芯片、模组、开发板以及业余爱好者如何选择

芯片

芯片又称为集成电路（Integrated Circuit，IC），处理器是一种芯片，CPU 一种处理器[1]。

通常我们看到的芯片是经过封装的，目前主流的封装类型有 SOP 、 QFN 、 BGA 三种[2][3]。下面会展示经过不同方式封装的芯片。

中央处理器

中央处理器（Central Processing Unit，CPU）是一种芯片。

下图是经过 DIP 封装的 Intel 8086 CPU。

图 1：Intel 8086 CPU

单片机

单片机又称为微控制单元（MicroController Unit，MCU），在处理器的基础上集成了 ROM、RAM、计数器等芯片。单片机也是芯片。

例如下图是经过 QFN 封装后的 ESP32 MCU[4]：

图 2：ESP32 的正面和背面

ESP 32 的内部[5]：

图 3：ESP32 的内部

可以看到 ESP32 使用的是 Xtensa 的 32 位处理器[6]，内部含有 448KB ROM 和 520KB RAM。

虽然 ESP32 支持 WiFi 和蓝牙，但这个芯片本身并不能直接发送 WiFi 和蓝牙信号。

模组

模组由芯片和外围设备组成。例如 ESP32-WROOM-32 模组[7]：

图 4：ESP32-WROOM-32 模组的正面和背面

ESP32-WROOM-32 模组在 ESP32 芯片的基础上添加了 4MB 的闪存（Flash） 、 MIFA 天线[8][9]（发送蓝牙和 WiFi 信号）、 40 MHz 晶振等等[10]。

顺便提一句，模组顶部的那个弯弯曲曲的就是 MIFA 天线（板载天线）。另一种模组 ESP32-WROOM-32U 使用的是 U.FL 天线，如下图右上角是一个 U.FL 天线座，使用时需要接上一条天线。

图 5：ESP32-WROOM-32U 模组的正面

可以直接把程序通过串口写入模组，不过需要自己买 USB 转串口工具。

开发板

开发版主要是用于开发测试，测试完毕后再换成模组，将模组集成到最终的线路板上。

开发板通常添加了 USB 转串口编程接口（也可用于供电）、按钮、LED 灯等组件。

下图是 ESP32 DevKitC V4 开发板[11]：

图 6：ESP32 DevKitC V4 开发板的正面

业余爱好者如何选择

对于只是自己做点东西玩的非专业人士，最好一开始就买开发板，不要因为模组体积小就选择它。

选开发板至少有以下几个好处：

1. 不用自己买 USB 转串口工具，只要有 USB 线就行了
   而且就算自己买了 USB 转串口工具，还需要面对选择引脚高低电平表示下载模式（刷入固件）还是工作模式。
   开发板上有按键可以完成这种切换，例如 ESP32 DevKitC V4 开发板的 Boot Button。
2. 买模块的时候可能买到只有少数几个 GPIO 引脚的模组。
   GPIO 比较麻烦的一点是在使用时需要先选择 IO 引脚，例如选择 5，那就是让 GPIO = IO5。
   上面的 ESP32-WROOM-32 模组的背面可以看到有多个 IO 引线，不需要像 GPIO 那样还需要先选择。
3. 网络上大多数教程都基于开发板

总的来说，最主要的还是避免因各种麻烦让信心受到打击。等做出一些东西后，再考虑自制 PCB 板放模组，缩小体积。

参考

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[1]: https://blog.csdn.net/weixin_41939983/article/details/105893225 (半导体元件、芯片、处理器、CPU、MCU的区别)
[2]: http://www.openpcba.com/web/contents/get?id=278 (BGA、QFN、SOP，不同封装，怎么使用？-燚智能硬件开发周教授)
[3]: https://blog.csdn.net/LEON1741/article/details/104783084 (浅谈各种常见的芯片封装技术DIP/SOP/QFP/PGA/BGA)
[4]: https://blog.csdn.net/wangyx1234/article/details/107300913 (芯片、模组、开发板的区别与联系-结合ESP32浅谈)
[5]: https://www.espressif.com/sites/default/files/documentation/esp32_datasheet_cn.pdf (ESP32 系列芯片 技术规格书)
[6]: https://blog.csdn.net/whatday/article/details/87268727 (XTENSA处理器介绍)
[7]: https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/zh_CN/latest/esp32/hw-reference/modules-and-boards.html#esp32-wroom-32 (ESP32 系列模组和开发板)
[8]: https://blog.csdn.net/ASKLW/article/details/99687718 (PCB天线知识)
[9]: https://www.cypress.com/file/437221/download (天线设计和射频布局指南)
[10]: https://www.espressif.com/sites/default/files/documentation/esp32-wroom-32_datasheet_cn.pdf (ESP32­-WROOM­-32 技术规格书)
[11]: https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/zh_CN/latest/esp32/hw-reference/esp32/get-started-devkitc.html#id5 (ESP32-DevKitC V4 入门指南)