引論：我們?yōu)槟砹?3篇嵌入式產(chǎn)品設(shè)計范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。
篇1
在對機械產(chǎn)品設(shè)計進行的數(shù)據(jù)管理中，有大量的產(chǎn)品開發(fā)信息需要保存下來，但這些數(shù)據(jù)管理并沒有形成系統(tǒng)管理，查找起來有一定困難，因此對產(chǎn)品設(shè)計的再利用率也隨之降低，怎樣才能對紛繁復(fù)雜的產(chǎn)品設(shè)計進行快捷式的查詢管理呢？相關(guān)人士在設(shè)計配置，設(shè)計規(guī)則等方面，提出了可以進行嵌入式服務(wù)的管理機制，這是一種由被動變主動的知識規(guī)則化配置，可以提高機械產(chǎn)品設(shè)計的重用率，相較于推送式的管理辦法，嵌入式能夠更及時準(zhǔn)確地提供所需知識。
1 產(chǎn)品設(shè)計的四要素分析
通過對產(chǎn)品實際設(shè)計中典型特征的研究與分析，我們可以從以下五個方面進行總結(jié)：
1.1 設(shè)計知識的多源性
從產(chǎn)品設(shè)計角度看，設(shè)計知識的來源具有多樣性，它可以是設(shè)計規(guī)范、計算機程序、產(chǎn)品模型、或設(shè)計經(jīng)驗、仿真試驗、客戶反饋等等，等諸如此類的信息還有很多很多，由此可見，設(shè)計知識的多源性。
1.2 設(shè)計知識的人員相關(guān)性
在產(chǎn)品設(shè)計過程中，設(shè)計知識會隨著人的變化而變化，無論是設(shè)計規(guī)范，還是設(shè)計經(jīng)驗，都是從零開始，從無到有的，而在這一過程中，應(yīng)用也好，存儲也好，產(chǎn)品設(shè)計都會圍繞著人而展開，且密不可分。
1.3 O計知識的過程相關(guān)性
雖然設(shè)計過程源于企業(yè)的各類信息與數(shù)據(jù)的收集提煉，再經(jīng)過創(chuàng)新、生產(chǎn)的過程，但產(chǎn)品設(shè)計也包括對原產(chǎn)品的技術(shù)升級，因此，產(chǎn)品設(shè)計的過程都是有一定內(nèi)在與外在的必然性聯(lián)系的。
1.4 設(shè)計知識的異構(gòu)性
設(shè)計規(guī)范、設(shè)計手冊、產(chǎn)品模型、計算機程序等都屬于設(shè)計知識的來源，所有設(shè)計知識都將通過計算機進行存儲與轉(zhuǎn)換，他們會以不同形式展現(xiàn)著設(shè)計知識所存在的差異性。
1.5 設(shè)計對象的穩(wěn)定性
設(shè)計對象即指我們最終所要生產(chǎn)的產(chǎn)品或零部件，在設(shè)計一個產(chǎn)品時，人員可以變，設(shè)計方案可以變，但設(shè)定的產(chǎn)品本身是不可變的，它具有一定因素上的相對穩(wěn)定性。
通過對產(chǎn)品設(shè)計五方面的特征分析，我們可以總結(jié)出設(shè)計階段的四要素：設(shè)計過程、設(shè)計人員、設(shè)計對象、知識對象。這四個要素之間有著一定的聯(lián)動關(guān)系，通過對它們進行知識嵌入，將會大大提高知識的重用率。
2 本體模型的知識嵌入
在進行知識嵌入的過程中，首先我們要滿足設(shè)計任務(wù)與設(shè)計人員所需的大量知識源的提供，這里有兩種嵌入方法推薦：一種是自定義知識嵌入，是通過組織人員的經(jīng)驗與實踐，在模板設(shè)計初始階段，指定具體知識對象，當(dāng)正式進入設(shè)計過程后，設(shè)計人員將自動接收相關(guān)產(chǎn)品知識；另一種是推送式知識嵌入，是由與本體相關(guān)的組織結(jié)構(gòu)，組織對象與任務(wù)對象等，在設(shè)計過程中將產(chǎn)品知識推送給設(shè)計人員。
目前，機械工程領(lǐng)域通過四要素的分析與定義，以本體知識嵌入為核心設(shè)計，劃分出四大本體：設(shè)計過程本體、設(shè)計組織本體、設(shè)計對象本體與知識對象本體，在此四大本體中，因知識對象存在著異構(gòu)性特征，又將其細劃為：描述性知識、方法性知識、結(jié)構(gòu)性知識、手冊性知識、過程性知識與判斷性知識六類。此外，知識對象本體中細劃的內(nèi)容也是設(shè)計對象本體與設(shè)計過程本體中的一部分，知識對象的集合式管理被稱為知識單元，而執(zhí)行與管理設(shè)計過程被稱為設(shè)計向?qū)?。四個本體之間相互關(guān)聯(lián)，主要可起到以下作用：首先，可以記錄設(shè)計過程知識，對設(shè)計過程中的組織部門、工作組、人員等相關(guān)知識進行描述定義；其次，對設(shè)計過程中的設(shè)計向?qū)?、設(shè)計任務(wù)、設(shè)計活動，提供人員相關(guān)知識的嵌入支持；最后，是根據(jù)向?qū)Ｐ汀⒃O(shè)計任務(wù)等與設(shè)計對象之間的相關(guān)特點，對設(shè)計對象進行相關(guān)知識的追蹤與重用方面的支持。
3 基于本體的知識嵌入機制
設(shè)計過程中，既能向設(shè)計人員提供知識的嵌入與推送，又能對知識嵌入進行有效管理，這是由控制模型的主要運行原理決定的：首先，需要定義出模型的知識嵌入方式，可通過知識流配置器形成配置條件集；其次，將任務(wù)信息、配置條件集與知識單元生成匹配集，再將其擴展生成匹配條件集；最后將匹配集與知識單元內(nèi)的知識記錄嵌入到設(shè)計任務(wù)中，供設(shè)計人員使用。
4 結(jié)語
機械產(chǎn)品設(shè)計的知識嵌入法是基于本體設(shè)計過程、設(shè)計組織、設(shè)計對象與知識對象為基本要素的前提下建立起來的，通過本體概念表示、語義表示等優(yōu)勢，將產(chǎn)品設(shè)計過程進行知識嵌入與推送，可大大縮減信息檢索過程，并有效利用其準(zhǔn)確性，提高了知識資源的利用率。
參考文獻
篇2
一：制定切合實際的培養(yǎng)目標(biāo)和任務(wù)，讓教學(xué)與市場接軌
在培養(yǎng)目標(biāo)任務(wù)的定位上，要針對現(xiàn)實情況，貫徹“以就業(yè)為導(dǎo)向”原則，根據(jù)市場需要，生源基礎(chǔ)，學(xué)校自身軟硬件條件等制定出相應(yīng)的培養(yǎng)目標(biāo)，前提是市場中一定崗位需要的人才，自身條件能培養(yǎng)出來的人才，而不能盲目攀高，制定不切實際的培養(yǎng)目標(biāo)。社會當(dāng)然需要高級設(shè)計人才來引領(lǐng)設(shè)計文化，他們具有較為豐富的人文科學(xué)知識和自然科學(xué)知識，具備一定藝術(shù)修養(yǎng)，有很強的設(shè)計藝術(shù)技能，還具備組織協(xié)調(diào)及管理能力等方面的綜合素質(zhì)，這應(yīng)該是高等藝術(shù)院校的培養(yǎng)目標(biāo)，讓教學(xué)與市場接軌。在產(chǎn)品設(shè)計行業(yè)，特別是在家電產(chǎn)品設(shè)計行業(yè)中，市場更需要大量有實踐經(jīng)驗的人才，面對剛剛畢業(yè)的大學(xué)生，如何讓這批還沒有走出學(xué)校、或者將要步入社會的學(xué)生，在擇業(yè)與就業(yè)之后，能融入自己的本職工作，適應(yīng)自己的工作崗位。這是學(xué)校在前期制定教學(xué)目標(biāo)與培養(yǎng)方案時就要考慮并完成的，這樣教學(xué)才能井然有序的進行。同時也為教學(xué)提供了理論參考指南。
在現(xiàn)如今的大工業(yè)發(fā)展形勢下，產(chǎn)品設(shè)計得到空前的重視與保護，家電產(chǎn)品也不例外，大部分的大中型家電生產(chǎn)企業(yè)與設(shè)計公司都提倡原創(chuàng)設(shè)計的創(chuàng)新模式，并組織大量的設(shè)計大賽，主體對象就是大學(xué)在校相關(guān)專業(yè)的在校生，這樣，大量學(xué)生的參與，學(xué)生自身在專業(yè)上也得到了實踐鍛煉，同時也豐富了大賽的內(nèi)容，企業(yè)也有了更多的原創(chuàng)產(chǎn)品選擇，教學(xué)與市場接軌的初級階段也就建立起來了。
二：引入大賽實踐教學(xué)，讓學(xué)生和課程教學(xué)“零距離”
在實踐教學(xué)實施上，學(xué)生先在學(xué)校學(xué)習(xí)理論知識和設(shè)計技能，在畢業(yè)前一年或半年到公司實習(xí)，如果在校期間實踐技能課開的比較好，能真正緊密聯(lián)系實際，那么在進入實習(xí)單位后通過實際接觸客戶，接觸家電產(chǎn)品設(shè)計案例，跟蹤設(shè)計過程來檢驗在校期間學(xué)習(xí)的知識技能，順理成章的為正式走上工作崗位奠定基礎(chǔ)。相反如果在校期間的實踐技能沒有得到鍛煉，那么在實習(xí)期間則是真正意義上的“重新學(xué)習(xí)”。也就使得部分學(xué)生錯誤地感覺在實踐中才能學(xué)到東西。那么我們在校期間究竟應(yīng)該實踐哪些課程，如何實施實踐課程才能使學(xué)生在將來實際工作中感覺到學(xué)有所用呢？這就需要教育單位在教學(xué)前期要進行大量的市場調(diào)研，針對市場和企業(yè)對產(chǎn)品設(shè)計人才的要求結(jié)合起來，同時也制定教學(xué)內(nèi)容和實踐內(nèi)容的統(tǒng)一性。讓市場的大賽機制與高校產(chǎn)品設(shè)計的教學(xué)機制相結(jié)合，以“實戰(zhàn)”的形式讓學(xué)生對設(shè)計項目全程跟蹤、全程參與。這就要讓老師與學(xué)生主動的去尋找大賽信息，把產(chǎn)品設(shè)計相關(guān)大賽內(nèi)容有效的融入到課程教學(xué)當(dāng)中，就是說盡可能的讓學(xué)生和產(chǎn)品設(shè)計大賽實踐零距離，學(xué)生是在工作實踐而非模擬實踐。同時也能將整個的家電產(chǎn)品設(shè)計流程與方法得到鞏固，這就會使得學(xué)生不僅在電腦中能做出漂亮的作品，還能在輸出后的到滿意的結(jié)果，實踐的重要意義得以充分體現(xiàn)。
在初期專向?qū)嵺`課中的大賽設(shè)計項目可由老師為主導(dǎo)，主要是引導(dǎo)學(xué)生全程參與，把老師自己的設(shè)計經(jīng)驗闡述給學(xué)生，定時總結(jié)設(shè)計案的成敗得失。有些被否定的提案若能經(jīng)過老師的分析總結(jié)也會成為一種好的教材，這樣也能引導(dǎo)學(xué)跳出設(shè)計框框，轉(zhuǎn)換角度，提高批判思維能力等。后一個階段可以由學(xué)生自己嘗試承擔(dān)大賽設(shè)計，學(xué)生可以是個體參與或分組參與，采用競標(biāo)方案的形式。這樣一方面可以提高學(xué)生的競爭意識，一方面也可以培養(yǎng)團隊協(xié)作精神，這都是將來走上工作崗位后所必須具備的素養(yǎng)。教師在此過程中可以引導(dǎo)學(xué)生確定設(shè)計方向，幫助學(xué)生分析揣摩客戶要求，到逐漸放手鼓勵學(xué)生獨立設(shè)計，僅給學(xué)生提建議，對學(xué)生的設(shè)計案進行評估等。就是逐漸過度到學(xué)生為主導(dǎo)，老師起輔助作用，在給大賽組委會送交方案時，可讓學(xué)生分別從創(chuàng)意到制作到方案的應(yīng)用等方面闡述推薦自己的方案，將他們的設(shè)計接受市場的檢驗，這就使的學(xué)生從一開始就按照企業(yè)、市場、以及大賽的要求來做設(shè)計，而非“隨心所欲”的做純表現(xiàn)的設(shè)計。這樣就能使學(xué)生在走上工作崗位后直接或在較短的時間內(nèi)就能承擔(dān)實際工作，這也正是許多用人單位所希望的。
