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Linux上位机开发实践（硬件设计的创新）

news 来源：原创 2025/6/30 18:08:26

很多同学都认为，现在的硬件电路设计都只是把soc芯片厂家demo改一改，做成板子给嵌入式软件工程师使用一下即可。如果真的这么来实施，那确实没有什么创新之处。只不过，芯片厂家在制定soc规格的时候，肯定是按照特定的应用、特定的市场去设计的。至于，这些芯片是不是最终真的去服务于这些市场，很多时候并不取决于生产厂家，而是取决于终端设计人员。

1、跨行业去使用soc

一些芯片驱动对于规格，有着严格的限定。因为这些限定也对应着不同的价格。比如说h264对应一个规格，h265对应一个规格；64m ddr对应一个规格，128m ddr对应一个规格；有mipi dsi输出对应一个规格，没有mipi dsi输出对应一个规格；支持2k camera是一个规格，支持4k camera是一个规格；单核cpu对应一个规格，多核cpu一个规格；usb 2.0对应一个规格，usb 3.0对应一个规格；单独编码属于一个规格，同时支持编、解码属于一个规格，诸如此类。

这些规格对于特定的市场可能是资源不足的，但是对于另外一个市场可能是绰绰有余的。以64m ddr的soc为例，这个规格的soc同时做camera解码和显示，可能做不了。但如果只是用来做工控、做qt，那却是绰绰有余。本来很多工控场景就是为了交互和显示使用，soc如果能内置ddr，不仅极大降低成本，还可以提高自己的竞争性。

2、通过总线扩展soc的外设

soc很多外设功能，有可能是原厂不支持的，比如说网络。遇到这种情况，就可以通过总线来进行解决。因为很多板子都支持usb，这种情况下，就可以添加usb读卡器、usb转有线网络模块、usb转无线网络模块来解决。这样本身soc可能不带网络，但是我们可以通过总线转换来解决。这个时候我们只要添加对应的设备驱动代码就可以了。既然是总线驱动，那么本身和soc关系不是很大。

类似的驱动还可以是spi、iic、sdio，都可以这么来进行处理。

3、通过扩展芯片来增加原来没有的功能

有些芯片本身具有很强的性价比，但是就因为缺少一些功能可能就要升级芯片，或者放弃使用。这个时候，我们可以通过外置芯片的方法，来拓展原来的soc驱动功能。比如原来gpio少，可以通过i2c+mcu芯片的方法来增加gpio；比如原来只有mipi，没有hdmi，这个时候可以通过添加mipi转hdmi芯片的方法来解决；再比如原来只有linux，没有办法做实时控制，这种情况下就可以外挂一个stm32芯片，port一个rtos即可；甚至于原来soc没有加密功能，那我们自己用mcu实现一个，这都是可以的。

4、想办法为cpu减负

很多时候，芯片厂商制定这么多规格，它的目的就是为了严格区分高、中、低市场。作为终端设计人员来说，如果真的这么去做，很容易被拿捏，自己的竞争力也会受到限制。所以，哪怕是作为电路设计人员来说，肯定要有降本思维。大部分时候可以选择一颗soc实现主要功能，不足的部分选择另一个芯片，这样才会有1+1>2的效果。

以cpu举例，很多算法都要求实时处理，这种情况下，对cpu的要求自然很高。但是一颗soc上面，是不是所有的资源都用到了呢，比如soc有没有gpu，有没有npu，有没有dsp，实在不行，能不能外挂一个fpga，甚至专门用zynq这样带有fpga的soc来处理呢，而不是一味地去找cpu频率高的soc。

还是以cpu举例来说，很多摄像头设备都有低延时要求，如果是常规思路，那么肯定要选择cpu频率高的、性能好的。但是cpu速率再高，也不可能有soc ip硬件加速的水平高。此时，如果能找到带硬件加速的soc，比多高频率的cpu都好使。

5、部分工作转到上位机来做

嵌入式设备性能再强，它和桌面pc还是有差距的。这种情况下，实在处理不过来，那就反其道行之。比如，下位机做基本处理，剩下来的工作交给上位机处理。或者直接下位机只负责收集数据，功能全部交给上位机来做，这也是可以的。没有必要片面地追求下位机的性能，那样的产品即使做出来、做稳定了，价格上面没有优势，也是很难卖出去的。