如单板计算机般，单片机生产受疫情冲击供应链紧张。虽短缺预计未来几月缓解，厂商已推出新款与修订版。以下为 2021 年最值得关注的单片机开发板精选，基于性能、通用性、开发者支持甄选。 1. Groboards Giant Board （图片来源：Groboards） 基于流行 Adafruit Feather 规格，Giant Board 搭载 Microchip SAMA5D2 ARM Cortex-A5 处理器、128 MB DDR2 RAM、micro-SD 插槽扩展存储。提供六路 12 位 ADC（3.3 V 基准）、四路 16 位 PWM 输出、完整 I²C、SPI、UART 支持。U

编者按：随着智能产品设计中先进算法不断涌现，开发者常难以实现满足相关处理需求的嵌入式系统。FPGA 可提供所需性能，但 FPGA 设计长期被视为 FPGA 编程专家领域。如今，更强大的 FPGA 和更有效的开发环境使 FPGA 开发广泛普及。本文摘自《架构高性能嵌入式系统》第 4 章，全面综述 FPGA 器件、实现语言、开发流程，并详细演示如何在自有设计中开始实现 FPGA。 1: 硬件资源（本文） 2: 实现语言 3: 开发流程 4: 构建项目 5: 实现 改编自《架构高性能嵌入式系统》，Jim Ledin 著。 开发您的首个 FPGA 程序 本章从在实时嵌入式系统中有效使用 FPGA 器

事件数据记录器（EDR），俗称黑匣子，近五十年一直是汽车电子的核心组件。尽管车载电子经历剧烈演进、自动驾驶研究加速变革，EDR 数据记录核心架构却基本未变。拆解 1970 年代 GM 安全气囊控制器可见，其数据记录方案与当今 EDR 酷似：系统等待事件触发前，才将首个数据包写入非易失性存储。这种传统路径在其他车载子系统历经多代迭代后依然延续。 惯性的主因是存储器在 EDR 设计中传统上被视为外设而非核心要素。因此，EEPROM 和 Flash 的局限——写入慢、耐久度低（106 次写入循环）、依赖备用电容——制约了现代 EDR 能力。本文挑战该认知，探讨转向 F-RAM 如何将 EDR 可靠性

编者按：智能产品中的先进算法要求嵌入式系统承担繁重处理负载。FPGA 提供所需性能，但许多开发者视 FPGA 设计为专家领域。现代硬件配合强大开发环境，已普及 FPGA 编程。本文摘自《架构高性能嵌入式系统》第 4 章，全面综述 FPGA 器件、实现语言及开发流程，并提供构建自有 FPGA 设计的实战指南。1: 硬件资源2: 实现语言（本文）3: 开发流程4: 构建项目5: 实现 改编自《架构高性能嵌入式系统》，Jim Ledin 著。 FPGA 实现语言 FPGA 设计归根结底是选择一种或多种高层、类 HDL 语言描述器件行为。 传统选择为 VHDL 和 Verilog。现代工具链通常同时

COVID-19 大流行凸显洁净室内空气的关键需求。无论居家、办公还是公共交通，确保呼吸空气安全比以往更重要。Bosch Sensortec 推出 BME688，一款融合先进硬件与 AI 软件的环境 MEMS 传感器，助力降低感染风险。 Bosch Sensortec 的 BME688 MEMS 传感器已无处不在，但为持续创造实质价值，Bosch Sensortec 坚持更紧密的软硬件协同设计，利用复杂算法与嵌入式 AI。MEMS 产品区副总裁 Ralf Schellin 指出，传感器软件将使 MEMS 设备变为精准、安全、个性化、适应任意环境的系统。 在最近的 MWS 2021 MEMS

热成像跨越工业制造、安防、环境监测等领域。因红外波长区别于可见光，设计师须针对性定制硬件以实现最优性能——从而打造更小、更低功耗、更具成本效益的系统。 红外光谱 人眼仅捕捉电磁波谱可见光部分。红外（IR）辐射位于可见光之外，是探测热特征的关键——物体温度直接决定其 IR 输出。 热成像仪最初用于夜间目标获取，现服务广泛用途，包括： 早期火灾探测与植物健康监测 工厂自动化与工业 4.0 流程 能源审计定位建筑热泄漏 夜间周界与野生动物监控 风暴与飓风追踪 体温异常医学诊断 飞机、火车等重型设备检测 野生动物保护与精准农业 灾害响应与救援行动 应用清单持续扩展推动研发投入，使热成像仪愈发强大且

触觉技术专家 Boreas（加拿大 Bromont）开始出基于其压电触觉引擎（PHE）的参考设计，该模块在极低功耗、最小外形下提供高清反馈。 我们面向广泛紧凑型可穿戴设备——从健身追踪器到智能手表——提供明显更丰富的用户体验。搭载 PHE 的产品预计明年初上市，Boreas Technologies 创始人兼 CEO Simon Chaput 对 EE Times 表示。 Simon Chaput IDTechEx 近期报告凸显消费与工业设备对高品质触觉反馈的增长需求。 PHE 将 Boreas 自研低功耗驱动芯片 BOS 1901 与多合作伙伴供应的压电执行器耦合。每位客户都需定制配置