當(dāng)然，這樣的實踐教學(xué)方式需要學(xué)生具備良好的產(chǎn)品設(shè)計理論知識和設(shè)計技能，此階段教學(xué)就是培養(yǎng)學(xué)生利用設(shè)計技能把學(xué)到的理論知識應(yīng)用到實際中去，如果結(jié)合的好的話，學(xué)生就能形成一定的設(shè)計思維，從而提高自身的操作能力、創(chuàng)造能力。通過實踐，使學(xué)生更加專業(yè)，更熟悉市場。
三：構(gòu)建科學(xué)的就業(yè)模式，讓學(xué)生的理論知識與實踐能力同步提高
首先在學(xué)科理論知識的掌握上，這點在產(chǎn)品設(shè)計專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)的定位上可看出，學(xué)生必須具備良好的學(xué)科理論知識，只有在這個層面上打下良好的基石，才有可能在將來的專業(yè)上走的更遠，在更高層次的崗位上工作，這就為學(xué)生將來的發(fā)展提供了可能。其次，在專業(yè)技能表達方面。眼高手低，和眼低手高，二者就是說明創(chuàng)意和技能的關(guān)系，有了好的想法，卻很難有專業(yè)技能表達出來，專業(yè)表達能力的高低更是衡量藝術(shù)設(shè)計學(xué)科學(xué)生的重要尺度。在實踐課程教學(xué)中則應(yīng)把評價標(biāo)準(zhǔn)重點放在強調(diào)專業(yè)技能表達的針對性上，和滿足實踐需要的表達效率上。另外，應(yīng)積極鼓勵學(xué)生參加各類產(chǎn)品設(shè)計競賽、特別是在家電產(chǎn)品設(shè)計課程的教學(xué)過程中，提倡學(xué)生加大量的家電產(chǎn)品設(shè)計類大賽，這樣就能讓課堂理論教學(xué)與課外實踐環(huán)節(jié)有效的得到結(jié)合，這也是學(xué)生在為提前了解社會，對于他們走上社會，進入設(shè)計領(lǐng)域也會產(chǎn)生一定的自信。
篇3
嵌入式軟件的開發(fā)具有如下幾方面的特點：
1）需要交叉開發(fā)工具和環(huán)境。由于嵌入式軟件本身不具備自主開發(fā)能力，即使設(shè)計完成以后用戶通常也不能對其中的程序功能進行修改，因此必須有一套開發(fā)工具和環(huán)境才能進行開發(fā)。這些工具和環(huán)境一般基于通用計算機上的軟硬件設(shè)備以及各種邏輯分析儀、混合信號示波器等。開發(fā)時往往有主機和目標(biāo)機交叉開發(fā)的概念，主機用于程序的開發(fā)、調(diào)試，目標(biāo)機作為最后的執(zhí)行機構(gòu)。開發(fā)時主機和目標(biāo)機需要交替結(jié)合進行。
2）軟硬件協(xié)同設(shè)計。軟硬件協(xié)同設(shè)計涉及以下方面：嵌入式軟件設(shè)計、實時系統(tǒng)設(shè)計、硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。軟硬件協(xié)同設(shè)計強調(diào)硬件與軟件的協(xié)同性與整合性、軟件與硬件的可裁減，以滿足系統(tǒng)對功能、成本、體積和功耗等要求。
3）嵌入式軟件開發(fā)人員以應(yīng)用專家為主。通用計算機的開發(fā)人員一般是計算機科學(xué)或計算機工程方面的專業(yè)人士，而嵌入式軟件則是要和各個不同行業(yè)的應(yīng)用相結(jié)合的，要求更多的計算機以外的專業(yè)知識，其開發(fā)人員往往是各個應(yīng)用領(lǐng)域的專家。
4）軟件要求固態(tài)化存儲。為了提高執(zhí)行速度和系統(tǒng)可靠性，嵌入系統(tǒng)中的軟件一般都固化在存儲器芯片或單片機本身中，而不是存儲于磁盤等載體中。
5）軟件代碼高質(zhì)量、高可靠性。盡管半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展使處理器速度不斷提高，片上存儲器容量不斷增加，但在大多數(shù)應(yīng)用中，存儲空間仍然是寶貴的，還存在實時性的要求。為此要求程序編寫和編譯工具的質(zhì)量要高，以減少程序二進制代碼長度，提高執(zhí)行速度。嵌入式軟件的核心是系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，由于存儲空間有限，因而要求軟件代碼緊湊、可靠，大多對實時性有嚴(yán)格要求。
6）系統(tǒng)軟件的高實時性。在多任務(wù)嵌入式軟件中，對重要性各不相同的任務(wù)進行統(tǒng)籌兼顧和合理調(diào)度是保證每個任務(wù)及時執(zhí)行的關(guān)鍵，單純通過提高處理器速度是無法完成和沒有效率的，這種任務(wù)調(diào)度只能由優(yōu)化編寫的系統(tǒng)軟件來完成，因此系統(tǒng)軟件的高實時性是基本要求。嵌入式軟件應(yīng)用程序雖然可以沒有操作系統(tǒng)直接在芯片上運行，但是為了合理地調(diào)度多任務(wù)，利用系統(tǒng)資源，系統(tǒng)一般以成熟的實時操作系統(tǒng)作為開發(fā)平臺，這樣才能保證程序執(zhí)行的實時性、可靠性，并減少開發(fā)時間，保障軟件質(zhì)量。
2 軟硬件協(xié)同設(shè)計概念
嵌入式軟件設(shè)計是使用一組物理硬件和軟件來完成所需功能的過程。系統(tǒng)是指任何由硬件、軟件或者兩者的結(jié)合來構(gòu)成的功能設(shè)備。由于嵌入式軟件是一個專用系統(tǒng)，所以在嵌入式產(chǎn)品的設(shè)計過程中，軟件設(shè)計和硬件設(shè)計是緊密結(jié)合、相互協(xié)調(diào)的。這就產(chǎn)生了一種全新的發(fā)展中的設(shè)計理論——軟硬件協(xié)同設(shè)計。這種方法的特點是，在設(shè)計時從系統(tǒng)功能的實現(xiàn)角度考慮，把實現(xiàn)時的軟硬件同時考慮進去，硬件設(shè)計包括芯片級“功能定制”設(shè)計。既可最大限度地利用有效資源，縮短開發(fā)周期，又能取得更好的設(shè)計效果。
系統(tǒng)協(xié)同設(shè)計的整個流程從確定系統(tǒng)要求開始，包含系統(tǒng)要求的功能、性能、功耗、成本、可靠性和開發(fā)時間等。這些要求形成了由項目開發(fā)小組和市場專家共同制定的初步說明文檔。系統(tǒng)設(shè)計首先確定所需的功能。復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計最常用的方法是將整個系統(tǒng)劃分為較簡單的子系統(tǒng)及這些子系統(tǒng)的模塊組合，然后以一種選定的語言對各個對象子系統(tǒng)加以描述，產(chǎn)生設(shè)計說明文檔。其次，是把系統(tǒng)功能轉(zhuǎn)換成組織結(jié)構(gòu)，將抽象的功能描述模型轉(zhuǎn)換成組織結(jié)構(gòu)模型。由于針對一個系統(tǒng)可建立多種模型，因此應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的仿真和先前的經(jīng)驗米選擇模型。
3 嵌入式軟件開發(fā)的方法論
在建立一個完整的嵌入式軟件或是產(chǎn)品時，大部分系統(tǒng)都很復(fù)雜，不但功能規(guī)格很多，還必須考慮例如價格、性能等其他因素，否則很容易做出一個失敗的系統(tǒng)或是產(chǎn)品。因此，在進行系統(tǒng)開發(fā)之前，必須先了解一些系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)，使得在開發(fā)過程中更為順利。一般來說，產(chǎn)品設(shè)計的過程會經(jīng)歷幾個步驟，為了確保這些步驟的合理性，我們需要一個設(shè)計方法論來面對整個設(shè)計過程。采用方法論有以下三個重要理由。
確認所做的每一件事情都是必須要做的，不做無謂的工作，也不漏掉關(guān)鍵性的重要工作，其中包含性能最佳化或是功能測試。
根據(jù)設(shè)計方法論可以發(fā)展出計算機輔助工具或是設(shè)計經(jīng)驗累積，汲取每一次產(chǎn)品開發(fā)的經(jīng)驗。再經(jīng)過量化之后，可以發(fā)展出一套工具或是方法，讓往后的產(chǎn)品設(shè)計步入自動化。
開發(fā)團隊遵循同一套方法論，可以讓團隊成員更容易彼此溝通。每個人都能在短時間內(nèi)了解整體過程中將經(jīng)歷哪些過程，需要何種支持與接收到何種結(jié)果。此外，也容易通過一套已經(jīng)定義好的方法論，彼此相互合作協(xié)調(diào)。設(shè)計過程的目標(biāo)是做出有一定用途且具有創(chuàng)新點的產(chǎn)品。產(chǎn)品的典型規(guī)格包含功能性、制造成本、性能表現(xiàn)、省電考慮和其他特性。
篇4
今年4月AMD正式推出新款G系列SoC，面向嵌入式市場，全線產(chǎn)品能進一步滿足設(shè)備在更小封裝中實現(xiàn)高性能、I/O連接與高能效的需求。與此同時，將x86 CPU的計算能力與AMD Radeon圖形處理器的性能集成，SoC的設(shè)計提供強大的可擴展性，開發(fā)人員能在相同的板卡設(shè)計與軟件棧上靈活開發(fā)各種應(yīng)用。對于嵌入式設(shè)備及其生態(tài)系統(tǒng)而言，G系列SoC平臺允許OEM利用單板設(shè)計實現(xiàn)從入門級到高端產(chǎn)品的解決方案實現(xiàn)與覆蓋，增強設(shè)備研發(fā)的靈活性和可擴展性。這種“普通平臺”的設(shè)計方法可在供應(yīng)和生產(chǎn)層面簡化OEM的產(chǎn)品開發(fā)業(yè)務(wù)，大幅節(jié)省成本。
篇5
盡管嵌入式設(shè)計經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，在核心處理器硬件平臺、嵌入式操作系統(tǒng)和開發(fā)工具上已經(jīng)有廣泛的選擇，然而隨著市場競爭加劇、系統(tǒng)日益復(fù)雜化，目標(biāo)應(yīng)用對系統(tǒng)的功能、性能、成本的要求也日趨苛刻。工程師所面臨的設(shè)計挑戰(zhàn)似乎并沒有隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展降低，甚至日益增高，工程師在進行方案選擇時必須正確評估應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)。
