RISC-V

RISC-V 是以 RISC 為基礎的開放式標準 ISA。 與其他晶片設計不同的是，RISC-V 完全開源，並採用開放式架構，這表示，任何人皆可在各地製造 RISC-V 晶片，並且無需為此支付任何授權費。 然而，雖然 RISC-V 的核心開源，但可能還有其他非屬公共領域的附加元件和擴充項目。

RISC-V 板件：

• Sparkfun RED-V
• Digilent RVfpga

x86

用於 CISC 處理器且歷史最悠久的指令集架構系列之一。 x86 處理器系列始於 1970 年代後期，是 Intel 8 位微處理器的延伸品項，經過不斷調整和改進，成為當今市售電腦處理器中最常見的類型之一。 這些晶片通常用於筆記型電腦、桌上型電腦、工作站和超級電腦，專為發揮頂尖效能而打造。

• LattePanda x86 板件
• Udoo x86 板件

ARM

最初稱為 Advanced RISC Machines，但目前以 ARM 簡稱聲名遠播，涵蓋 Arm LTD 開發和授權的一系列 RISC 處理器。 由於功耗低、發熱量低，ARM 架構晶片如今遍佈全球的行動和可攜式裝置，如手機、平板電腦、一些筆記型電腦和其他低功耗裝置。

ARM 板件：

• STMicroelectronics NUCLEO
• STMicroelectronics IOT

評估板

針對那些初代原型或實驗，都有評估板可使用。 此板件的重點擺在相關積體電路 (IC)。 僅有最少量的元件即構成可行的電路。

電源通常透過外部電源和介面在板外供電。 通訊線路相當基本，僅有一個測試點介面，讓測試探針連接到電路路徑。

這些板件的重點擺在 IC 效能或功能的單一層面，並排除其他所有方面。 雖然簡單，但面積更大，可以提供空間來分隔 IC 或晶片的每一條線路，能讓設計人員準確地挑選要啟用或介接的電路。

開發板

實驗中的積體電路通常會將所有外部通訊線路分開，以便存取人員可用的介面和編程項，例如 USB 埠、排針座插槽或其他可插拔連接器。 電源由穩壓器或其他電源裝置在板上控制，因此開發人員能專注於核心晶片功能的實驗，而非電路的支援。

最常用的開發板系列通常可交叉相容其他製造商或產品系列，因此一個擴充板就可在多個裝置上重複使用。 Arduino 系列就是例子之一，其排針座插槽的排列已出現在其他製造商電路板上。

通常因為電路板尺寸較大且介面連接埠的排列較特殊，因此不適合直接介接終端應用電路板。

系統模組 (SoM)

讓專案從工作台邁向生產線的最後一步。 系統模組 (SoM) 是電路板中最重要的部分，會壓縮並以緊湊型式置入最小的空間中，以便直接整合到應用電路板上。

通常，SoM 的佔地面積非常小，最大的總面積通常只有幾平方英寸，並由表面黏著元件製成。 SoM 通常沒有任何人員可用的纜線連接埠或是其他介接方法。 事實上，大多數 SoM 都有一個開發平台，會將 SoM 直接放置在分接板上，供人員手動使用和實驗。

這些 SoM 可以直接焊接到電路板上，利用邊緣連接器介面 (如 RAM棒) 或透過堆疊夾層連接器連接。

在哪裡可以找到擴充板

擴充板會依據功能編列在不同的位置。 您通常可以在 配件 (開發板、套件、編程器) 以及 評估板 - 擴充板、子卡中找到這些板件。 具有無線通訊功能的擴充板也可能出現在 RF 評估和開發套件、板件頁面中。

Zephyr 即時作業系統

資料來源： Zephyr

Zephyr RTOS 是一款免費開源的即時作業系統，專為具有最少處理資源的連網嵌入式系統而設計，例如物聯網裝置和系統。

Zephyr RTOS 設計成適合嵌入式系統的小型精簡化作業系統內核和支援服務，最低硬體要求不到 8KB 的快閃記憶體式儲存空間和 5KB 的 RAM；Zephyr 可從感測器架構的小型節點延展並擴充到複雜的多核心系統，能夠適應其他作業系統太大或太複雜而無法採用的地方。

