中国能否催生像Arduino和RISC-V这样的开源硬件创新？

以开源单片机开发板著称的Arduino在今年的CES上发布了其针对工业物联网应用的最新开发板Portenta H7，它采用MKR外形尺寸，支持WiFi和蓝牙无线连接，并配有USB-C外设接口。其核心处理器是来自ST的STM32H747，这款双核微处理器集成了工作频率为480MHz的Cortex-M7内核，以及240MHz的Cortex-M4内核。基于Arm Pelion物联网技术，Arduino Portenta H7具有高性能、低功耗和宽温度范围等特性，售价仅100美元，使其特别适合机器学习/AI、马达控制、人机交互、计算机视觉、IoT网关以及边缘计算等新兴应用。软件方面，它可以支持Linux、Mbed OS及其它嵌入式实时操作系统，以及TensorFlow Lite、JavaScript、Python、MicroPython和Arduino等语言和标准库。

Arduino起源于2005年意大利Ivrea交互设计学院的一个学生项目，最初是想为初学者和专业人士开发一种通过传感器和致动器可以与周围环境交互的低成本且易操作的设备。早期的开发板Arduino Uno配备一个RS-232串行接口，内置Atmel ATmega8微控制器。现在的MKR版本是在罗马创客节(Maker Faire)上发布的，除了外形尺寸改为67.64 × 25 mm外，其内置的无线连接和其它特性特别适合物联网和工业应用市场。Arduino现已吸引数千家公司参与开发和应用，全球用户有数百万，成为开源硬件创新的典范。

Linux、Apache、MySQL，甚至Android等开源软件已经被科技行业所熟悉，但开源硬件是否也可以像软件一样流行呢？Arduino还只是开发板，芯片设计是否也可以采用开源的模式呢？RISC-V的流行给出了肯定的答案。

RISC-V最初起源于加州大学伯克利分校，是一个开放的计算机指令集架构(ISA)，其基础指令只有几十条，比x86和Arm架构要精简很多。封闭且授权昂贵的x86和Arm架构分别主导了PC/服务器市场和智能手机市场，但在新兴的AI和IoT市场却难以满足低功耗、小尺寸和碎片化的要求。RISC-V作为一个开源、开放，甚至免费的ISA及芯片设计模式，为开源硬件带来一股清新的力量。

SiFive是由RISC-V发起团队创办的芯片设计公司，其最新发布的SiFive Learn Inventor是一款基于RISC-V芯片的IoT开发板，已经获得亚马逊AWS云平台的认证。亚马逊FreeRTOS实时操作系统现已完全支持RISC-V，并提供一系列免费和开源的开发软件包。

SiFive的这款IoT开发板采用SiFive的150 MHz FE310 SoC，内置WiFi和蓝牙连接功能，并提供了多种接口和传感器，比如加速计、温度计、指南针和周围光亮监测等。它为开发者采用RISC-V来开发物联网设备提供了一个低门槛的切入点，必将推动更多接入AWS云平台的智能设备采用和支持RISC-V。

RISC-V也受到了中国半导体行业的热情拥抱，从阿里平头哥到华为海思，再到紫光展锐和兆易创新，以及RISC-V初创公司芯来科技和优矽科技等，对标Arm Cortex M系列和A系列的RISC-V处理器内核和芯片开始出现在新兴的AIoT应用市场。我们相信2020年将会出现更多基于RISC-V的硬件创新和新兴应用，这也将带动中国高校微电子专业和芯片设计行业更多人参与到这一开放、开源的硬件创新浪潮中。

从Arduino和RISC-V的发展来看，起源于高校的研究项目，采用开源模式快速扩散，吸引更多的开发者参与到开源社区，并通过成立公司来带动开源项目的技术创新和商业化，从而进入主流市场和专业应用领域。这样的创新模式是成功的，值得未来的硬件创新人士和公司借鉴学习。

责编：Amy Guan

本文为《电子工程专辑》2020年2月刊杂志文章，版权所有，禁止转载。点击申请免费杂志订阅