作者/ 林金龙 北京大学 软件与微电子学院(北京 102600)
摘要：本文从六个方面评论开源硬件及其对MCU工业的影响。
2016年是微操控器(MCU)开展40年，一起也是我国MCU开展30年。现在MCU现已运用到工业操控、家电和文娱设备等多个工业，仅MCU的产量就到达数百亿美元规划。近年来，智能设备、物联网(IoT)以及开源硬件的开展为MCU供给了新的开展机会。本文从六个方面评论开源硬件及其对MCU工业的影响。
从OHS2016看开源硬件开展
2009年开端每年举办的敞开硬件峰会(Open Hardware Summit, OHS)是开源硬件社区最重要的活动之一，常呈现一些对开源硬件开展有影响的事情。2009年在纽约举办的第一届峰会上，建立了敞开硬件规划联盟(Open Hardware and Design Alliance，OHANDA);2010年在纽约举办的第二届峰会上推出了开源硬件界说1.0草案;闻名的开源硬件项目Arduino开发团队，在2011年峰会上展现了相关效果，峰会后建立了开源硬件协会(Open Source Hardware Association，OSWA);2012年的纽约峰会上评论了开源硬件的商业方法。2013年纽约峰会注重开源硬件生态环境;2014年峰会移到罗马，初次脱离美国;2015年的峰会也从纽约移到了费城。
2016年峰会于10月7日在美国波特兰举办。这次峰会得到34家厂商的资助，图2中是首要资助商。这些厂商中包含开源硬件项目创立者，开发渠道和东西供给者，技能、出产以及法令等方面的服务者。其间包含Intel和Google这两家最具影响力的芯片和软件厂商。Intel积极参与并推进开源硬件活动，推出了兼容Arduino接口的Galileo板和开源IoT渠道Curie;Google创立了开源计算机项目。资助商中也有3D打印机、虚拟现实眼镜、医疗仪器等开源硬件项目创立者或产品供给商。别的，还有六家做网上PCB加工服务，两家做体系规划服务，一家做法令咨询服务。2016峰会上共有18个主题讲话或展现，其间有7个人的讲演评论开源硬件的一般性问题，如开源硬件的商场、生态体系、协作方法、开源硬件认证等;有六个开源硬件的运用，如用于老年人举动才能评测的开源医疗设备、开源乐器。最招引人的是由波特兰的一些航天爱好者创立的开源火箭项目，能够直接从网站下载材料，自己制作火箭。
从OHS2016标明，开源硬件运动正遭到愈来愈多的注重，许多的企业和爱好者不断参与其间，开源硬件产品逐步得到商场的认可与必定。
什么是开源硬件
开源硬件开端由黑客(hacker)们建议，旨在已有硬件渠道上添加新的功用或改动已有功用，后来逐步演化成一种产品开发方法、一种理念。
1997年，BrucePerens拟定了敞开硬件(Open Hardware)认证规矩，并注册了“Open Hardware”;2007年，Tucson业余无线电分组网(Tucson amateur packet radio，TAPR)授权了第一个开源硬件答应;2010年，发布了开源硬件界说OSHW1.0。2011年开源硬件协会建立(Open Source Hardware Association)。
依据OSHW1.0界说，开源硬件包含两个方面：(1)项目源文件向包含用户、其他制作商、其他规划商和出售商在内的一切人揭露;(2)经过答应证的方法向运用者敞开，不需求向开端规划者付出任何费用。现在的答应证版别现已到4.0(Attribution-ShareAlike 4.0 International)。
开源硬件要求揭露硬件规划和制作触及的一切源文件，包含硬件机械规划和加工图，原理以及电路规划图，元器材及材料清单，布线图，内核和固件代码，运用软件和运用接口库代码，开发东西。只需得到敞开的源文件，能够彻底仿制原有产品，或许改善产品。
开源硬件不只取得工业界的注重，也取得学术界的广泛注重。在ACM和IEEE两大学术论文数据库中以“OpenHardware” 和“OpenSourceHardware”为要害词检索到的论文数，与近年来学术界热门“DeepLearning”要害词相关的论文数适当。现在开源硬件项目有开源开发渠道和开源运用。开源运用触及的范畴广泛，如3D打印机、可穿戴设备、传感器和医疗设备等。
开源硬件将会像开源软件相同取得成功。它将渐渐地改动产品的生态，改动MCU或嵌入式产品开发方法。传统的产品开发方法从获取需求、规划开发、安排出产、彻底由企业自主安排。开源硬件产品将采纳社区式的开发方法。开源社区中，依据在产品构成进程中所发挥的效果，把参与者分为四类人物：建议者、开发者、出产者和运用者。建议者创立一个新的开源硬件项目并完结开端的原型开发;开发者对项目进行完善、改善和增强，并奉献于项目;出产者从创立者和开发者获取授权，制作产品并进行出售，运用者是产品的用户。
在社区中，不同的人物能够彼此转化，乃至能够多重人物集于一身。例如，用户能够运用开源材料和渠道，改善和扩展所运用开源产品的功用，成为开发者;用户又能够制作、出产乃至出售产品，转化成出产者。开源社区参与者能够经过出售产品，技能咨询，技能训练等方法取得收益。
开源硬件使群众参与产品的规划与改善，将进步产品的质量。别的，因为省去了开发本钱，缩短开发时刻，能够下降出产者制作产品的本钱。
