NexSim:下一代电子原型验证工具链

我自中学时期开始接触嵌入式开发与硬件设计截今为止已经过去7年时光, 但我总是忍俊不禁的思考下面一系列问题: 为什么我们必须先画电路,再写固件? 为什么硬件原型不能自动随着代码成形? 为什么不能像写前端一样,一边写代码,一边看到硬件行为? 这个过程漫长、昂贵,对初学者也非常不友好。 而软件世界早已不同

我自中学时期开始接触嵌入式开发与硬件设计截今为止已经过去7年时光,

但我总是忍俊不禁的思考下面一系列问题:

为什么我们必须先画电路,再写固件?

为什么硬件原型不能自动随着代码成形?

为什么不能像写前端一样,一边写代码,一边看到硬件行为?

这个过程漫长、昂贵,对初学者也非常不友好。

而软件世界早已不同。前端开发者可以一边敲代码,一边实时看到页面更新;数据科学家可以在 Notebook 中实时运行和验证结果;甚至 AI 工程已经实现“写代码 → 运行 → 即时可视化”的闭环。

为什么电子工程不能拥有同样的体验?

这公平吗?——不公平!

这对吗?——这不对!

这old school吗?——太old school了!

在新的时代我们需要不是下一个新的EDA,

不是一种新的IDE范式(Cursor,PlatformIO)

更不是一个新的仿真工具

而这,

正是 NexSim 想解决的问题。

带着这些问题,NexSim EE的设计逐渐清晰——

NexSim 的定位很明确:

它是一个 电子原型验证工具(Electronic Prototyping Toolchain)

它由两部分构成:

  • NexSim Flow Editor(软件端):电路编辑器 + MCU 仿真 + 云端 IDE

  • NexSim Modules(硬件端):模块化实体平台 + 实体仪器系统

两者共同构成了一个“随时随地做电子实验”的完整生态。

NexSim Flow Editor:电子工作流的重新组织

传统 工作流 的逻辑是:

先画电路,再写固件,再焊板,再调试。

而 NexSim Flow Editor 的设计理念则完全相反:

先写固件,再让电路随着代码如呼吸般自然成形。

NexSim Flow Editor 不是传统意义上的 EDA,它的核心理念是:

代码驱动原型(Code-Driven Prototyping)

也就是说:

  • 你写代码的同时,

  • NexSim 的仿真 MCU 在网页里实时运行,

  • 电路行为被实时模拟,

  • 设备、引脚、波形随代码逻辑即时更新

你的原型不再依赖“画完整电路 → 焊板 → 烧录 → 调试”这条冗长路径。
而是:

写代码 → 搭电路 → 立刻验证 → 原型自动成形

随后可以导出能编辑的LCEDA/KICAD PCB 工程文件与代码框架

这是一种完全和传统 EDA 反过来的 WorkFlow。

修复了地球online开发与产品互相抡键盘打架的bug。(划掉,哎嘿)

(17 封私信 / 36 条消息) 程序员暴打产品经理,一个需求引发的血案 - 知乎

Flow Editor 是一个集成了电路编辑、MCU 仿真和代码编写的三合一系统:

  • 拖拽式电路组件(如MCU、传感器、LED、按钮、屏幕等模块)

  • 自动生成模板代码

  • 仿真引擎实时运行 MCU 代码

  • 引脚状态、波形、外围设备行为实时可见

  • 支持 AVR、ARM、RISC-V 等 MCU 仿真

  • 浏览器原生 IDE(基于Monaco打造)

  • 热加载固件,无需编译环境配置

  • 连接虚拟 osc/LA 等仿真仪表

这让电子原型开发变成一种近似“前端开发”的体验:
边写代码,边看到电路行为,边验证逻辑。

它是一种完全不同的电子产品开发方式。

仿真仪器系统:在浏览器里开一间“虚拟实验室”

Flow Editor 内置了一套完整的“仿真仪器”,用于观察仿真电路和 MCU 行为。

包括:

虚拟数字示波器

用于查看模拟电压波形、时基、触发和多通道行为。

虚拟逻辑分析仪

可监听仿真中的数字信号,并进行 I²C/SPI/UART 等协议解码。

虚拟电源

模拟不同供电条件、欠压行为、纹波等情况。

虚拟万用表

用于测量仿真电压、电流、电阻等属性,
对初学者来说是非常直观的“仪表入门”工具。

以及更多类型的虚拟仪器(and more...),
全部运行在仿真层,不涉及任何实体硬件。

它们为开发者提供了一个“零风险、零成本”的电子实验环境,
也让工程师能够迅速验证算法、驱动和协议逻辑。

这些仪表仪器全部运行在仿真层,不涉及任何实体硬件。


它们为开发者提供了一个“零风险、零成本”的电子实验环境,也让工程师能够迅速验证算法与驱动协议逻辑。

虚实混合仿真(Hybrid Simulation):让代码真正触碰现实世界

更重要的是,NexSim 并不仅仅停留在虚拟世界,我们在系统中打通了 虚拟与实体硬件

  • 虚拟 MCU 可以读取真实传感器的数据

  • 真实 MCU 可以去驱动网页里的虚拟屏幕和虚拟外设

也就是说,虚实混合仿真(Hybrid Simulation) 在 NexSim 中是双向互通的。

这会带来什么可能性?