處理能力要求越來越高。系統(tǒng)本身的復(fù)雜功能、友好的界面設(shè)計要求、各種接口和通信需求都需要占用大量的MIPS處理能力，單一的傳統(tǒng)MCU或ASIC很多時候難以滿足系統(tǒng)高處理能力的需求，雙芯片甚至三芯片解決方案日益增多，但隨之而來的高設(shè)計復(fù)雜性、功耗和BOM(材料清單)成本讓方案缺乏競爭性。此外，當(dāng)前嵌入式系統(tǒng)設(shè)計，特別是一些新產(chǎn)品和功能復(fù)雜的嵌入式產(chǎn)品設(shè)計，要在設(shè)計周期很有限的條件下完全從零開始實現(xiàn)設(shè)計已經(jīng)變得不現(xiàn)實，也不具成本效益。因此，是否能提供完善的開發(fā)工具套件、必要的軟件模塊、成熟的參考設(shè)計、系統(tǒng)設(shè)計支持，以及是否有完整的設(shè)計生態(tài)系統(tǒng)等，對于是否能按期高質(zhì)量地完成系統(tǒng)設(shè)計非常關(guān)鍵。
標(biāo)準(zhǔn)的多樣性和不確定性帶來產(chǎn)品升級換代的顧慮。當(dāng)前在各個行業(yè)都面臨一些創(chuàng)新型應(yīng)用，例如智能電表和智能視頻監(jiān)控等，這些應(yīng)用都具有一定開創(chuàng)性，目前沒有或尚未形成行業(yè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，如何在保證搶占市場窗口期的先機，同時確保當(dāng)前的設(shè)計滿足未來變化的市場和技術(shù)需求，必須考慮方案的可擴展性和性能裕量。
低功耗的要求日益苛刻。處理器性能要求越來越高，而系統(tǒng)功耗要求越來越低，這幾乎形成一對矛盾。然而，實際設(shè)計過程中，工程師不得不面對這種近乎矛盾的需求。隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)、嵌入式處理器架構(gòu)優(yōu)化以及設(shè)計技術(shù)的改進，低功耗設(shè)計技術(shù)日新月異，電壓、工作頻率自適應(yīng)調(diào)整技術(shù)、多工作模式的節(jié)能技術(shù)、數(shù)字電源管理技術(shù)，以及低功耗的最新半導(dǎo)體工藝技術(shù)應(yīng)用層出不窮。在眾多方案中選擇滿足設(shè)計功率預(yù)算要求的系統(tǒng)方案也是系統(tǒng)設(shè)計成功的關(guān)鍵因素之一。
選擇具有廣泛嵌入式系統(tǒng)支持能力的解決方案非常重要。目前可用的嵌入式操作系統(tǒng)眾多，各具優(yōu)勢，硬件平臺方案對這些操作系統(tǒng)的支持能力是進行方案選型的考慮要點之一。
以Mcu或AsIc為核心器件的硬件平臺方案在解決上述嵌入式系統(tǒng)設(shè)計要求上正面臨挑戰(zhàn)，有限的處理能力通常難以滿足很多應(yīng)用的高處理能力需求，或者缺乏進行功能擴展和產(chǎn)品升級換代的設(shè)計靈活性，某些設(shè)計為了滿足系統(tǒng)的處理能力要求而增加DsP或協(xié)處理器，從而增加系統(tǒng)的復(fù)雜性、功耗和成本。
結(jié)合MCU和DsP性能優(yōu)勢的匯聚式處理器是有效解決上述設(shè)計挑戰(zhàn)的方案之一，而ADI公司Blackfin處理器是目前市面上唯一的匯聚式處理器產(chǎn)品。匯聚式處理器典型應(yīng)用有電力應(yīng)用的智能電表，安防應(yīng)用的視頻監(jiān)控，醫(yī)療設(shè)備的便攜式房顫監(jiān)測儀，工業(yè)應(yīng)用的3DLevelScanner三維曲面測量儀等。預(yù)覽全文，請訪問本刊網(wǎng)。
科學(xué)大師是引用出來的
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嵌入式設(shè)備雖然不能夠非常絕對地做一個界定，但可以簡單理解為功能相對固定的應(yīng)用設(shè)備，或者說，嵌入式設(shè)備就是一個不想成為電腦的“電腦”。例如超市中的POS機，馬路邊新設(shè)立的視頻大幅廣告牌，娛樂場所里的游戲機，機場里的電子信息牌等等。與個人電腦的不同是，嵌入式設(shè)備需要把有限的計算能力用在一個主要應(yīng)用中，應(yīng)用功能方面被限制在特定領(lǐng)域，但它的硬件很可能用的就是英特爾奔騰或者酷睿處理器。
微處理器引入到嵌入式領(lǐng)域是一個革新式的事件，并且提供了靈活性和可遷移性。這樣，微處理器和計算平臺將會與通訊能力進一步整合，人們就可以創(chuàng)造出更多的使用模式和設(shè)備。談到嵌入式處理器產(chǎn)品的創(chuàng)新和應(yīng)用，大家可能會立刻想到凌動(Atom)處理器。這款英特爾史上體積最小、功率雖低的處理器能為最終產(chǎn)品帶來性能、功耗、外形尺寸和成本等各方面的優(yōu)勢，一進入市場就非常受歡迎。經(jīng)過持續(xù)的技術(shù)更新和市場推廣，迄今它已融入到2000多款嵌入式產(chǎn)品設(shè)計中。通過“凌動”這樣為多種應(yīng)用而生的嵌入式處理器平臺，原本基于個人電腦的眾多應(yīng)用就可以便捷地遷移到各類消費電子平臺上，讓未來人們生活中的電子設(shè)備變得更加智能。
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這些熱點應(yīng)用對嵌入式板卡提出了許多技術(shù)挑戰(zhàn)。
凌華科技指出，通常，嵌入式產(chǎn)品在生命周期以及業(yè)務(wù)驅(qū)動方面需做優(yōu)化的處理，為此在嵌入式產(chǎn)品設(shè)計時應(yīng)考慮如下因素：
?可靠性和穩(wěn)定性：無風(fēng)扇、低功耗以及冗余的設(shè)計將被整合在嵌入式產(chǎn)品的設(shè)計中，以減少外界環(huán)境和內(nèi)部環(huán)境對系統(tǒng)的影響；
?寬溫及軍用寬溫級：通常在軍工、交通等領(lǐng)域?qū)η度胧疆a(chǎn)品的寬溫范圍有嚴(yán)苛的要求，為此，產(chǎn)品必須在設(shè)計之初就要考慮這些需求，并貫穿到整個設(shè)計及制造、驗證、檢驗等環(huán)節(jié)中：
?緊湊尺寸及輕便設(shè)計：軍工以及一些關(guān)鍵性任務(wù)應(yīng)用、便攜式設(shè)備和車載設(shè)備對嵌入式系統(tǒng)的尺寸以及重量都會有嚴(yán)格的要求；
?系統(tǒng)整合性能及軟件服務(wù)支持：嵌入式BIOS和操作系統(tǒng)的支持將針對不同的應(yīng)用有不同的支持，具有競爭力的嵌入式產(chǎn)品供應(yīng)商通常在系統(tǒng)整合和軟件支持方面具備豐富的經(jīng)驗和強大的技術(shù)能力，以滿足應(yīng)用需求：
?電源管理功能：超低功耗設(shè)計可以滿足電源的長時間工作，以減少系統(tǒng)對電能的過度依賴；
?無縫升級：從成本效率及系統(tǒng)互用性上考慮，嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品需要在升級時，只需更換部分組件或計算系統(tǒng)目阿完成整個升級工作；
?性能功耗比：在單位能耗下能夠提供更強的性能輸出。
寬溫值得重視
具體來說，每家企業(yè)都有自己的核心產(chǎn)品策略和特色，例如，磐儀(ARBOR)科技圍繞寬溫下功夫，并實現(xiàn)了可靠性和穩(wěn)定性。據(jù)磐儀企劃部曹經(jīng)理介紹，之所以選擇寬溫為突破點，是由于中國地域遼闊、全球氣候又在急劇惡化，導(dǎo)致南、北地區(qū)，冬、夏季節(jié)溫差明顯加大，給嵌入式產(chǎn)品在這些領(lǐng)域中的應(yīng)用帶來更加苛嚴(yán)的考驗。特別是野外電力控制、鐵路南北運行線路中的車載設(shè)備，需耍具備更加寬幅的高低溫耐受能力。
因此，磐儀計劃于近期對其全線產(chǎn)品做一次規(guī)格調(diào)整：將常溫產(chǎn)品的工作溫度從原來的0℃-60℃調(diào)整為，20℃-+70℃：寬溫規(guī)格調(diào)整為-40℃―+85℃。
但是，磐儀的寬溫產(chǎn)品與某些廠商的篩選式寬溫產(chǎn)品有著根本性的不同。篩選式寬溫產(chǎn)品本身還是常溫規(guī)格的產(chǎn)品。是對常溫規(guī)格的產(chǎn)品進行高低溫耐受極限測試，如果測試通過了，就劃歸為寬溫產(chǎn)品；如果沒通過，就還算是常溫產(chǎn)品。這種寬溫產(chǎn)品是常溫規(guī)格中的佼佼者，但卻是寬溫應(yīng)用中的潛在危險者。最容易發(fā)生的危險就是電容在高溫下發(fā)生爆炸，導(dǎo)致某組電壓與地線短路，進而引發(fā)設(shè)備燒毀甚至發(fā)生火災(zāi)。
因此，需要寬溫產(chǎn)品從設(shè)計、選材開始，就充分考慮產(chǎn)品的寬幅溫差適應(yīng)能力。并且加強生產(chǎn)品質(zhì)管控。
小型化，綠色化
而威盛電子的嵌入式板卡則圍繞小型化、綠色化方面下功夫。例如，威盛電子嵌入式平臺事業(yè)部為業(yè)界定義了Mini-ITX、Nano-ITX、Pico，ITX、Pico-ITXe、Mobile-ITX等多種微型化設(shè)計的板型規(guī)范，已陸續(xù)成為商用及工業(yè)系統(tǒng)廠商接納的標(biāo)準(zhǔn)：2009年該公司又推出Em-ITX板型，則在兼顧微型化特性以外，從多功能、通用性上做了新的嘗試。在綠色化方面，威盛板卡主要采用其綠色化的威盛Nano處理器。例如Pico，ITXflocmx7.2cm嵌入式主板EPIA，P720搭配的威盛VX855高清多媒體芯片組，處理器頻率IGHz，整體功耗只有8W，卻可支持H.264 1080p硬解碼加速，可謂高清視頻播放的殺手級產(chǎn)品。
都分嵌入式板卡企業(yè)的特點
凌華科技：嵌入式產(chǎn)品包括AdvancedTCA、CompactPCI、ETX/COMexpress以及工業(yè)電腦等，完整的產(chǎn)品線可以滿足不同應(yīng)用的需求。特別是在COM(模塊化電腦)產(chǎn)品上擁有的專業(yè)能力以及一系列緊湊型、低功耗和無風(fēng)扇的嵌入式解決方案。
凌華還成功收購美國嵌入式產(chǎn)品領(lǐng)導(dǎo)品牌、PCI04創(chuàng)始者Ampro公司，創(chuàng)立Ampro byADLINK品牌，可以提供始于設(shè)計并貫穿整個制造過程的寬溫及軍用寬溫級嵌入式產(chǎn)品和系統(tǒng)。
磐儀科技：寬溫產(chǎn)品從設(shè)計、選材開始，就充分考慮產(chǎn)品的寬幅溫差適應(yīng)能力。
為了保證質(zhì)量，在選用零部件方面，磐儀不惜花費高額成本，全部選用發(fā)熱量低、工作溫度范圍寬廣的零部件。在設(shè)計過程中，研發(fā)工程師結(jié)合每個零部件的高低溫特性和動、靜態(tài)工作點。對于本身發(fā)熱量稍大，在高溫環(huán)境下可能造成隱患的小零件，會采用增大零件底部敷銅面積，以幫助散熱或增加輔助散熱片等措施。對于低溫環(huán)境下特性變化較大的零件，比如電容，除了選用較為昂貴的受溫差影響較小的電容外，適當(dāng)增加電容的用量。以彌補低溫環(huán)境下的容量損失。在生產(chǎn)、檢驗過程中，100％執(zhí)行增寬溫度范圍的高低溫性能測試驗收(比公布的低溫低5℃，高溫高5℃)。
