原创 嵌入式开发：基于计算机模块或芯片开发的比较

从芯片开始设计或者定制嵌入式产品开发，会对产品的上市时间和成本造成影响。而计算机模块为打造各种应用的终端产品提供了理想的平台。以下基于实际客户项目经验提取抽象的案例揭示了基于芯片开发存在的问题，以及计算机模块方案如何解决这些问题。

Harry 是 ECG 生产厂商 BestECG 的 CTO。BestECG 在其所在的商业区域和其他两个竞争公司竞争为当地的诊断实验室和医院提供 ECG 设备。现在诊断实验室和医院需要更加先进的设备，能够提供 3D 显示、实时数据采集、更快速的处理，并且尽可能延长电池工作时间。

为了实现这个目标，Harry 决定使用著名的半导体厂商的 GenX 处理器。GenX 处理器采用 14 nm 制造工艺，最高峰值时钟可达 1.2 GHz，支持多媒体，同时提供了多种功耗优化技术。这将会给 ECG 设备带来极大的性能提升以及低功耗。Harry 联系了厂商并订购 200 片 GenX 芯片。由于数量较低，Harry 不得不支付较为高昂的价格。然后，硬件工程师开始电路板开发和机械设计。于此同时，软件团队也开始将现有的应用程序移植到基于 GenX 的参考板上。数个软件组建需要从系统底层重新开发，移植过程持续了 8 个月左右。硬件原型在一个月后完成。接下来，所有的软件，包括应用、GUI、设备驱动和中间件，在实际的硬件上连同外设一并测试。经过一番修改，软件已经能够达到量产级别要求。硬件平台和外壳终于也都完成。项目最终花了大概 16 个月的时间完成。

最后，Harry 开始对整个产品进行医疗相关认证申请。整个团队，由 50 个在硬件、软件、机械设计方面有丰富经验的工程师组成，都效力于这个项目。包括薪资、原材料成本在内的项目开支报告至管理层。然而就在两周之后，BestECG 的一个竞争对手，发布了基于 GenX 处理器的 ECG 设备。产品收获了极好的市场反响，竞争对手的产品销量也快速增长。此时，Harry 感到十分不安，因为 BestECG 还需要至少两个月才能发布产品。BestECG 因此会失去巨大的市场份额。从项目概念到产品这 18 个月，已经花费了公司大量的资源。

Harry 意识到，接下来的产品需要在兼顾研发成本和风险的同时，必须加快上市时间。经一番调查，他发现计算机模块是实现其目标的最好的解决方案。他选择了韬睿（Toradex）作为其计算机模块的合作伙伴。

相比于基于芯片的开发，由于较低的终端产品销量，Harry 不得不以更高的价格采购关键的原件，例如 SoC、NAND等。如果使用计算机模块，由于他支付的整个平台的价格，其成本可以得到有效的优化。计算机模块厂商通过与半导体厂商之间大量的业务，能够利用规模经济，最终以较低的价格采购这些原件。计算机模块提供具有量产级别的操作系统、设备驱动和 BSP 的现成平台，Harry 只需要 20 人左右的团队来开发下一代 ECG 设备。BestECG 也可以使用 50 个工程师同时开发多个项目。软件团队负责应用和 GUI。硬件团队设计带有应用相关外设的载板。载板可以通过标准的接口，如 SODIMM，连接计算机模块。

总体来讲，Harry 能够更好得利用工程研发资源，同时开发多种 ECG 设备，因为同一块载板可以使用不同性能和价格的引脚兼容计算机模块。之前项目需要花费 18 到 20 个月的研发时间，现在只需要 10 到 12 月。 同时，未来产品潜在的成本也将改善。由于模块厂商提供的软硬件，已经经过其众多客户的各种嵌入式产品的测试，Harry 可以面对更少的回退问题。其所遇到的问题，绝大多数来自于软件整合和应用层。

除了控制成本，Harry 还能向其客户承诺产品的长生命周期。一旦计算机模块上的任何元件，例如RAM、SoC、NAND 等结束生命中期（EOL），计算机模块厂商能够确保这些硬件元件的平滑替换。因此，Harry 不必担心元件的停产。并且，引脚兼容的计算机模块，能够使得载板无需重新设计就能满足应用未来的要求。在同一块载板上，他可以通过插入基于不同处理器的模块，提高产品的性能。如果采用之前基于芯片的开发，这样的升级必须要求重新设计。

Harry 通过在其产品中使用计算机模块，解决了 OEM 关于产品长生命周期和低销量带来的困扰。而基于芯片的开发则很难解决这些问题。

**出于对客户隐私及其产品信息的保护，文中出现的名字、产品、商务、地点以及事件均由作者虚构的名称替代。任何有雷同的名字和事件，纯属巧合。

By Toradex Prakash Mohapatra