Zephyr RTOS 可以在多種不同架構的微控制器和微處理器上運行，架構涵蓋 32 位元 STM32 和 ARM系列的 Cortex 微控制器、以 RISC-V 為基礎的微控制器到功能齊全的 64 位元 x86 處理器，並且仍可執行相同的編譯軟體。 會將驅動程式和函式庫整合到硬體抽象層 (HAL) 中並以與硬體無關的方式進行編寫，因此應用程式碼可在不同的硬體平台上重複使用。

Zephyr RTOS 最受歡迎的特點之一在於靈活性和客製化能力，可滿足一系列終端應用和需求。 憑藉藍牙 5.3 和建構在原生內核概念中的原生 IP 堆疊等連接和網路功能，Zephyr RTOS 幾乎可以與任何感測器或網路中樞連接。

更獲得一些大型軟體和硬體開發商的支援，如 Analog Devices、Google、Nordic Semiconductor、NEXP 和 Meta。 Zephyr RTOS 專案是最受歡迎的開源 RTOS 專案之一。

可在 Windows、macOS 和 Linux 作業系統上獲得完整支援，並提供超過 2 年的長期支援版本。

Zephyr RTOS：

• SparkFun WRL-17354
• NXP MIMXRT1060-EVKB
• Nordic Semiconductor THINGY53
• Raspberry Pi SC0915

Zephyr RTOS 相容板件的完整清單：https://docs.zephyrproject.org/latest/boards/index.html

FreeRTOS：

• STMicroelectronics NUCLEO-L476RG
• Silicon Labs EFM32GG-STK3700
• Microchip Technology DM320003-3
• Infineon KITXMC13BOOT001TOBO1

FreeRTOS 相容系列的完整清單：https://www.freertos.org/RTOS_ports.html

核心尺寸

核心尺寸是指系統內數據匯流排的寬度。 核心的大小決定了在一個時脈週期內能處理的數據量。

大多數嵌入式系統採用 8 位元、16 位元或 32 位元架構，但電腦的微處理器目前運行 64 位元。

記憶體

大多數現代微控制器都在積體電路封裝中內建一定數量的記憶體和儲存空間。 每種類型的記憶體都有獨特用途。

• 快閃記憶體 - 用於程式記憶；這個位置可用來儲存系統運行用的程式碼。 這是一種非揮發性記憶體 (代表如果微控制器重置或斷電，也不會遭到抹除)。
• EEPROM – 用於資料記憶；通常用來保存組態設定。 這是一種非揮發性記憶體 (代表如果微控制器重置或斷電，也不會遭到抹除)。
• SRAM – 用於資料記憶。 這是一種揮發性記憶體 (代表如果微控制器重置或斷電，會遭到抹除)。

時脈來源

微控制器可能含有內部電阻電容電路振盪器 (RC 振盪器)，或需仰賴某種類型的外部頻率源來維持時間和週期的一致性。

• RC 振盪器 - 會受到溫度影響，且時脈訊號可能會變動 1% 至 5%。 也可用於有較慢頻率時序需求的應用 (例如，低頻類比數位轉換)。
• 晶體 - 常見於外部振盪器電路。 搭配時脈訊號具有優異的穩定性和精準度。 晶體振盪器通常以百萬分比 (PPM) 來測量變化，而非以百分比 (如 RC 振盪器)。
• 陶瓷諧振器的容差在百分之十的範圍內。
• 被動 RC 振盪器 - 雖然脫離微控制器後，溫度變化就會受到更好的控制，但仍需考量電源位準變化與電氣干擾所引起的差異，因為這是更進一步的衝擊，是讓外部振盪器準確度大幅降低的主因。

計時器

計時器可以計時到限值或是倒數至零。 微控制器上可以有多個計時器，包括通用計時器和監控設備定時器。 計時器通常會連接到主 CPU 時脈 (在規格書中通常標記為 HCLK)，並由預分頻器進行分頻。

通訊方式 (UART、SPI、I2C)

通訊生態系統 (QWiiC、STEMMA QT、Grove)

通用輸入與輸出 (GPIO)