威盛電子嵌入式平臺事業(yè)部：威盛自己做芯片，同時提供板卡標(biāo)準(zhǔn)，例如最新的Em-ITX等。在嵌入式板卡方面有很多成功的經(jīng)驗，一些成功案例如：美國軍方委托第三方公司開發(fā)的戰(zhàn)地救援機器人，采用威盛嵌入式平臺，可以托起1SOkg的傷員，并可溫柔靈巧地將之送到救護車上或戰(zhàn)地醫(yī)院。韓國客戶采用Nano-ITX板型做車載電腦系統(tǒng)，具有GPS及高清多媒體娛樂功能。威盛嵌入式方案中標(biāo)西班牙醫(yī)院數(shù)字標(biāo)牌的政府采購項目，采用了定制的Linux,~作系統(tǒng)及軟件。體現(xiàn)了威盛在客制化技術(shù)服務(wù)方面的優(yōu)勢：通過掌握自身處理器的核心技術(shù)，為客戶開發(fā)基于不同操作系統(tǒng)的驅(qū)動和BIOS。
威盛嵌入式非?？春弥袊臄?shù)字標(biāo)牌、POS機、視頻監(jiān)控、車載電腦、工控、電力、交通、醫(yī)療電子等應(yīng)用領(lǐng)域。
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當(dāng)各個設(shè)計領(lǐng)域被整合入單一開發(fā)環(huán)境，從而在整體上提高了設(shè)計抽象的層次，則系統(tǒng)級設(shè)計師就有可能采用這種方法。為使這一點成為可能，硬件、軟件和可編程硬件設(shè)計需要封裝進一個使用單一設(shè)計數(shù)據(jù)模型的系統(tǒng)。這個單一數(shù)據(jù)存儲庫變成針對公司內(nèi)各種系統(tǒng)的單一聯(lián)系點，而且更重要的是，它允許各設(shè)計領(lǐng)域進行實時設(shè)計互動。
這與嵌入式設(shè)計領(lǐng)域特有的使用基于C語言的系統(tǒng)語言或算法建模技術(shù)來提高設(shè)計抽象層次的概念有重要區(qū)別。如果高層次嵌入式設(shè)計是在使用單一設(shè)計數(shù)據(jù)模型的統(tǒng)一設(shè)計環(huán)境中實現(xiàn)，則其本身就包含其他領(lǐng)域。通過提供包含應(yīng)用軟件與硬件的完整而統(tǒng)一的系統(tǒng)設(shè)計能力，系統(tǒng)設(shè)計才能夠名副其實。
設(shè)計抽象層次的提高，系統(tǒng)設(shè)計師可以采用高層次、以軟件為中心的整體產(chǎn)品設(shè)計方法。使用示意圖或流程圖等圖形設(shè)計界面，你可以迅速將IP區(qū)塊、軟件例程和I/O系統(tǒng)結(jié)合起來，以研究和開發(fā)創(chuàng)新的產(chǎn)品功能，而不會受到低層次工程設(shè)計需求的干擾。單一設(shè)計環(huán)境可以讓系統(tǒng)設(shè)計方法論服務(wù)于開發(fā)完整的產(chǎn)品功能而不是其中的一部分。
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Curriculum Study for Computer Undergraduate Embedded System
Li Biyun,Shi Junping,Li Zongshou
(College of Information Science&Engineering,Jishou University,Jishou 416000,China)
Abstract:For the lag teaching and training in higher education embedded system,this article analyzes the development characteristics of the embedded system,identify curriculum thinking and personnel training objectives of building embedded systems of major computer science in colleges,a new curriculum system with theory and practice of the embedded system is proposed based on the courses of major in computer.
Keywords:Embedded system;Talents training objective;Computer undergraduate;
Curriculum system
一、引言
嵌入式系統(tǒng)是指以應(yīng)用為核心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積和功耗嚴(yán)格要求的專用計算機系統(tǒng)。它由包括微處理器、定時器、微控制器、存儲器、傳感器等一系列微電子芯片與器件，和嵌入在存儲器中的微型操作系統(tǒng)、控制應(yīng)用軟件組成，共同實現(xiàn)諸如實時控制、監(jiān)視、管理、移動計算、數(shù)據(jù)處理等各種自動化處理任務(wù)。嵌入式系統(tǒng)以應(yīng)用為中心，以微電子技術(shù)、控制技術(shù)、計算機技術(shù)和通訊技術(shù)為基礎(chǔ)，強調(diào)硬件軟件的協(xié)同性與整合性，軟件與硬件可剪裁，以滿足系統(tǒng)對功能、成本、體積和功耗等要求[1]。
嵌入式系統(tǒng)已被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)、信息家電、通信設(shè)備、醫(yī)療儀器、智能儀器儀表等眾多領(lǐng)域，如手機、PDA、MP3、手持設(shè)備、智能電話、機頂盒等，可以說嵌入式技術(shù)無處不在。由于社會對掌握嵌入式技術(shù)人才的大量需求，使嵌入式軟硬件工程師成為未來幾年最為熱門的職業(yè)之一。
目前，隨著嵌入式技術(shù)越來越熱，國內(nèi)越來越多的高校陸續(xù)開設(shè)了相關(guān)課程，并建立了嵌入式實驗室。但是通過各種渠道反映出，很多高校嵌入式課程開設(shè)的情況不理想，很多學(xué)校建立了優(yōu)良的嵌入式實驗室，卻很難達到理想的授課效果。歸結(jié)其原因主要有兩點：一、沒有完善的課程體系；二、需要合適的師資力量。吉首大學(xué)作為一所辦在民族地區(qū)的省屬高校，其辦學(xué)宗旨之一就是為地方經(jīng)濟建設(shè)服務(wù)。吉首大學(xué)計算機系一直就是秉承此種宗旨來發(fā)展和培養(yǎng)應(yīng)用型人才的。從目前的嵌入式系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展趨勢來看，計算機專業(yè)本科教學(xué)不僅要面向計算機軟硬件系統(tǒng)，更應(yīng)與嵌入式系統(tǒng)方向相結(jié)合，與人才培養(yǎng)模式和人才需求相結(jié)合進行適時調(diào)整，從理論及實踐課程體系、師資能力到人才培養(yǎng)模式進行整體規(guī)劃，以適應(yīng)當(dāng)前應(yīng)用廣泛的嵌入式系統(tǒng)人才需要。
二、計算機本科專業(yè)嵌入式方向的人才培養(yǎng)目標(biāo)
按照嵌入式技術(shù)及其密切相關(guān)的電子信息產(chǎn)業(yè)目前及未來的發(fā)展需求，培養(yǎng)與我國社會主義現(xiàn)代化建設(shè)要求相適應(yīng)的，在德、智、體、美等方面全面發(fā)展，掌握計算機科學(xué)與技術(shù)基本理論、基本知識和基本技能，具有深厚嵌入式理論基礎(chǔ)、能從事嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)、集成電路設(shè)計與應(yīng)用、無線通信等實際工作，具有良好的政治素養(yǎng)、文化科學(xué)素養(yǎng)、較強的學(xué)習(xí)能力、實踐能力和創(chuàng)新意識和綜合解決實際問題能力的高級應(yīng)用型人才。嵌入式系統(tǒng)方向重點培養(yǎng)學(xué)生嵌入式系統(tǒng)軟件工程實踐能力，包括軟件工程及各種嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)、調(diào)試和測試工具[2]，畢業(yè)后學(xué)生將具備嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)能力，有能力適應(yīng)巨大的嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品市場需求，成為嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品企業(yè)所急需的掌握嵌入式系統(tǒng)軟件技術(shù)的人才。
畢業(yè)生具有的知識、素質(zhì)、能力包括：1.具有良好的思想道德素養(yǎng)和團結(jié)協(xié)作的精神，熟悉計算機方面的有關(guān)法規(guī)，遵紀(jì)守法，善于合作，勇于創(chuàng)新。掌握較豐富的科學(xué)文化知識、較扎實的計算機學(xué)科基礎(chǔ)知識、系統(tǒng)的專業(yè)基礎(chǔ)知識和基本技能，了解計算機專業(yè)的發(fā)展趨勢和新進展。2.具有較強的學(xué)習(xí)能力和實踐能力，能夠熟練地運用多種方法獲取知識、理解知識、掌握知識，能夠綜合性地提出問題、分析問題和解決問題；具有較強的計算機綜合應(yīng)用能力和一定的科學(xué)研究能力。3.掌握嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的理論和基本方法，具有嵌入式系統(tǒng)軟硬件的設(shè)計、開發(fā)、調(diào)試及維護的基本能力。具體掌握一種嵌入式操作系統(tǒng)，具有在該操作系統(tǒng)環(huán)境下設(shè)計、編程及開發(fā)的能力。兼具軟件及硬件的協(xié)調(diào)開發(fā)能力。4.具有良好的語言表達和書面表達的能力，適應(yīng)現(xiàn)代社會的交往溝通方式，具有較強的集體合作和組織協(xié)調(diào)的意識與能力。5.熟練掌握一門外語,并能順利閱讀本專業(yè)的外文書刊，了解文獻檢索、資料查詢的基本方法。能夠較熟練地使用英語從事嵌入式方向的研究與開發(fā)。
三、計算機本科專業(yè)嵌入式系統(tǒng)方向課程體系建設(shè)思路
嵌入式系統(tǒng)作為一個完整的智能電子系統(tǒng)，需要掌握有關(guān)電子和計算機等相關(guān)領(lǐng)域的硬、軟件綜合知識。一般而言，自動化、測控和電子類的學(xué)生電子設(shè)計的基礎(chǔ)較好，程序設(shè)計偏弱；而計算機類的學(xué)生程序設(shè)計基礎(chǔ)好，電子設(shè)計能力偏弱。計算機本科專業(yè)嵌入式系統(tǒng)方向課程體系的建設(shè)和規(guī)劃，應(yīng)從以下幾方面結(jié)合進行。
（一）計算機本科專業(yè)課程與嵌入式系統(tǒng)方向相結(jié)合