美国国防高级研究计划局（DARPA）在其虚拟环境数据保护（DPRIVE）项目下，授予四个团队合同开发全同态加密（FHE）ASIC 加速器。四份合同分别授予 Duality Technologies、Intel、SRI International 和 Galois，金额从 1150 万到 1500 万美元不等，Intel 金额未披露。 全同态加密是加密技术的圣杯 为期 3.5 年的 DPRIVE 计划旨在使 FHE 加密数据上的计算耗时接近当前明文操作的一个数量级。全同态加密允许算法直接在加密数据上运行，产出的解密结果与在明文上运行完全一致。 传统加密方案需共享密钥以便解密处理，造成漏洞。相比

无晶圆厂半导体初创公司 Astera Labs 宣布推出专用 CXL 2.0 与 PCIe 5.0 互连解决方案，旨在释放异构计算架构潜能，解决数据中心中延迟敏感型负载的性能瓶颈，面向数据中心应用的系统级性能瓶颈。 随着数据爆发与 AI、机器学习等专用负载兴起，专用加速器须与通用 CPU 在同一板卡或机架上并行运行，并共享统一内存空间。CXL 2.0 互连是构建缓存一致拓扑的关键。 产品组合首款为 Aries Compute Express Link (CXL 2.0) 智能重定时器系列（PT5161LX、PT5081LX），提供低延迟 CXL.io 连接。这些器件正向战略客户送样。CEO J

过去十年间，开源倡议重塑了多个技术领域。通过公开软件栈，全球开发者得以协作、共享代码，将概念转化为超越企业边界的集体成就。尽管起初被忽视，但开源项目日益增长的数量与质量最终确立了其行业标杆地位——然而同等势头尚未完全延伸至硬件领域。 相对而言，硬件演进长期局限于企业内部，形成旨在保持竞争优势的专有设计。历史上，碎片化、非协作的路径导致标准分歧、市场割裂。这些专有生态系统非但未带来可持续优势，反而常成瓶颈，最终使原标准过时——索尼 Blu-Ray 即为典型案例。 关键分歧源于硬件对知识产权保护的依赖，迫使企业将设计内部化。此策略限制了可扩展性，抑制了硬件平台增长。当对精益高性能 AI 方案的需求

本文提出一款完整、低成本的电子水平仪设计，通过蜂鸣器和视觉指示为视障用户提供反馈。该设计利用 ADXL312 加速度计检测水平面和垂直面的倾斜，当设备完全水平或垂直时触发蜂鸣器报警。 引言 对许多视障人士而言，传统气泡水平仪难以使用。触觉或听觉替代方案能显著提升其在挂画、组装家具、调平拖车等日常任务中的独立性与安全性。本设计展示了微型 MEMS 加速度计如何替代传统气泡，在提供同等精度的同时给出音频提示。 硬件概览 核心传感器为 ADXL312，一款三轴 MEMS 加速度计，量程 ±1.5 g，10 位分辨率。关键规格： 封装：5 mm × 5 mm 功耗：待机 0.1 µA，带宽 6.25

RISC-V International 与 CHIPS Alliance 宣布合作，共同更新 OmniXtend 缓存一致性规范与协议，并构建开发者工具以支持新标准。 新成立的 OmniXtend 工作组旨在为多核计算架构创建开放、缓存一致、统一内存标准。OmniXtend 是一种完全开放的网络协议，可直接与处理器缓存、内存控制器及各类加速器交换一致性消息，为将新型加速器、存储和内存设备接入 RISC-V 片上系统（SoC）提供高效途径，同时也能实现多插槽 RISC-V 系统。 该工作组将更新 OmniXtend 规范与协议，开发架构仿真模型，交付参考寄存器传输级（RTL）实现，并构建验证工

嵌入式系统正面临提供更丰富功能的日益增长的需求。Linux 拥有庞大的库和工具生态系统，但其硬件要求（尤其是内存）往往会推高成本和功耗。现代微控制器（MCU），如 STM32 系列，在保持低成本和低功耗的同时，为许多智能应用提供了充足的资源。 使用能够托管 Linux 软件的实时操作系统（RTOS）——例如 Embox RTOS——可让开发者在 MCU 上利用 Linux 生态。本文将演示如何在两款 Cortex-M7 STM32 开发板（STM32F746G-Discovery 和 STM32F769I-Discovery）上，基于 Embox 运行 Qt 应用程序。 背景 此前我们已在 S

楼宇自动化系统（BAS）将照明、能源、暖通空调、安全和安保融合为一个直观平台，在优先保障居住者舒适和生产力的同时实现峰值效率。尽管 BAS 市场传统上较为保守，但受能源成本上升、节能意识增强、消防安全和安保政府举措有力推动，市场迅速扩张。新法规——如烟雾报警器的 UL 217——进一步强制要求更安全、高效、舒适的建筑，催生对新一代 BAS 产品和解决方案的需求，要求比以往更快开发部署。 任何 BAS 的核心是控制器，这个决策大脑解读传感器数据并编排系统响应。控制器必须适配特定数量的输入输出通道，但许多传统设计仅提供固定通道数。结果？架构浪费——未用通道推高成本却不创造价值。真正灵活的系统会将备