通用輸入和輸出 (GPIO) 引腳能讓您與現實世界連結並與外部元件介接。 這些通常是 IC 封裝外部的可編程連接埠，可用來當作系統的輸入或輸出。

• 輸入 – 按鈕、致動器和感測器
• 輸出 – LED 燈、蜂鳴器、繼電器和顯示器

類比數位轉換器 (ADC)

為了更輕易與嵌入式系統的外部類比電路介接，大多數微控制器在封裝中具有一些基本的類比數位轉換器 (ADC) 電路。 儘管奈奎斯特定理指出，為了準確地重現純正弦波，採樣頻率必須是輸入訊號速率的兩倍。 更安全的做法是採用您要從來源擷取的最大頻率，然後將其乘以 10，以獲得採樣頻率。

注意：ADC 上的電壓可以與其他 IO 的工作電壓不同 (請參閱規格書瞭解詳情)。 最好注意這一點，以免 IO 燒毀。

在 Arduino 中輕鬆實現脈寬調變 (PWM)

脈寬調變（PWM）訊號基本上是一個方波，在導通（高）和關斷（低）狀態之間反覆切換。

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莫名其妙的单片机故障？请从这四个地方找原因

开发单片机 (MCU) 期间可能会遇到一些故障问题，尝试检查以下地方，可能会帮助您找出问题所在。

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微控制器 MCU 設計中的串列通訊問題

有時在 微控制器 MCU 設計中，你可能會在 UART、SPI、I2C、software-UART 等介面中遇到串列通信問題，這些問題通常與設計或執行運算中的意外錯誤有關，而不是晶片本身故障。

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改善低功耗 MCU 應用中的電流消耗

有時，在低功耗應用中處理高電流消耗可能會很麻煩，特別是微控制器（MCU）在低功耗應用設計中是一種較複雜的零件。

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淺談抖動 Jitter 現象

抖動的定義為 ： 數位訊號在有效的瞬時上偏離理想位置的短期變化。

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使用序列周邊介面簡化多個元件連接作業的原因及方法

序列周邊介面 (SPI) 具有使用簡便、成本低的優點，已成為連接微控制器、感測器和致動器等多個元件的常用介面。

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微處理器

微處理器單元 (MPU) 通常被視為系統的大腦。 這是一種積體電路 (IC)，含有程式碼執行、資料取得／發送到記憶體以及對資料進行數學運算的相關邏輯。

微處理器常用於伺服器、工作站、桌上型電腦和筆記型電腦。 為了充分發揮微處理器架構設計的威力，通常還會納入通用作業系統，而這也會進一步拉高對記憶體和儲存的需求。

儘管 MPU 的效能傑出，並且具有高時脈週期，但價格也比微控制器高得多。

若要使用微處理器，通常會查看插槽類型並尋找相容板件，因為板件就有內建通訊和記憶體管理晶片。

使用微處理器進行設計時，也務必瞭解指令集架構 (RISC-V、x86 和 ARM)。

微處理器用於何處？查看解答

• 伺服器
• 電腦，包括筆記型電腦
• 行動裝置
• 電玩主機

微控制器 (MCU)

雖然微控制器的性能低於微處理器，但內部整合更多系統，且價格更低。

微控制器通常含有處理電路、一定數量的快閃記憶體式儲存空間和用於處理的隨機存取記憶體 (RAM)。 此設計緊湊且高效，更含有一系列周邊介面電路 (如 GPIO 和 ADC)。

獨立微處理器通常運行 GPOS，而微控制器會運行 RTOS：即時作業系統 (RTOS)

微控制器用於何處？查看解答

• 自動販賣機
• 醫療用裝置
• 家電
• 機器人

ST Microelectronics 的 STM32 系列微控制器

ST Microelectronics 的 STM32 系列微控制器是最受歡迎的微控制器系列之一。 STM32 將 ARM 處理核心、快閃記憶體、靜態 RAM 以及多種周邊集結在一個封裝中，因此幾乎任何版本的 STM32 都能在眾多應用中靈活發揮。 第一代 STM32 於 2007 年推出，之後經歷了多次設計修訂。 在最新版本中，時脈速度範圍來到 48 MHZ 至 400 MHZ 以上，因此幾乎各種應用都有其適用的系列成員。