嵌入式系統(tǒng)是將先進的計算機技術(shù)以及電子技術(shù)與各個行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合的產(chǎn)物。嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用范圍可以粗略分為兩大類：電子系統(tǒng)的智能化(工業(yè)控制、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、家用電器、汽車電子、測控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集等)，計算機應(yīng)用的延伸(MP3、手機、通信、網(wǎng)絡(luò)、計算機設(shè)備等)。從這些應(yīng)用可以看出，要完成一個以MCU為核心的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用產(chǎn)品設(shè)計，需要硬件、軟件及行業(yè)領(lǐng)域相關(guān)知識。硬件主要有MCU的硬件最小系統(tǒng)、輸入／輸出電路、人機接口設(shè)計。軟件設(shè)計有固化軟件的設(shè)計，也可能含PC機軟件的設(shè)計，這些有關(guān)嵌入式系統(tǒng)的硬、軟件設(shè)計和測試也是計算機系統(tǒng)的組成部分之一，嵌入式系統(tǒng)知識體系最主要的三大技術(shù)仍然是計算機體系結(jié)構(gòu)、計算機操作系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡(luò)，嵌入式系統(tǒng)方向的課程設(shè)置應(yīng)與這些計算機本科專業(yè)課程相結(jié)合，在計算機相關(guān)軟硬件知識基礎(chǔ)進一步拓展設(shè)計和應(yīng)用知識。
（二）與嵌入式系統(tǒng)自身特點相結(jié)合
嵌入式系統(tǒng)以計算機、電子技術(shù)為基礎(chǔ)，但嵌入式系統(tǒng)也有其自身的特點。按照層次結(jié)構(gòu)看待嵌入式系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)分為4層：硬件層、驅(qū)動層、操作系統(tǒng)層和應(yīng)用層，不能片面地從“電子”或“計算機軟件”角度認識嵌入式系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)軟件硬件密切相關(guān)，軟硬件協(xié)同設(shè)計已經(jīng)成為電子系統(tǒng)級工具和方法的主要應(yīng)用，是軟件與硬件的綜合體，沒有對硬件的理解就不可能寫好嵌入式軟件，同沒有對軟件的理解也不可能設(shè)計好嵌入式硬件。軟硬件相結(jié)合進行課程設(shè)置是嵌入式系統(tǒng)的特點要求之一[3]。嵌入式系統(tǒng)設(shè)計也是一門實踐性非常強的課程,作為以應(yīng)用為中心的課程，實踐教學(xué)是嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的關(guān)鍵，要求理論與實踐并重，為將學(xué)生的操作能力、分析能力、工程設(shè)計能力與應(yīng)用實踐結(jié)合起來，引導(dǎo)學(xué)生由淺入深地掌握嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的理論與技術(shù)，嵌入式系統(tǒng)方向課程設(shè)置應(yīng)以培養(yǎng)實踐動手能力為核心。
（三）與市場、企業(yè)需求相結(jié)合
高校計算機專業(yè)嵌入式方向從需求的角度，總體培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)人才市場緊缺，企業(yè)需求量大，就業(yè)率高的軟硬結(jié)合的復(fù)合型嵌入式開發(fā)工程師。嵌入式系統(tǒng)人才的培養(yǎng)應(yīng)與社會需求相接軌，充分培養(yǎng)學(xué)生技能水平與職業(yè)素養(yǎng)，使學(xué)生能夠達到企業(yè)實際崗位的用人標(biāo)準(zhǔn)，滿足企業(yè)應(yīng)用需求，縮短企業(yè)二次崗前培訓(xùn)，成為具有完備的專業(yè)知識和技術(shù)能力的應(yīng)用型人才。
四、嵌入式方向課程體系基本內(nèi)容
要完成一個嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用產(chǎn)品設(shè)計，需要硬件、軟件及行業(yè)領(lǐng)域相關(guān)知識與實踐訓(xùn)練，嵌入式方向人才培養(yǎng)的定位為應(yīng)用型技術(shù)人才，綜合計算機本科專業(yè)嵌入式系統(tǒng)方向課程體系建設(shè)的三個結(jié)合點，制定一套培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)的課程體系[4]。
（一）理論課程體系
計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程包括電路與模擬電子技術(shù)、數(shù)字邏輯電路、匯編語言程序設(shè)計、計算機組成原理、計算機體系結(jié)構(gòu)、微機原理與接口技術(shù)等硬件課程；C語言程序設(shè)計、離散數(shù)學(xué)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計（Java和C++）、軟件工程等軟件課程；操作系統(tǒng)原理、計算機網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫原理等專業(yè)核心課程，這些課程也應(yīng)該為嵌入式方向的支撐課程群。操作系統(tǒng)考慮嵌入式方向課程設(shè)置，應(yīng)增加Linux操作系統(tǒng)的實訓(xùn)內(nèi)容。
在這些計算機專業(yè)課程基礎(chǔ)上，刪減原來與嵌入式方向聯(lián)系不大，相對獨立的若干專業(yè)課程，適當(dāng)增大嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)方向課程比例，構(gòu)成計算機專業(yè)嵌入式方向理論課程體系?；A(chǔ)課程中增加嵌入式系統(tǒng)概論，硬件層面上增加可編程邏輯器件及描述語言FPGA/VHDL、嵌入式處理器體系結(jié)構(gòu)。軟件層面上增設(shè)Linux下C語言編程、嵌入式Linux驅(qū)動開發(fā)、嵌入式實時操作系統(tǒng)、嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)；嵌入式系統(tǒng)級別上考慮軟硬結(jié)合增設(shè)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計課程，考慮嵌入式發(fā)展方向，增設(shè)WinCE設(shè)計與開發(fā)、嵌入式軟件測試技術(shù)課程。
（二）實踐課程體系
嵌入式系統(tǒng)是面向應(yīng)用的，實踐是整個嵌入式系統(tǒng)課程體系中最重要的環(huán)節(jié)，其目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生實際的嵌入式軟硬件設(shè)計能力。在嵌入式課程實踐中，采用多層次專業(yè)實踐與培訓(xùn)認證相結(jié)合的實踐體系。專業(yè)實踐包括課內(nèi)實驗、課程設(shè)計、綜合項目實踐、畢業(yè)實習(xí)與畢業(yè)設(shè)計，課內(nèi)實驗學(xué)時占每門課總學(xué)時數(shù)比例不低于30%，課程設(shè)計包括軟硬件和應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)等課程，綜合項目實踐以項目團隊的形式使學(xué)生得到團隊協(xié)作的訓(xùn)練，畢業(yè)實習(xí)以校企合作、實習(xí)基地形式進行。課內(nèi)實驗和課程設(shè)計可使學(xué)生課程理論知識得到鞏固提高，綜合項目實踐則培養(yǎng)學(xué)生階段性綜合性實踐能力，畢業(yè)實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計可培養(yǎng)學(xué)生綜合分析設(shè)計的應(yīng)用能力。目前，在嵌入式專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的知名廠商及相關(guān)認證也越來越為更多的大學(xué)畢業(yè)生及在職工程師所關(guān)注，在實踐教學(xué)中，引入國際和國內(nèi)嵌入式認證的培訓(xùn)內(nèi)容和知識更新體系，增加實踐動手能力，積累項目開發(fā)經(jīng)驗，增加就業(yè)競爭力。
五、結(jié)束語
在IEEE計算機協(xié)會和ACM共同制定的2004版計算機類課程體系中，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)被列為核心課程之一。嵌入式系統(tǒng)課程群建設(shè)是一項長期、艱難的任務(wù)，新知識更新速度明顯快于傳統(tǒng)學(xué)科，計算機本科專業(yè)嵌入式系統(tǒng)方向課程體系的規(guī)劃與建設(shè)，需要明確人才培養(yǎng)目標(biāo)和建設(shè)思路，并在計算機專業(yè)課程基礎(chǔ)上進行，既重視融合學(xué)科的基礎(chǔ)知識積累，又強調(diào)實踐性，使嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)緊隨嵌入式技術(shù)的發(fā)展。
參考文獻：
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所謂嵌入式系統(tǒng)（Embedded Systems）是“嵌入式計算機系統(tǒng)”的簡稱，是相對于通用計算機系統(tǒng)而言的。嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬件可裁剪，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計算機系統(tǒng)。它一般由嵌入式微處理器、硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶的應(yīng)用程序等四個部分組成，用于實現(xiàn)對其他設(shè)備的控制、監(jiān)視或管理等功能。嵌入式系統(tǒng)一般指非PC系統(tǒng)，它包括硬件和軟件兩部分。嵌入式微處理器和設(shè)備共同組成了一個嵌入式系統(tǒng)的硬件部分。嵌入式微處理器是嵌入式系統(tǒng)的核心。嵌入式系統(tǒng)的軟件部分包括操作系統(tǒng)軟件（OS）（要求實時和多任務(wù)操作）和應(yīng)用程序編程。有時設(shè)計人員把這兩種軟件組合在一起。應(yīng)用程序控制著系統(tǒng)的運作和行為；而操作系統(tǒng)控制著應(yīng)用程序編程與硬件的交互作用。
二、嵌入式系統(tǒng)的分類
