June 2, 2017 Jeremy Cook, Embedded Computing Design Contributing Editor像树莓派Raspberry Pi 这样的创客开发板非常适合实验。但是，如果您想把您的设计变成产品，则面临着一个问题：创客开发板的性能适度，无法扩展到商用产量。

再来看一下 UP Board，这种开发板将专业功能融入树莓派Raspberry Pi外形中，采用了超级强大的英特尔® 处理器。 而且您获得的不仅仅是商用级硬件。 嵌入式计算领导者研扬科技支持从产品概念到制造的主板专业服务。

超过 12,000 名开发人员(包括创客和专业创客)组建了一个主板社区。 以这方面的成功为基础，UP 联盟最近发布了主板的两个新版本，一个具有升级功能，另一个具有较小的外形。

原始专业创客主板

如图 1 所示，原始UP Board采用英特尔凌动® 处理器 x5-Z8350。 该芯片具有四个运行速度高达 1.84 Ghz 的 64 位内核和集成的英特尔® 核芯显卡(第八代)，可提供卓越的 CPU 和 GPU 性能。 因此，单板计算机可以运行 Linux、Windows 10 和 Android 5.0，支持您开发适用于您的应用程序的任何操作系统。

图1. 原始 UP Board采用树莓派Raspberry Pi外形。 (图片来源：Up Board)

所有这一切都包含在与树莓派Raspberry Pi具有相同信用卡尺寸大小的封装中。 它采用与树莓派Raspberry Pi开发板(版本 1、2 和 3)相同的 40 针 GPIO 连接器，进一步增强了 UP Board的控制灵活性和可互换性。

UP Board性能更强大

如果原始UP Board不完全符合您的规格性能，则全新的UP²提供最新的 Intel Atom®、英特尔® 赛扬® 和英特尔® 奔腾® 处理器平台(前身为 Apollo Lake)等多种不同处理器选择。 除了提升 CPU 和 GPU 性能之外，主板还能获得：

1、速度更快的高容量内存

2、微型 PCIe 和 SATA 3 等增强 I/O (6.0Gb/s)

3、三台显示器的支持

图2. 概述了主板之间的差异。 唯一的缺点在于，根据您的应用和空间需求，主板不再具有经典的树莓派Raspberry Pi外形。 该主板宽 90 毫米，而树莓派Raspberry Pi宽 56.5 毫米。

图 2.UP²经过了几次重大升级。 (图片来源：Up 主板)

主板更紧凑

如果空间有限，并且您无法挤出这些额外的毫米空间，那么 UP core(图 3)可能更能满足您的需求。 它比便利贴还要小，但采用与原始 UP Board相同的 Intel Atom® x5-Z8350 处理器。

图3. UP core甚至比原始UP更小。 (图片来源：Up 主板)

主要的折衷方法是不采用 40 针 Raspberry Pi 连接器。 在该位置上，UP 内核使用紧凑的 100 针连接器。

UP Board系列真实示例

UP Board系列可用于各种应用，如机器人、无人机、数字标牌或物联网网关。 采用原始UP Board的Pioneer 3AT 遥操作移动机器人就是一个很好的例子。 它使用机器人操作系统 (ROS) 进行控制，并具有映射、运动规划，障碍物回避和尚未公开的其他功能。 该设备还可以通过使用笔记本电脑进行控制，作为远程呈现设备来操作。

帮助无处不在

Pioneer 3AT 似乎是昙花一现的设备，但很显然它也有推向大众市场的潜力。 这方面的努力面临着许多挑战，其中大部分都超出了大多数创客的能力范围。

因此，诸如研扬科技. 这样的供应商不断涌现。 作为嵌入式计算的领导者和UP Board的主要支持者，他们拥有处理与大规模设计和基于 UP 设计的制造等相关问题的专业知识。

研扬科技可以提供降低成本方面的帮助。 由于您的设计可能不需要这些单板计算机上的每个组件，因此研扬科技可以去掉不用的功能以节省产品成本。 (产品年产量需要超过 3,000 件以便充分利用他们的专业知识。)