开源硬件项目
现在开源硬件项目许多。开源我国社区列出了125个有影响的开源硬件开源软件项目，其间112项是开源硬件项目。开源硬件项目中有49项是开源硬件渠道，55项是开源硬件产品或运用，8项是开源CPU核。
开源硬件渠道中有最具代表性，也是最有影响力Arduino、Raspberry Pi、Beaglebone开发渠道，也有在此根底上的演化而来的Microduino、BananaPi、Kiwiboard等;开源硬件运用中包含Robotcup、OpenRAVE、OpenHAND、Pibot等机器人项目，RepRap、Mamba3D等3D打印机项目，PX4、Mikrokopter、Ardupilot无人机相关项目，Project_Olympus开源服务器项目，OpenBCI脑机交互项目，Axion开源开麦拉项目，Tabby开源轿车项目，等等，触及到工业操控、消费电子、医疗以及、通讯、计算机等范畴;8个开源软核分别为：OpenCore, OpenRisc, Espruino, LEON,RISC-V, GPLCPU, MIAOW, OpenHPI。
尽管现在开源项目中渠道所占的比重较大，但随着开源硬件运用项目添加，开源硬件产品掩盖的范畴以及规划将不断拓宽。产品将进入商场并得到用户承受，这也是开源硬件能否成功的要害。
开源硬件与MCU
开源硬件给MCU工业带来新的开展机会和更大的开展空间。在第三部分开源我国社区列出的112项开源项目中65个项目选用了MCU。例如：商场规划最大的Arduino，开端选用的处理器是Atmel公司的AVR系列处理器;机器人项目Pibot则选用Arduino作为中心操控板。选用MCU或根据开源MCU操控板完结开源硬件产品，是开源物联网设备、开源操控器及其他开源智能产品开发的趋势。
开源项目使根据MCU的产品开发变得愈加简略。
首要，简化产品开发进程。传统的开发进程是先有一个主意，然后做原理规划，再制版，一起在硬件上做软件开发，最终组成产品。在开源硬件环境下，开发进程彻底改动了。能够不做电路规划和完结，直接用开源的开发渠道，只需经过软件把主意完结，产品就出来了;也能够不做软件，直接修正硬件后运用现有软件完结新的产品。
其次，编程愈加便利。因为MCU品种繁多差异较大，运用前需求阅览庸俗的数据手册，把握IO及内部寄存器的运用，在程序中还要直接对寄存器等进行操作，费时吃力。开源硬件开发渠道将MCU底层操作封装成规范拜访接口，程序员能够不关心MCU的底层，进步程序开发功率。别的，一些开源硬件开发渠道，供给图形化的编程东西，如：ArduBlock，经过图符号的迁延就能够完结编程，十分简略。
最终，产品的完结愈加方便。开源硬件社区供给了丰厚的资源，直接运用这些资源能够节约开发时刻。
在开源硬件环境下，只会软件或只会硬件都能够完结自己的构思产品。乃至没有开发根底，只要构思，也能够完结自己的产品。开发门槛的下降，将招引更多的人完结构思，极大地添加产品的品种和数量，然后导致对MCU需求的增加。
开源硬件在我国
因为丰厚的人才资源、彻底的工业链、快速的加工服务，深圳现已成为全球创客的天堂。创客们会聚深圳，大部分开源硬件产品也在这儿出产，OHS2017也将在这儿举办。
深圳企业也积极参与开源硬件活动。矽递科技(SEEED)是一家专心于开源硬件服务的企业，其开发开源硬件套件，面向全球商场;并发布了Beaglebone Green开发渠道。SEEED也是在OHS2016上专题讲演的仅有我国企业。此外，深圳英蓓特也推行Raspberry Pi 和Beaglebone Balck开发渠道;深圳四博智联公司发布并保护Espduino项目等。
在其他当地开源硬件项目和产品也在蓬勃开展。上海朗译电子科技是国内出售Arduino开发板最多的企业之一;广州比派科技发布了Banana Pi开发渠道;北京美科科技发布了Microduino开源硬件渠道。
开源硬件现已引进各个层次的教育实践。浙江把Arduino练习引进中学教育活动;上海电子职业学校将开源硬件技能引进电子实训课程的教育实践;北京大学用开源硬件渠道进行嵌入式专业课程教育，并引导学生参与开源实践活动。训练组织现已开端根据开源硬件产品开发教导。
与美国比较开源硬件开展较迟，但因为人才、配套等方面的优势，以及政府的支撑，它将助力于我国工业的开展。
展望
开源硬件将来的开展的趋势包含三个方面：1.将来会完结产品的彻底开源，器材规划文件到产品的外形结构，一切材料彻底敞开;2.将来一定有真实的开源产品构成大规划的商场。3.产品的演化真实在社区中完结。
参考文献：
[1]Alicia Gibb.开源硬件DIY[M].机械工业出版社,2016
[2]OSHWA[R/OL].http://www.oshwa.org
[3]开源我国社区[R/OL].http://www.oschina.net/project/tag/396/open?lang=0&os=0&sort=time&p=6
本文来源于我国科技期刊《电子产品世界》2016年第11期第21页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。