嵌入式系統(tǒng)涵蓋的面非常之廣泛，除PC系統(tǒng)以外的所有用到CPU的系統(tǒng)都為嵌入式系統(tǒng)，而且嵌入式系統(tǒng)有大有小，大到類似于PC的系統(tǒng)，小到類似于電飯爐這樣的微控制系統(tǒng)。具體分類：（1）信息家電，如機頂盒、DVD等；（2）信息終端，如手機、PDA等；（3）工業(yè)控制，如機器人，智能儀表等；（4）交通管理，如GPS,GSM模塊；（5）電子商務(wù)，如公共電話卡發(fā)行系統(tǒng)，自動售貨機等；（6）環(huán)境檢測，等等。
三、嵌入式系統(tǒng)發(fā)展趨勢
1、嵌入式應(yīng)用軟件的開發(fā)需要強大的開發(fā)工具和操作系統(tǒng)的支持。隨著因特網(wǎng)技術(shù)的成熟、帶寬的提高，ICP和ASP在網(wǎng)上提供的信息內(nèi)容日趨豐富、應(yīng)用項目多種多樣，嵌入式電子設(shè)備的功能不再單一，電氣結(jié)構(gòu)也更為復(fù)雜。為了滿足應(yīng)用功能的升級，設(shè)計師們一方面采用更強大的嵌入式處理器如32位、64位RISC芯片或信號處理器DSP增強處理能力；同時還采用實時多任務(wù)編程技術(shù)和交叉開發(fā)工具技術(shù)來控制功能復(fù)雜性，簡化應(yīng)用程序設(shè)計、保障軟件質(zhì)量和縮短開發(fā)周期。
2、互聯(lián)網(wǎng)成為必然趨勢。為適應(yīng)嵌入式分布處理結(jié)構(gòu)和應(yīng)用上網(wǎng)需求，面向21世紀(jì)的嵌入式系統(tǒng)要求配備標(biāo)準(zhǔn)的一種或多種網(wǎng)絡(luò)通信接口。針對外部聯(lián)網(wǎng)要求，嵌入設(shè)備必需配有通信接口,相應(yīng)需要TCP/IP協(xié)議簇軟件支持；由于家用電器相互關(guān)聯(lián)（如防盜報警、燈光能源控制、影視設(shè)備和信息終端交換信息）及實驗現(xiàn)場儀器的協(xié)調(diào)工作等要求，新一代嵌入式設(shè)備還需具備IEEE1394、USB、CAN、Bluetooth或IrDA通信接口，同時也需要提供相應(yīng)的通信組網(wǎng)協(xié)議軟件和物理層驅(qū)動軟件。為了支持應(yīng)用軟件的特定編程模式，如Web或無線Web編程模式，還需要相應(yīng)的瀏覽器，如HTML、WML等。
3、支持小型電子設(shè)備實現(xiàn)小尺寸、微功耗和低成本。為滿足這種特性，要求嵌入式產(chǎn)品設(shè)計者相應(yīng)降低處理器的性能，限制內(nèi)存容量和復(fù)用接口芯片。這就相應(yīng)提高了對嵌入式軟件設(shè)計技術(shù)要求。如，選用最佳的編程模型和不斷改進算法，采用Java編程模式，優(yōu)化編譯器性能。因此，既要軟件人員有豐富經(jīng)驗，更需要發(fā)展先進嵌入式軟件技術(shù)，如Java、Web和WAP等。
4、提供精巧的多媒體人機界面。嵌入式設(shè)備之所以為億萬用戶樂于接受，重要因素之一是它們與使用者之間的親和力，自然的人機交互界面，如司機操縱高度自動化的汽車主要還是通過習(xí)慣的方向盤、腳踏板和操縱桿。人們與信息終端交互要求以GUI屏幕為中心的多媒體界面。手寫文字輸入、語音撥號上網(wǎng)、收發(fā)電子郵件以及彩色圖形、圖像已取得初步成效。目前一些先進的PDA在顯示屏幕上已實現(xiàn)漢字寫入、短消息語音，但離掌式語言同聲翻譯還有很大距離。
總之，中國的單片機應(yīng)用和嵌入式系統(tǒng)開發(fā)走過了15年的歷程，但大多仍處于是以3-5個人為小組的封閉方式開發(fā)為主。今天面對的嵌入式系統(tǒng)工業(yè)化的潮流，如果我們不能認識到嵌入式軟件必須以工業(yè)化的方式生產(chǎn)開發(fā)，不理解在短時間內(nèi)裝配集成“數(shù)百人年”嵌入式產(chǎn)品軟件庫固化于芯片之中的方法，那么我們將失去更多“上游”產(chǎn)品的市場機遇；反之在我國大力推動和建設(shè)“嵌入式軟件工廠”，使我國的嵌入式軟件庫（零件）產(chǎn)品化并溶入國際市場，對加速知識創(chuàng)新和建立面向21世紀(jì)的知識經(jīng)濟具有戰(zhàn)略意義。
參考文獻：
1、馬忠梅,李善平,康慨等.ARM & Linux嵌入式系統(tǒng)教程.北京:北京航天航空大學(xué)出版社,2004.
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嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工具的發(fā)展已經(jīng)有二十多年的歷史，目前開放性和開放源碼成為一股強大的潮流，推動嵌入式系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)向前發(fā)展，傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工具已不能適應(yīng)這一潮流。
目前的發(fā)展趨勢是嵌入式系統(tǒng)的集成度越來越高，因而CMOS+NVM技術(shù)變得越來越重要。實現(xiàn)高集成度的另一個途徑是采用系統(tǒng)級封裝(SiP)，即把基于不同技術(shù)的芯片整合在同一個封裝中。一個典型例子是在單個封裝中整合MCU、閃存和RF收發(fā)器。
美國風(fēng)河公司中國區(qū)總經(jīng)理韓青：關(guān)于嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的發(fā)展趨勢，從總體上看，嵌入式系統(tǒng)的一個明顯趨勢就是復(fù)雜度的急劇提升，這是由于我們已經(jīng)進入了一個網(wǎng)絡(luò)化和智能化的時代，連網(wǎng)能力、多樣化和智能化必然會增加嵌入式軟件的復(fù)雜度。
從軟件平臺的角度來看，Linux所發(fā)揮的作用越來越大。Linux在嵌入式領(lǐng)域的發(fā)展一開始就遠比在桌面PC環(huán)境中要順利，但是由于組織過于松散，標(biāo)準(zhǔn)化的進程一直比較滯后。近年來，隨著相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化組織的完善，特別是Google等國際巨頭的支持，OHA(開放手機聯(lián)盟)、LiMo等行業(yè)協(xié)會的建立與發(fā)展，Linux平臺上軟件開發(fā)工具和規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)化進程正在不斷加快，這就為廣大嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員提供了更加穩(wěn)固的基礎(chǔ)。
從應(yīng)用領(lǐng)域的角度來看，消費電子產(chǎn)品的迅速發(fā)展為嵌入式系統(tǒng)提供了巨大的空間，特別是移動通信娛樂裝置、汽車信息娛樂系統(tǒng)等產(chǎn)品的多樣化趨勢，都為嵌入式系統(tǒng)提供了充滿想象空間的應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和國防軍工多年來一直是嵌入式系統(tǒng)的重要應(yīng)用領(lǐng)域，仍然將會延續(xù)下去?？紤]到Linux在上述這些領(lǐng)域的光明前景和開發(fā)工具標(biāo)準(zhǔn)化進程相對滯后的現(xiàn)狀，一些有助于標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)將會成為關(guān)鍵。如DSO(Device Software Opimization，設(shè)備軟件優(yōu)化)的理念和方法、層次化的設(shè)計方法和工具，都將對嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)的發(fā)展起大重要的推動作用。
GlObal IPSolutions亞太區(qū)市場總監(jiān)曾志佳；在VoIP嵌入式硬件平臺開發(fā)方面，目前許多這些平臺使用的語音處理方案都是基于公共交換電話網(wǎng)(PSTN)技術(shù)，這是傳統(tǒng)的電話技術(shù)。人們對IP電話的質(zhì)量非常關(guān)心，因為同電路交換網(wǎng)絡(luò)相比，分組網(wǎng)絡(luò)具有截然不同的特性。
■今日電子：現(xiàn)代嵌入式軟件／硬件技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)進入什么樣的階段?
Philippe Faure：對許多嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用而言，相對于硬件的開發(fā)，軟件的開發(fā)時間更長，開發(fā)成本更高。為了更緊密地整合硬件和軟件的開發(fā)，目前業(yè)界在電子系統(tǒng)級(ESL)設(shè)計方法方面投入了大量的努力。然而，這些工作進展緩慢，而且其焦點主要放在硬件／軟件并行設(shè)計流程上，以求縮短嵌入式產(chǎn)品的上市時間。采用基于FPGA的仿真板來驗證硬件和軟件，可以大幅度縮短嵌入式應(yīng)用的開發(fā)時間，并降低成本和風(fēng)險。
林鴻瑞為響應(yīng)目標(biāo)市場不斷演化的需求，賽靈思公司極大地增強了其嵌入式處理解決方案的處理能力，在包括處理器、外設(shè)和系統(tǒng)架構(gòu)等所有方面全面升級了嵌入式處理解決方案，同時還通過嵌入式開發(fā)套件(EDK)所提供的直觀硬件和軟件設(shè)計工具極大地簡化了這些解決方案的使用?；贓DK v9.2提供的FPGA嵌入式處理解決方案下一階段的演進將重點瞄準(zhǔn)兩大以客戶為中心的關(guān)鍵目標(biāo)：使軟件開發(fā)更容易，并支持高性能嵌入式系統(tǒng)的快速設(shè)計。
Xilinx的處理解決方案為很多領(lǐng)域提供了高性能和定制功能，這些領(lǐng)域包括：航天和軍用產(chǎn)品、有線和無線通信、汽車、音頻／視頻廣播、工業(yè)控制、測試與測量、以及消費類。Xilinx嵌入式處理解決方案得到了大量Virtex和Spartan FPGA平臺的支持。
韓青；如今的大多數(shù)電子設(shè)備都有多個不同的功能模塊組成，為了加快產(chǎn)品上市速度，每個功能模塊可能需要獨立的團隊來承擔(dān)開發(fā)工作，然后再組裝起來。通過采用層次(Layer)技術(shù)，可以讓開發(fā)團隊在開發(fā)工作中保持相對的獨立性，在功能模塊開發(fā)完場后又可以快速方便地組合起來，迅速構(gòu)成產(chǎn)品系統(tǒng)。在產(chǎn)品設(shè)計與調(diào)試過程中，層次技術(shù)可以很好地發(fā)現(xiàn)、測試和交流各個模塊所發(fā)生的變化，降低嵌入式軟件出現(xiàn)Bug的概率，從而大幅度地節(jié)省開發(fā)時間和工作量。顯然，層次技術(shù)也會極大地加快DSP與MCU等不同功能模塊的協(xié)同應(yīng)用。
■今日電子：32位MCU的發(fā)展對硬件／軟件提出怎樣的要求，DSP和MCU怎樣走向功能融合?
