ @清晰的白色中文丝印!  u; _; _. P( N/ R5 z  P# `. M

; b, ]' s% L! Z& j) T! Q

9 w6 _  |" S9 o9 @0 D均匀的黑色阻焊油墨!
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, f; d5 s4 g8 F2 ?# A8 _4 y% D厚实的沉金工艺焊盘!8 F" K! \+ }6 c2 i- I- {

( c. M  j  R3 u, z& w回想起十几年前,每次我做硬件 DIY 样品,PCB打样至少50起,亚黑油墨是要收费的,盘中孔很贵,沉金工艺更不舍得用!5 E( \/ B0 l8 m0 M0 e
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而随着电路板生产制作工艺的提升,现在嘉立创可以领券免费打样,油墨选择丰富,样品也可以使用沉金工艺,而且免费加厚至2u''
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, d0 G& ~* J/ B0 K% }' m. e上面展示的那个RK3566开发板,别看它的8层PCB用了大量的盘中孔,(还以为会收费很贵),但其实,在嘉立创用这种工艺是不收费的。& a& a! E' U2 Q" Q
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生产技术的不断迭代,确确实实给很多中小企业、硬件创客、高校大学生,降低了不少硬件成本负担,这是我这十几年来切切实实的体会感受。6 }6 E4 |  \, y$ H8 p6 c/ Z* A& n2 T
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* m/ @. J6 I" T) x) U* V作为曾经的Coder,现在拿着产品经理的Title,做着项目管理的工作,回顾这十几年的开发板搞机经历,C 端嵌入式开发板的设计,已经不再是十几年前那样,把硬件设计完把教程写完,就可以交付给初学者使用。
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咱们年轻人在做选择的时候,既看颜值,也重内涵,开发板产品的外观设计都在不断地迎合年轻人的审美,力求做到,开发板摆在桌面也能成为一件艺术品!8 o# J9 g& C6 p! N/ [/ I( ~

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+ P  E% f+ y( r9 Y# ?; o  j往期推荐:点击图片即可跳转阅读, [3 P( \2 W% M9 D0 a
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' ~8 u; c" _" h如何设计有缺陷的嵌入式软件?9 m, h& f" U6 h$ U  g

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' v: z0 j& W; j- z+ V1 g9 K在内卷中突围,开始学习嵌入式 AI 和多媒体应用技术!
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年龄不小了,如果不干嵌入式工程师,还可以干啥?
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我是老温,一名热爱学习的嵌入式工程师
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