在许多领域，少数关键客户可驱动公司增长。对意法半导体而言，汽车和消费电子的成功取决于特斯拉和苹果。 Yole Développement 的成像、化合物半导体和功率电子团队提供了意法半导体在这两大领域渗透与成就的快照，聚焦其功率器件和图像传感器。 汽车与电动出行 对意法半导体和特斯拉，碳化硅（SiC）始终是基石。2018 年，特斯拉成为首家将完整 SiC 功率模块集成到 Model 3 驱动电机的高端车企。System Plus Consulting 的拆解显示，该小尺寸、高功率密度逆变器模块基于意法半导体的 SiC MOSFET 构建——巩固了这一将塑造两家公司在电动汽车功率电子未来的合作伙

随着 AI 驱动界面需求增长，将人脸识别等功能集成到机器中不再是巨大飞跃。借助众多 AI 平台、训练工具和开源项目——如人脸识别示例——开发者可在 PC 上快速原型验证。 （来源：CEVA） 约束条件 将 PC 或云端训练的网络迁移到嵌入式系统面临独特挑战。为高端硬件构建的模型往往忽略内存限制、依赖浮点运算、并依赖片外内存进行滑动窗口推理。强大 PC 上的原型可容忍这些低效，但嵌入式应用必须极度节俭——同时保持性能。 优化要点 优化的第一支柱是量化。将权重从 32 位浮点转为 8 位整数，同时压缩模型大小和中间值，对大多数视觉任务精度影响可忽略，却能带来显著内存节省。 利用权重稀疏性可进一步降

氮化镓（GaN）虽仍是年轻且快速演进的技术，但行业领导者已在早期几代产品中解锁新性能增益，将塑造 5G 基站乃至未来网络。 功率密度 未来三到五年，预期 GaN 功率密度将显著跃升。当前方案已达高密度，但商业化受成本阻碍——如高价金刚石衬底或碳化硅平台。更经济工艺的研究有望在控制成本前提下提升原始功率密度，使基站厂商买得起。 更高功率密度直接转化为更廉价、高效、宽带的 5G 基础设施。需紧凑高功率方案的行业——尤其是雷达——同样受益，形成规模与价格下降的良性循环。 线性度 基站对 GaN 功放线性度仍是首要任务。研发未来几年聚焦提升线性效率，因调制制式（如 256-QAM 与 1024-QAM

在无人机工程中，精确控制电机转速和方向至关重要。无刷直流电机凭借体积小、成本低、性能强健占据市场主导。电子调速器（ESC）是管理功率分配、电流检测、微控制器逻辑和飞控通信的核心枢纽，是现代无人机不可或缺的组件。 ESC 设计的核心考量 架构 ESC 时，工程师必须权衡以下关键参数： 无人机搭载的电池类型和电压额定值 电机规格和功率等级 元器件和制造的预算限制 电磁兼容性（EMC）和抗干扰能力 大多数四旋翼采用无刷直流（BLDC）或永磁同步（PMSM/BLAC）电机。选择决定控制算法：梯形波控制或磁场定向控制（FOC）。梯形波控制采用六相换相序列，无传感器配置下通过反电动势估算转子角度。FO

在 2024 年 ISSCC 上，IBM Research 展示了一款 7 nm 原型芯片，凝聚多年在低精度 AI 训练和推理方面的研究成果。该芯片支持 16 位和 8 位训练，以及 4 位和 2 位推理——远低于业界常规的 32 位训练 / 8 位推理。 降低数值精度可减少计算和功耗需求，但 IBM 还引入多项架构优化进一步提升效率。核心挑战是在不损害精度的前提下降低精度——IBM 多年来从算法层面攻克此难题。 IBM AI 硬件中心成立于 2019 年，目标是每年将 AI 计算性能提升 2.5 倍，到 2029 年实现 FLOPS/W 提升 1000 倍。这一雄心源于 AI 模型的爆发式增

当今世界越来越多地由无线接口供电——从耳机、电磁炉到蓬勃发展的电动汽车充电领域。问题依然存在：我们能否最终实现无需线缆为汽车供电，或无需铁塔和沟槽即可向偏远地区输送电网电力？ 无线供电主要分两大类。第一类依赖发射端与接收端的紧密耦合，产生电场或磁场，在短距离内直接传递能量。许多家用电器——电磁炉、电动牙刷、大多数手机充电器——利用此原理在附近的接收线圈中感应电流。 第二类是辐射耦合，将能量波束——通常是高频无线电波——导向调谐以收集尽可能多功率的接收端。 发射端与接收端的对齐对高效能量传输至关重要。（图片来源：Molex Ventures） 效率和传输距离是两种方法的关键指标。紧密耦合要求精确