Philippe Faure：某些32位MCU架構(gòu)如ARM9、ARM11、ARM Cortex以及Atmel的AVR32，都內(nèi)建有DSP功能。其他架構(gòu)如Atmel的CAP，則可使DSP核與MCU整合在同一個芯片上。如果MCU架構(gòu)內(nèi)建有DSP功能，便可利用相同的開發(fā)工具，把DSP軟件作為MCU軟件的一部分來開發(fā)。但如果DSP核是獨立的，則需要單獨開發(fā)DSP軟件，且采用不同于MCU的開發(fā)工具。雖然單獨的MCU和DSP軟件開發(fā)較為復(fù)雜，但好處是MCU和DSP核能夠并行工作。相比內(nèi)建DSP功能的單核MCU架構(gòu)，可獲得更高的性能和更低的功耗。
除了MCU內(nèi)核以外，我們還必須考慮到對外設(shè)模擬／數(shù)字IP的需求，以及MCU是否能夠支持實時操作系統(tǒng)(RTOS)。
林鴻瑞：選擇MCU內(nèi)核僅僅解決了復(fù)雜問題的一部分。開發(fā)人員需要選擇配有適當(dāng)外設(shè)的MCU來滿足自己的最終產(chǎn)品要求。如果選擇的MCU帶有許多用不到的外設(shè)可能會增加總體系統(tǒng)成本。另外，對能夠運行RTOS的MCU的需求也在增長。使用RTOS有幾大顯著原因：除了提供實時多任務(wù)能力以
外，RTOS施加的任務(wù)型設(shè)計流程比沒有RTOS的系統(tǒng)更清晰、更容易組織；RTOS支持代碼重利用，通過提供中間件鏈接和縮短開發(fā)時間為應(yīng)用提供有用的服務(wù)。在時序關(guān)鍵的應(yīng)用中，RTOS可預(yù)測的響應(yīng)時間也進一步保證了應(yīng)用的質(zhì)量。
為進一步適應(yīng)這一趨勢，除已經(jīng)為Microblaze軟內(nèi)核提供的免費IP以外，賽靈思公司還新提供了4款免費IP(IIC、UART、FPU和10/100 liteEMAC)。為滿足RTOS需求，賽靈思還了其支持Linux 2.6 RTOS的Microblaze軟內(nèi)核版本。
賽靈思FPGA是硬件可配置的并且能夠利用Microblaze實現(xiàn)嵌入式處理器功能，以及利用內(nèi)部DSP48邏輯片完成DSP加速，因此對于帶可定制外設(shè)的32位嵌入式應(yīng)用開發(fā)來說，無論是否包括DSP加速，都是極佳的開發(fā)平臺。
■今日電子如何看待國內(nèi)行業(yè)應(yīng)用市場?貴公司在中國的發(fā)展策略如何?
Philippe Faure：中國的嵌入式應(yīng)用增長極其迅速，部分原因是由于中國國內(nèi)市場的發(fā)展，另一原因則在于中國嵌入式應(yīng)用產(chǎn)品出口的持續(xù)增長。Atmel在制定中國戰(zhàn)略時，考慮到了中國市場對價格極為重視的現(xiàn)實。中國的電子產(chǎn)品公司對單個芯片的價格和總體物料清單(BoM)的成本都非常關(guān)注。對Atm el而言，能夠提供把物料清單(BoM)的總體成本降至最低的系統(tǒng)解決方案十分重要。在中國，消費市場非常強勁，其中家電行業(yè)推動著國內(nèi)市場的急速發(fā)展。
林鴻瑞：近年來，中國嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用產(chǎn)品的市場需求日益增加，嵌入式系統(tǒng)的產(chǎn)值不斷增長，在冶金、汽車、造船、裝備制造、節(jié)能降耗、環(huán)保、家電、電子、汽車、通信、交通、金融、網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控、工業(yè)自動化等領(lǐng)域尤其明顯。
目前在中國市場，F(xiàn)PGA技術(shù)主要應(yīng)用在傳統(tǒng)的通信及消費電子領(lǐng)域。賽靈思在中國電信市場，特別是無線基站領(lǐng)域始終處于領(lǐng)導(dǎo)地位。在未來2～4年里，賽靈思的業(yè)務(wù)將集中在TD-SCDMA、平面電視和便攜式產(chǎn)品，在接下來的發(fā)展中，賽靈思將重點開拓汽車電子、工業(yè)控制、測試測量等領(lǐng)域。賽靈思在中國的發(fā)展策略如下：
首先，通過繼續(xù)加強客戶服務(wù)支持，滿足不斷增長的客戶需求，同時不斷拓展銷售渠道，繼續(xù)完成中國業(yè)務(wù)的快速增長。第二，繼續(xù)對能幫助賽靈思建立產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)系統(tǒng)的合作伙伴進行投資。第三，繼續(xù)對電子工程師進行培訓(xùn)和教育，使那些從來沒有用過賽靈思FPGA產(chǎn)品的工程師能夠發(fā)現(xiàn)其中的潛力并且能夠使用這些產(chǎn)品。第四，繼續(xù)深入開展大學(xué)計劃。
韓青：國內(nèi)嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用方向與全球情況大致相同，主要集中在航空航天與國防、消費電子、汽車電子、工業(yè)自動化和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施等幾大領(lǐng)域，只是在各個不同領(lǐng)域的發(fā)展速度與國外略有不同。例如，國內(nèi)消費電子產(chǎn)品由于市場巨大、進入門坎相對較低而在很短時間內(nèi)表現(xiàn)出巨大的活力，這也是國際廠商認為短期內(nèi)可以迅速成長并且進入比較容易的一個領(lǐng)域。再來看汽車電子，由于國外廠商利用整車設(shè)計對國內(nèi)廠商造成了一定的進入門坎，導(dǎo)致國內(nèi)廠商很難踏入預(yù)裝在車內(nèi)的汽車電子產(chǎn)品，但是對于后裝的車載電子產(chǎn)品來說，其市場形態(tài)比較接近消費電子產(chǎn)品，也給國內(nèi)廠商造就了一定的機會。
風(fēng)河公司在國內(nèi)的發(fā)展策略是順應(yīng)國內(nèi)市場趨勢，以全球最先進的嵌入式軟件開發(fā)理念、方法和工具來引導(dǎo)國內(nèi)的技術(shù)趨勢。在嵌入式軟件開發(fā)領(lǐng)域，以DSO(設(shè)備軟件優(yōu)化)為核心的理念、方法和工具是目前和今后將會長期延續(xù)的技術(shù)趨勢。
■今日電子貴公司在嵌入式開發(fā)的一些領(lǐng)域很活躍，如何看待貴公司在這個領(lǐng)域中所扮演的角色?
Philippe Faure：MCU和DSP已經(jīng)被廣泛地使用在大量的嵌入式產(chǎn)品中。規(guī)模最大的嵌入式應(yīng)用是手機，同時，數(shù)碼相機、便攜式媒體播放器和GPS系統(tǒng)的量也很大。另外，MCU和DSP還被使用在工業(yè)和醫(yī)療產(chǎn)品中，這方面的應(yīng)用雖然出貨量較少但單價較高，且產(chǎn)品生命周期更長。汽車電子則是嵌入式產(chǎn)品市場中增長最快的領(lǐng)域之一?？偠灾?，這些應(yīng)用在可預(yù)見的未來將確保嵌入式系統(tǒng)銷售量和銷售額的長期增長。
ATMEL專注于以微控制器產(chǎn)品為其核心競爭力，并輔以RF、功率管理、非易失性存儲器和傳感器接口等器件，可為眾多嵌入式應(yīng)用提供一個完整的系統(tǒng)級解決方案。ATMEL致力于鞏固其作為嵌入式系統(tǒng)市場主要廠商的地位。
篇12
隨著嵌入式系統(tǒng)處理器的不斷發(fā)展，典型的32位RISC芯片——ARM處理器，不論是在PDA，STB，DVD等消費類電子產(chǎn)品中，還是在GPS，航空，勘探，測量等軍方產(chǎn)品中都得到了廣泛的應(yīng)用。越來越多的芯片廠商早已看好ARM的前景，比如Intel， NS， Atmel， Philips， NEC， CirrusLogic等公司都有相應(yīng)的產(chǎn)品。他們把更多的功能集成在ARM芯片中，使其成為了高集成度，低功耗的典型代表。
ARM將其技術(shù)授權(quán)給世界上許多著名的半導(dǎo)體、軟件和OEM廠商，每個廠商得到的都是一套獨一無二的ARM相關(guān)技術(shù)及服務(wù)。利用這種合伙關(guān)系，ARM很快成為許多全球性RISC標(biāo)準(zhǔn)的締造者。
ARM架構(gòu)是面向低預(yù)算市場設(shè)計的第一款RISC微處理器。
ARM提供一系列內(nèi)核、體系擴展、微處理器和系統(tǒng)芯片方案。由于所有產(chǎn)品均采用一個通用的軟件體系，所以相同的軟件可在所有產(chǎn)品中運行（理論上如此）。典型的產(chǎn)品如下。
①CPU內(nèi)核
——ARM7：小型、快速、低能耗、集成式RISC內(nèi)核，用于移動通信。
——ARM7TDMI(Thumb):這是公司授權(quán)用戶最多的一項產(chǎn)品，將ARM7指令集同Thumb擴展組合在一起，以減少內(nèi)存容量和系統(tǒng)成本。同時，它還利用嵌入式ICE調(diào)試技術(shù)來簡化系統(tǒng)設(shè)計，并用一個DSP增強擴展來改進性能。該產(chǎn)品的典型用途是數(shù)字蜂窩電話和硬盤驅(qū)動器。
——ARM9TDMI:采用5階段管道化ARM9內(nèi)核，同時配備Thumb擴展、調(diào)試和Harvard總線。在生產(chǎn)工藝相同的情況下，性能可達ARM7TDMI的兩倍之多。常用于連網(wǎng)和頂置盒。
②體系擴展
——Thumb:以16位系統(tǒng)的成本，提供32位RISC性能，特別注意的是它所需的內(nèi)存容量非常小。
③嵌入式ICE調(diào)試
由于集成了類似于ICE的CPU內(nèi)核調(diào)試技術(shù)，所以原型設(shè)計和系統(tǒng)芯片的調(diào)試得到了極大的簡化。
④微處理器
——ARM710系列，包括ARM710、ARM710T、ARM720T和ARM740T:低價、低能耗、封裝式常規(guī)系統(tǒng)微型處理器，配有高速緩存（Cache）、內(nèi)存管理、寫緩沖和JTAG。廣泛應(yīng)用于手持式計算、數(shù)據(jù)通信和消費類多媒體。
——ARM940T、920T系列:低價、低能耗、高性能系統(tǒng)微處理器，配有Cache、內(nèi)存管理和寫緩沖。應(yīng)用于高級引擎管理、保安系統(tǒng)、頂置盒、便攜計算機和高檔打印機。
——StrongARM:性能很高、同時滿足常規(guī)應(yīng)用需要的一種微處理器技術(shù)，與DEC聯(lián)合研制，后來授權(quán)給Intel。SA110處理器、SA1100 PDA系統(tǒng)芯片和SA1500多媒體處理器芯片均采用了這一技術(shù)。
——ARM7500和ARM7500FE:高度集成的單芯片RISC計算機，基于一個緩存式ARM7 32位內(nèi)核，擁有內(nèi)存和I/O控制器、3個DMA通道、片上視頻控制器和調(diào)色板以及立體聲端口;ARM7500FE則增加了一個浮點運算單元以及對EDO DRAM的支持。特別適合電視頂置盒和網(wǎng)絡(luò)計算機（NC）。
2嵌入式系統(tǒng)的特點