无论您是一名创客、专业创客还是一名专职工作者，树莓派UP Board都有一些能吸引您的功能。 它们让您可以在大型社区的支持下轻松实践设计理念。 同时，它们为实现商用产品提供了一条简单易行的途径。 很容易明白为什么这种两全其美的方法吸引了如此多的开发人员。

开发板

开发板(demoboard)是用来进行嵌入式系统开发的电路板，包括中央处理器、存储器、输入设备、输出设备、数据通路/总线和外部资源接口等一系列硬件组件。开发板一般由嵌入式系统开发者根据开发需求自己订制，也可由用户自行研究设计。开发板是为初学者了解和学习系统的硬件和软件，同时部分开发板也提供的基础集成开发环境和软件源代码和硬件原理图等。常见的开发板有51、ARM、FPGA、DSP开发板。

开发板分类

单片机

1)51系列单片机

51 单片机目前已有多种型号， 8031/8051/8751是Intel公司早期的产品，而 ATMEL 公司的AT89C51、AT89S52则更实用。ATMEL公司的51系列还有AT89C2051、AT89C1051等品种，这些芯片是在AT89C51的基础上将一些功能精简掉后形成的精简版。而市场上目前供货比较足的芯片还要算ATMEL 的51、52 芯片， HYUNDAI 的GMS97 系列，WINBOND 的78e52，78e58，77e58 等。

2)PIC系列单片机

在全球都可以看到PIC单片机从电脑的外设、家电控制、电讯通信、智能仪器、汽车电子到金融电子各个领域的广泛应用。PIC系列单片机又分：基本级系列，如PIC16C5X，适用于各种对成本要求严格的家电产品选用;中级系列，如PIC12C6XX，该级产品其性能很高，如内部带有A/D变换器、E2PROM数据存储器、比较器输出、PWM输出、I2C和SPI等接口;PIC中级系列产品适用于各种高、中和低档的电子产品的设计中。高级系列，如PIC17CXX 具有丰富的I/O控制功能，并可外接扩展EPROM和RAM，适用于高、中档的电子设备中使用。

3)AVR系列单片机

AVR单片机是1997年由ATMEL公司研发出的增强型内置Flash的RISC(Reduced Instruction Set CPU) 精简指令集高速8位单片机。AVR的单片机可以广泛应用于计算机外部设备、工业实时控制、仪器仪表、通讯设备、家用电器等各个领域。

4)ARM开发板

ARM开发板是以ARM内核芯片的嵌入式开发版，包括ARM7，ARM9，ARM11，Cortex-M，Cortex-A，Cortex-R三个系列的内核而成的开发板，主要特点是速度快，库文件统一，并且有利于进行开发。目前包括ATMEL,NXP,ST,Freescale等芯片都推出了基于ARM内核的芯片，和相应的开发板。

CPLD/FPGA

CPLD(Complex Programmable Logic Device)复杂可编程逻辑器件，是从PAL和GAL器件发展出来的器件，相对而言规模大，结构复杂，属于大规模集成电路范围。是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。其基本设计方法是借助集成开发软件平台，用原理图、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文件，通过下载电缆(“在系统”编程)将代码传送到目标芯片中，实现设计的数字系统。

许多公司如今都开发出了CPLD可编程逻辑器件。比较典型的就是Altera、Lattice、Xilinx世界三大权威公司的产品，这里给出常用芯片： Altera EPM7128S(PLCC84)、Lattice LC4128V (TQFP100)、Xilinx XC95108 (PLCC84)

FPGA是英文Field-Programmable Gate Array的缩写，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。

目前FPGA的品种很多，有XILINX的XC系列、TI公司的TPC系列、ALTERA公司的FIEX系列等。

DSP

DSP(digital signal processor)是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号，再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。

目前主流的DSP芯片主要有TI公司的TI 2000系列、TI 5000系列、TI6000系列以及ADI公司的ADI DSP系列。

ARM

ARM 即Advanced RISCMachines的缩写是对一类微处理器的通称. ARM同时还是微处理器行业的一家知名企业，设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC处理器、相关技术及软件。技术具有性能高、成本低和能耗省的特点。适用于多种领域，比如嵌入控制、消费/教育类多媒体、DSP和移动式应用等。