以下是第一代 STM32 微控制器的一些參考規格：

• 核心：32 位元單核心 ARM® Cortex®-M3，工作頻率 72 MHz。
• 連接性：CANbus、I²C、IrDA、LINbus、SPI、UART/USART、USB
• 數據轉換器：類比轉數位 - 10 通道 (12 位元解析度)
• 程式記憶體大小：64KB (64K x 8) 快閃記憶體
• RAM 大小： 20K x 8

Texas Instruments 的 MSP430 系列微控制器

Texas Instruments 的 MSP430 系列微控制器包含一系列低功耗、低成本的 16 位元微控制器。 自 1992 年推出後，MSP430 系列歷經不斷更新和改進，以整合 Texas Instruments 的最新技術，例如鐵磁記憶體 (FRAM) 和其他周邊裝置。 MSP430 更針對工業環境進行最佳化，雖然可能不具備所有現代化功能，但憑藉低功耗和穩定性，還是在合適的應用中廣受採用。

以下是第三代低功耗款式的一些參考規格：

• 核心：16 位元 MSP430 CPU16，工作頻率 16MHz。
• 連接性：I²C、SPI、USI 通道
• 數據轉換器：類比轉數位 - 8 通道 (10 位元解析度)
• 程式記憶體大小：8KB (8K x 8) 快閃記憶體
• RAM 大小：256 x 8

Microchip Technology 的 ATMEGA328 系列微控制器

Microchip 的 ATMEGA328 系列微控制器仍然是非常受歡迎的 8 位元微控制器系列，適合更注重簡便性、低功耗與低成本多於原始運算能力的應用。 具有 20 MHz 時脈速度、32 KB 快閃記憶體和 2 KB 靜態 RAM。

ATMEGA328 系列在需要簡易型 8 位元微控制器的應用中大有斬獲，因此不會面臨更進階機型的複雜性或成本。 也因此超過 20 多年來，這一直是 Arduino 開發板的核心。

以下是第一代 ATMEGA328 微控制器的一些代表性規格：

• 核心：8 位元 AVR，工作頻率 20 MHz。
• 連接性：I²C、SPI、UART/USART
• 數據轉換器：類比轉數位 - 6 通道 (10 位元解析度)
• 程式記憶體大小：32KB (16K x 16) 快閃記憶體
• RAM 大小：2K x 8

使用 Texas Instruments LaunchPad 進行電路內燒錄

使用 Texas Instruments MSP430G2553 和 MSP-EXP430G2ET LaunchPad 套件進行電路內燒錄。

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利用 C 語言開始使用 Raspberry Pi Pico 多核心微控制器板

使用適用於 RP2040 MCU 的 Raspberry Pi Pico 開發板，開發人員就可快速啟動並運行應用。

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使用 STM32 控制 NeoPixel

目前，例如 Arduino 和 Feather 等高階開發平台已經提供了出色的支援，可以通過易於使用的程式庫和普遍使用的示例程式碼與 NeoPixel LEDs 、燈條 、矩陣等相連接。

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在 STM32 上輕鬆使用 printf 函數

除了利用閃爍著 LED 外，向序列控制台發送列印資訊可能是除錯嵌入式專案時最簡單、最直接且最常用的技術。

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使用 CircuitPython 透過微控制器進行快速原型製作和開發所需的基本知識

Adafruit 的 CircuitPython 讓日漸普遍的 Python 編程語言用於低廉的嵌入式微控制器開發板。

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Microchip PIC18 到 PIC24 的遷移

您是否正式考慮擴展您的 MCU 產品設計，還是只是想升級到 16bit PIC24 MCU ？

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打造更高效的智慧型裝置：第 1 部 – 採用 MCU 和 PMIC 的低功率設計

進階 MCU 和 PMIC 為新一代智慧產品提供所需的基礎，迎合使用者的期望。

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使用 C2000 即時 MCU 開發設計經濟、高能效的 EV 馬達電源控制設計

使用 C2000 系列即時 MCU 及支援工具和公版設計，設計人員可以快速高效地實作 EV 和 HEV 電源控制設計。

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透過 Renesas 的 RA 產品系列，開始使用開放原始碼軟體