  • 你在网页里写的代码,可以真实地读到温度、光线、声音等环境数据;

  • 你手上的真 MCU,可以点亮浏览器里模拟的 OLED、WS2812 灯带;

  • 工程师可以在没有焊接任何正式 PCB 的情况下,快速验证驱动库与通信协议;

  • 你可以边写边做原型,不必囤一堆模块、焊一堆板子。

这些,都是从软件世界“窃过来”的开发体验。

而上面说的这一切,还只是 NexSim 的“软件半边天”。

NexSim Modules:把电子实验室塞进一个模块化硬件平台

NexSim 的另一半,是我正在打造的 硬件原型平台 Nex-Modules

它基于 ARM 单板机,采用高度模块化的结构:
传感器、LED、按钮、电机、显示器……
所有模块都支持热插拔,插上就能用。

NexSim 可以部署在自研的 Nex-Modules 平台上,
系统整体由 ARM 单板机 + 可插拔模块构成。

一句话概括就是:

“将整个电子实验室装在书包里,一拎就走。”

我们的目标,是把一个完整的电子实验室压缩进浏览器,
或者压缩进一个可以塞进书包的小型 ARM 开发机。

随时随地,只要打开网页,你就能做电路实验、写代码、验证想法。

NexSim Modules(硬件生态)

模块化硬件系统,全部可热插拔:

模块类型

  • 传感器模块:温度、湿度、光照、IMU、距离、气体等

  • 处理器模块:MCU,SOC等

  • IO 模块:LED、按钮、电机、蜂鸣器

  • 仪器模块:数字示波器、逻辑分析仪、可调电源

  • 调试模块:GDB / J-Link / DAPLink / JTAG / SWD

  • 工具模块:JBC 焊台控制、电桥测量、I²C/SPI/UART 协议分析

除此之外,还有一个非常重要的设计:

NexSim 使用完全开放的社区协议,
任何人都可以基于它设计自己的模块,
为这个生态扩展更多可能。

HDAL(硬件抽象层)保证所有模块“插上就能认”,
无需为每块新模块去改一遍软件。

仪器模块:浏览器里的“实体实验台”

实体仪器模块主要包括:

  • 数字示波器

  • 逻辑分析仪

  • 可调电源

  • 电桥

  • 万用表等

交互方式不是传统的“USB 外接软件”,而是:

插上模块 → Nex-Modules 识别 → 浏览器自动出现对应的仪器面板。

以示波器模块为例,界面会显示:

  • 通道数量

  • 时基

  • 触发模式

  • 电压档位等

所有这些与真实示波器的操作逻辑一致,
但呈现方式搬到了网页里。

模块热插拔时,浏览器 UI 会自动刷新,方便课堂、教学和实验快速切换。


调试模块:在浏览器里调 MCU

调试模块包括但不限于:

  • J-Link

  • DAPLink

  • JTAG / SWD

  • GDB Server

插入调试模块后,浏览器中会自动出现调试面板,支持:

  • 单步调试

  • 查看寄存器

  • Flash 烧录

  • 变量查看

  • 断点设置

  • 调用栈

  • 内存窗口

整体体验非常接近 VSCode / Keil,但你不需要安装任何本地软件——
只要打开浏览器。


工具模块:把实验室常用工具数字化

工具模块则负责把一些“实验室常用但分散的工具”整体收拢到 NexSim 体系中。

焊台控制模块

  • 浏览器实时查看加热曲线

  • 调节目标温度

  • 记录使用曲线

  • 非常适合教学或工艺研究使用

电桥测量模块

  • 测量实体电阻、电容、电感及质量因子

  • 结果直接显示在网页中

  • 还可以与虚拟电路联动,例如:

    • 实测一个电阻为 322.5 Ω

    • 一键把 NexSim Flow Editor 中对应元件从 300 Ω 更新为 322.5 Ω

协议分析模块

  • 监听真实 I²C / SPI / UART 总线报文

  • 也可以监听虚拟 MCU 的总线报文

  • 在同一时间轴中进行对比

  • 自动对齐时序、解码寄存器读写、标记差异

这是一个非常强大的验证功能:

“仿真驱动库” 与 “真实驱动库” 的输出是否一致?
一眼就能看出来。

这些工具,使实体原型验证过程更加系统化、可视化,
也让 NexSim 更接近真正的工程生产环境。

尾声:把实验室搬进浏览器,把原型塞进书包

NexSim 的最终目标很简单,却也颇具野心:

让电子实验变得像写代码一样轻松与直观。
把实验室搬进浏览器。
把原型平台塞进书包。
让更多人以更低门槛进入电子世界。

它不是 EDA,也不是单纯的仿真器,更不是某种教学玩具。
它是一条贯穿代码、电路、仿真、仪器、调试与实体原型的完整链路。

一个真正面向未来的电子原型验证体系。

欢迎您的贡献!🎉

开源地址:https://github.com/Yinglanxing/Nexsim

YinglanCat/NexSim

官网:

nexsim-ee.cn(建设中,暂未开放)

LICENSED UNDER CC BY-NC-SA 4.0
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