目前ARM的主流分以下几类：

ARM7TDMI 应用于Game Boy Advance，Nintendo DS，iPod

ARM9TDMI Armadillo，GP32，GP2X(第一颗内核), Tapwave Zodiac(Motorolai. MX1);GP2X(第二颗内核)

ARM9E Nintendo DS，NokiaN-GageConexant 802.11 chips;ST Micro STR91xF，

ARM11 Nokia N93，Zune，Nokia N800，NOKIA E72

Cortex Texas Instruments OMAP3; Broadcomis a user;Luminary Micro[3] 微控制器家族

MIPS

MIPS是世界上很流行的一种RISC处理器。MIPS的意思是“无内部互锁流水级的微处理器”(Microprocessor without interlocked piped stages)，其机制是尽量利用软件办法避免流水线中的数据相关问题。

MIPS最早是在80年代初期由斯坦福(Stanford)大学Hennessy教授领导的研究小组研制出来的。MIPS公司的R系列就是在此基础上开发的RISC工业产品的微处理器。这些系列产品为很多计算机公司采用构成各种工作站和计算机系统。

可以说，MIPS是卖的最好的RISC CPU，从任何地方，如Sony， Nintendo的游戏机，Cisco的路由器和SGI超级计算机，都可以看见MIPS产品在销售。和英特尔相比，MIPS的授权费用比较低，也就为除英特尔外的大多数芯片厂商所采用。之后，MIPS公司发生战略变化，开始以嵌入式系统为重心，陆续开发了高性能、低功耗的32位处理器内核(core)MIPS324Kc与高性能64位处理器内核MIPS64 5Kc。2000年，MIPS公司发布了针对MIPS32 4Kc的版本以及64位MIPS 64 20Kc处理器内核。

MIPS32 4KcTM 处理器是采用MIPS技术特定为片上系统(System-On-a-Chip)而设计的高性能、低电压 32位MIPS RISC 内核。

MIPS 64 20Kc的浮点能力强，可以组成不同的系统，从一个处理器的Octane工作站到64个处理器的Origin 2000服务器;这种CPU更适合图形工作站使用。MIPS最新的R12000芯片已经在SGI的服务器中得到应用，目前其主频最大可达400MHz。

MIPS K系列微处理器是目前仅次于ARM的用得最多的处理器之一(1999年以前MIPS是世界上用得最多的处理器)，其应用领域覆盖游戏机、路由器、激光打印机、掌上电脑等各个方面。 MIPS除了在手机中应用的比例极小外，在一般数字消费性、网络语音、个人娱乐、通信与商务应用市场有着相当不错的成绩。而其应用最为广泛的应属家庭视听电器(包含机顶盒)、网通产品以及汽车电子等方面。

PPC

PowerPC 是一种精简指令集(RISC)架构的中央处理器(CPU)，其基本的设计源自IBM(国际商用机器公司)的POWER(Performance Optimized With Enhanced RISC;《IBM Connect 电子报》2007年8月号译为“增强RISC性能优化”)架构。二十世纪九十年代，IBM(国际商用机器公司)、Apple(苹果公司)和Motorola(摩托罗拉)公司开发PowerPC芯片成功，并制造出基于PowerPC的多处理器计算机。PowerPC架构的特点是可伸缩性好、方便灵活。

PowerPC 处理器有广泛的实现范围，包括从诸如 Power4 那样的高端服务器 CPU 到嵌入式 CPU 市场(任天堂 Gamecube 使用了 PowerPC)。PowerPC 处理器有非常强的嵌入式表现，因为它具有优异的性能、较低的能量损耗以及较低的散热量。除了象串行和以太网控制器那样的集成 I/O，该嵌入式处理器与“台式机”CPU 存在非常显著的区别。例如，4xx 系列 PowerPC 处理器缺乏浮点运算，并且还使用一个受软件控制的 TLB 进行内存管理，而不是象台式机芯片中那样采用反转页表。