在獲得良好支援的平台上使用開放原始碼軟體進行開發，可消除開放原始碼風險並加快開發過程。

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數位訊號處理器 (DSP) / 數位訊號控制器 (DSC)

數位訊號處理器 (DSP) 屬於嵌入式微處理器，專為需要高速數位訊號處理的應用而設計，例如音訊、視訊或即時定位處理。 通常，DSP 晶片具有高解析度的類比數位轉換器 (ADC) 和數位類比轉換器 (DAC)，再搭配可由開發人員依據應用進行編程的數位濾波功能。

數位訊號控制器 (DSC) 可以視為數位訊號處理器 (DSP) 和微控制器之間的專用混合體。

DSC 通常含有微控制器中的功能，例如監控設備計時器、脈寬調便通道，以及使用低階語言 (如 C 程式設計語言或原生硬體組譯語言) 進行編程的能力。

數位訊號控制器還會納入 DSP 的核心架構和功能，例如強大的類比數位轉換器通道、數據轉移矩陣和有限脈衝回應濾波器的實作，這在大多數 MCU 功能中並不常見。

如何提高個人擴音輔具 (PSAP) 的效能和效率

若要提升 PSAP 的效能，可使用 MAX98050 等進階編解碼器產生的抗雜訊訊號來減輕梳狀效應。

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如何運用立即可用的解決方案來加速開發精密的佔位監測設計

設計人員運用立即可用的解決方案快速實作佔位監測；該解決方案以在低功率數位訊號處理器上執行的自行研發演算法為基礎。

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ADI Visual DSP++ 許可證

ADI 的 VDSP-SHARC-PC-FULL 是一款支援 SHARC 處理器的 Visual DSP++ 軟體開發環境。

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如何使用數位訊號控制器打造更好的汽車和電動運具系統

開發人員可以使用一系列數位訊號控制器，針對汽車和電動運具系統快速地實作更有效的設計。

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如何使用 DSC 和 MCU 確保嵌入式系統安全

將安全 IC 與高效能 DSC 和低功率 MCU 結合使用，達到有效率的嵌入式系統安全平台。

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如何整合 GaN 功率級達到高效的電池供電式 BLDC 馬達推進系統

設計人員可使用晶片與套件快速實作 GaN 架構的 BLDC 馬達驅動器，讓電池供電的應用展現高效運作。

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現場可編程閘陣列 (FPGA)

現場可編程閘陣列 (FPGA) 是一種半導體裝置，以一組可配置邏輯塊 (CLB) 為基礎，再連接使用者可編程互連元件。 這些 CLB 和之間的連接可重新編程，因此能配合應用並在出廠後添加功能。

FPGA 具有堅固結構和快速的運算速度，因此對嚴峻環境或因太昂貴而無法安裝更多專用積體電路 (ASIC) 的應用來說非常有吸引力。

由於採用靜態隨機存取記憶體 (SRAM)，因此大多數 FPGA 都可多次重新編程，但也有提供一次性編程 (OTP) 的選擇。

與其他嵌入式選擇相比，FPGA 的單位價格通常更高。 此外，開發板有時也需要專用軟體。

FPGA 用於何處？查看解答

• 網路設備
• 手機訊號塔的訊號處理
• 汽車視覺系統
• 國防導引系統

軟體核心與硬體核心 FPGA 為何？查看解答

硬體核心 FPGA 含有一個固定／靜態微處理器單元 (MPU)。 因此可達到更快、更高效能的處理器。 硬體核心處理器無法重新配置 (因為是預定義的矽元件)。

軟體核心 FPGA 的處理器則是用 FPGA 架構實作。 比起硬體核心 FPGA，通常運作速度較慢、功耗更高且尺寸更大。 然而可重新配置，因此能配合更多客製化需求。

Intel® Quartus®、Questa® 和 Nios® II 軟體安裝和授權

我們常被問到如何安裝和授權 Quartus®、Questa® 和 Nios® II 軟體。

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First-Word Fall-Through (FWFT) 讀取操作

當查看 Xilinx 的 Kintex-7 FPGA 記憶體資源時，您會發現其 FIFO 產生器支援兩種讀取選項模式，分別是「標準讀取操作」和 「FWFT 讀取操作」。

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如何使用適用於安全與連線硬式即時系統的 FPGA SoC

採用配備 RISC-V MCU 子系統 (支援 Linux) 的 FPGA SoC 建構安全即時與安全關鍵系統。

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為何以及如何使用將 Efinix FPGA 實現人工智慧／機器學習成像 — 第 1 篇：快速入門

使用 Efinix FPGA 和相關的開發板，設計人員可以快速開發和部署人工智慧／機器學習成像應用。

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Fundamentals of FPGAs: What Are FPGAs and Why Are They Needed?

Optimal design solutions are often provided by FPGAs, combinations of processors and FPGAs, or by FPGAs that boast internal processor cores.

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使用 Efinix 的 Quantum 架構 FPGA，實作低功率、高效能的邊緣運算

使用 Efinix 的 Quantum 架構 FPGA，在 AI、ML 和影像處理的邊緣運算實作中達到更高的功率-效能-面積。

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FPGA 基礎知識 – 第 5 篇：Intel (Altera) 的 FPGA 使用入門

開發人員在大量應用中可以仰賴 Intel (Altera) 的 FPGA 和其他可編程元件。

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FPGA 基礎知識 – 第 4 篇：Xilinx 的 FPGA 入門

無論是資料中心、航太乃至消費性產品，開發人員可以在各種各樣的應用中使用 Xilinx 的 FPGA 及其他可編程元件。

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單板電腦 (SBC)

單板電腦 (SBC) 以緊湊的外形提供運算能力和處理速度。 顧名思義，SBC 是以微處理器為基礎的完整電腦，尺寸經過縮小並壓縮到單一電路板上，單邊尺寸通常只有幾英寸。

除了常見的 ARM 或 x86 架構微處理器核心外，這些機板通常會運行完整的通用作業系統 (GPOS)，最常見的是 Linux 發行版；但也有其他機板可運行 Android 行動裝置作業系統或 Windows 10 /11 作業系統。

由於尺寸小，通常無法與現代桌上型電腦或工作站競爭，但有些較新推出的機板仍可達到最高 1 GHz 的時脈速度並配備最多 8 GB 的 RAM 記憶體

SBC 憑藉低價位和運算能力，因此在眾多應用中相當具有吸引力，從教育、創客空間到工業和航太應用都包括在內。 提供多種電路板尺寸和介面選項，因此必然會有適合您應用的某種外形尺寸 SBC。

SBC 缺點

雖然是強大且靈活的機板，但將 SBC 放入您的專案之前，需要考量幾個缺點。

首先，大多數 SBC 並非可輕鬆隨插即用的平台，而且需要經過設置流程，通常需要外部電腦才可完整設置，且需從外部來源安裝作業系統軟體。

還有幾個周邊也要納入考量，包括通常要另外購買顯示器、鍵盤、外部儲存裝置、足夠的電源和電纜。

快速將機械視覺添加到工業系統中即可提升工廠的安全性和生產力。

具有物體深度感測功能的機械視覺，可輕鬆添加到工業系統中，即可提升安全性、生產力與效率。

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單板電腦

單板電腦 (SBC) 為您的 IoT 應用提供乙太網路、Wi-Fi 等所需連接能力。 立即瀏覽 DigiKey 豐富的 SBC 品項！

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Raspberry Pi 多功能擴展板

DigiKey 上的 Raspberry Pi 多功能擴展板的類型 作為官方 Raspberry Pi 基金會的供應商，DigiKey 擁有 Raspberry Pi 全系列的材料和系統配件。

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為 Raspberry Pi 3 單板計算機 ( SBC ) 供電

Raspberry Pi 3 單板計算機 ( SBC ) 可由 Micro USB 電源供電，該電源在 5V 電壓下可為 Pi 3 Model B 型產品提供最低 2A 電流，或者為功率更低的前代產品提供 700mA 電流。

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將微控制器開發板當作單板電腦使用

如果事先已做適當選擇並經過 QA 測試，便能在工業應用中使用微控制器開發板。

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使用單板電腦打造 IIoT 邊緣運算平台

單板電腦 (SBC) 能夠在邊緣提供強大的處理效能，但設計人員需要知道如何選擇並應用最佳的解決方案。

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