嵌入式計算機系統(tǒng)同通用型計算機系統(tǒng)相比具有以下特點：
21嵌入式系統(tǒng)通常是面向特定應(yīng)用的。嵌入式CPU與通用型的最大不同就是嵌入式CPU大多工作在為特定用戶群設(shè)計的系統(tǒng)中，它通常都具有低功耗、體積小、集成度高等特點，能夠把通用CPU中許多由板卡完成的任務(wù)集成在芯片內(nèi)部，從而有利于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計趨于小型化，移動能力大大增強，跟網(wǎng)絡(luò)的耦合也越來越緊密。
22嵌入式系統(tǒng)是將先進的計算機技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)與各個行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合后的產(chǎn)物。這一點就決定了它必然是一個技術(shù)密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識集成系統(tǒng)。
23嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件都必須高效率地設(shè)計，量體裁衣、去除冗余，力爭在同樣的硅片面積上實現(xiàn)更高的性能，這樣才能在具體應(yīng)用中對處理器的選擇更具有競爭力。 24嵌入式系統(tǒng)和具體應(yīng)用有機地結(jié)合在一起，它的升級換代也是和具體產(chǎn)品同步進行，因此嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品一旦進入市場，具有較長的生命周期。
25為了提高執(zhí)行速度和系統(tǒng)可靠性，嵌入式系統(tǒng)中的軟件一般都固化在存儲器芯片或單片機本身中，而不是存貯于磁盤等載體中。
26嵌入式系統(tǒng)本身不具備自舉開發(fā)能力，即使設(shè)計完成以后用戶通常也是不能對其中的程序功能進行修改的，必須有一套開發(fā)工具和環(huán)境才能進行開發(fā)。
3嵌入式的系統(tǒng)與分類
根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)嵌入式系統(tǒng)有不同的分類方法，這里根據(jù)嵌入式系統(tǒng)的復(fù)雜程度，可以將嵌入式系統(tǒng)分為以下四類：
31單個微處理器這類系統(tǒng)可以在小型設(shè)備中（如溫度傳感器、煙霧和氣體探測器及斷路器）找到。這類設(shè)備是供應(yīng)商根據(jù)設(shè)備的用途來設(shè)計的。這類設(shè)備受Y2K影響的可能性不大。
32不帶計時功能的微處理器裝置。這類系統(tǒng)可在過程控制、信號放大器、位置傳感器及閥門傳動器等中找到。這類設(shè)備也不太可能受到Y(jié)2K的影響。但是，如果它依賴于一個內(nèi)部操作時鐘，那么這個時鐘可能受Y2K問題的影響。
33帶計時功能的組件。這類系統(tǒng)可見于開關(guān)裝置、控制器、電話交換機、電梯、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、醫(yī)藥監(jiān)視系統(tǒng)、診斷及實時控制系統(tǒng)等。它們是一個大系統(tǒng)的局部組件，由它們的傳感器收集數(shù)據(jù)并傳遞給該系統(tǒng)。這種組體可同PC機一起操作，并可包括某種數(shù)據(jù)庫(如事件數(shù)據(jù)庫)。
34在制造或過程控制中使用的計算機系統(tǒng)。對于這類系統(tǒng)，計算機與儀器、機械及設(shè)備相連來控制這些裝置的工作。這類系統(tǒng)包括自動倉儲系統(tǒng)和自動發(fā)貨系統(tǒng)。在這些系統(tǒng)中，計算機用于總體控制和監(jiān)視，而不是對單個設(shè)備直接控制。過程控制系統(tǒng)可與業(yè)務(wù)系統(tǒng)連接（如根據(jù)銷售額和庫存量來決定定單或產(chǎn)品量）。
4嵌入式系統(tǒng)發(fā)展趨勢
以信息家電為代表的互聯(lián)網(wǎng)時代嵌入式產(chǎn)品，不僅為嵌入式市場展現(xiàn)了美好前景，注入了新的生命；同時也對嵌入式系統(tǒng)技術(shù)，特別是軟件技術(shù)提出新的挑戰(zhàn)。這主要包括：支持日趨增長的功能密度、靈活的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接、輕便的移動應(yīng)用和多媒體的信息處理，此外，當(dāng)然還需對付更加激烈的市場競爭。
41嵌入式應(yīng)用軟件的開發(fā)需要強大的開發(fā)工具和操作系統(tǒng)的支持隨著因特網(wǎng)技術(shù)的成熟、帶寬的提高，ICP和ASP在網(wǎng)上提供的信息內(nèi)容日趨豐富、應(yīng)用項目多種多樣，像電話手機、電話座機及電冰箱、微波爐等嵌入式電子設(shè)備的功能不再單一，電氣結(jié)構(gòu)也更為復(fù)雜。為了滿足應(yīng)用功能的升級，設(shè)計師們一方面采用更強大的嵌入式處理器如32位、64位RISC芯片或信號處理器DSP增強處理能力；同時還采用實時多任務(wù)編程技術(shù)和交叉開發(fā)工具技術(shù)來控制功能復(fù)雜性，簡化應(yīng)用程序設(shè)計、保障軟件質(zhì)量和縮短開發(fā)周期。
目前，國外商品化的嵌入式實時操作系統(tǒng)，已進入我國市場的有WindRiver、Microsoft、QNX和Nuclear等產(chǎn)品。我國自主開發(fā)的嵌入式系統(tǒng)軟件產(chǎn)品如科銀(CoreTek)公司的嵌入式軟件開發(fā)平臺DeltaSystem，它不僅包括DeltaCore嵌入式實時操作系統(tǒng)，而且還包括LamdaTools交叉開發(fā)工具套件、測試工具、應(yīng)用組件等；此外，中科院也推出了Hopen嵌入式操作系統(tǒng)。
42聯(lián)網(wǎng)成為必然趨勢。為適應(yīng)嵌入式分布處理結(jié)構(gòu)和應(yīng)用上網(wǎng)需求，面向21世紀(jì)的嵌入式系統(tǒng)要求配備標(biāo)準(zhǔn)的一種或多種網(wǎng)絡(luò)通信接口。針對外部聯(lián)網(wǎng)要求，嵌入設(shè)備必需配有通信接口，相應(yīng)需要TCP/IP協(xié)議簇軟件支持；由于家用電器相互關(guān)聯(lián)(如防盜報警、燈光能源控制、影視設(shè)備和信息終端交換信息)及實驗現(xiàn)場儀器的協(xié)調(diào)工作等要求，新一代嵌入式設(shè)備還需具備IEEE1394、USB、CAN、Bluetooth或IrDA通信接口，同時也需要提供相應(yīng)的通信組網(wǎng)協(xié)議軟件和物理層驅(qū)動軟件。為了支持應(yīng)用軟件的特定編程模式，如Web或無線Web編程模式，還需要相應(yīng)的瀏覽器，如HTML、WML等。
43支持小型電子設(shè)備實現(xiàn)小尺寸、微功耗和低成本。為滿足這種特性，要求嵌入式產(chǎn)品設(shè)計者相應(yīng)降低處理器的性能，限制內(nèi)存容量和復(fù)用接口芯片。這就相應(yīng)提高了對嵌入式軟件設(shè)計技術(shù)要求。如，選用最佳的編程模型和不斷改進算法，采用Java編程模式，優(yōu)化編譯器性能。因此，既要軟件人員有豐富經(jīng)驗，更需要發(fā)展先進嵌入式軟件技術(shù)，如Java、Web和WAP等。
篇13
我們收集并分析了國內(nèi)部分高校在嵌入式課程上的教學(xué)大綱，以此為基礎(chǔ)設(shè)置了我們的嵌入式系統(tǒng)概論課程。表1是我們收集的大學(xué)名稱、課程名稱、學(xué)時數(shù)與知識點，這些課程基本上是基于Intel的XScale實驗板設(shè)計的，對我們設(shè)計“嵌入式系統(tǒng)概論”有借鑒作用。
綜合上述高校的嵌入式課程，有些是針對計算機專業(yè)開設(shè)的，有些是針對其他專業(yè)的，有本科期間開設(shè)的，也有碩士期間開設(shè)的，一些高校開設(shè)了多門嵌入式方向大課程。我們設(shè)計的“嵌入式系統(tǒng)概論”是針對本科階段開設(shè)的嵌入式方向入門課程，主要面向大三的本科生，其課程結(jié)構(gòu)如圖1所示，其前修課程一般是計算機組成、微機原理、接口、匯編、操作系統(tǒng)、程序設(shè)計語言、體系結(jié)構(gòu)。部分后續(xù)課程開設(shè)在研究生階段。
嵌入式系統(tǒng)概論課程的目的，是綜合前修計算機專業(yè)課程，以及包括數(shù)字電路等更基礎(chǔ)的知識，開拓學(xué)生對嵌入式的視野，為后續(xù)課程奠定基礎(chǔ)。因此在嵌入式課程中不會介紹匯編語言設(shè)計、接口電路的設(shè)計等知識。
我們認為，該課程理論部分的知識點分布基本上如圖2所示，主要分為四大模塊，分別是嵌入式概念、嵌入式體系、嵌入式系統(tǒng)軟件、嵌入式軟件開發(fā)。實驗部分由于各學(xué)校實驗材料的差異，較難對比，我們的使用設(shè)備主要是30套Intel XScale與30套Motorola Dragonball。
對于嵌入式體系結(jié)構(gòu)，首先介紹各種嵌入式體系結(jié)構(gòu)、處理器、DSP。
由于ARM體系是目前嵌入式系統(tǒng)工業(yè)界事實上的標(biāo)準(zhǔn)，一般都以ARM體系為例介紹嵌入式體系結(jié)構(gòu)，并介紹ARM匯編。由于上課學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了匯編語言，所以需要簡單介紹ARM匯編與微機匯編的差異與特點，要求學(xué)生以自學(xué)為主，作業(yè)為輔，可以較快地掌握該匯編。浙江大學(xué)計算機專業(yè)本科生階段在計算機組成課程中還學(xué)習(xí)了MIPS匯編，所以學(xué)生們對ARM匯編掌握起來就更快一些。
在嵌入式體系的具體實例介紹中，我們結(jié)合本課程的實驗平臺簡要介紹XScale體系，這部分主要也是自學(xué)為主，結(jié)合實驗環(huán)節(jié)讓學(xué)生掌握看硬件資料的能力。
在嵌入式體系結(jié)構(gòu)部分，還需要介紹嵌入式系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)，包括JTAG接口、外設(shè)、中斷、總線等。通過這部分的介紹，學(xué)生們可以了解嵌入式硬件系統(tǒng)的構(gòu)成與軟硬件接口。
嵌入式系統(tǒng)軟件就是嵌入式操作系統(tǒng)。嵌入式操作系統(tǒng)包括非實時嵌入式操作系統(tǒng)與實時嵌入式操作系統(tǒng)（RTOS），在嵌入式課程中主要介紹RTOS。在系統(tǒng)軟件模塊中將介紹實時系統(tǒng)概念、操作系統(tǒng)在嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的改造，例如處理器調(diào)度的實時性改造、中斷處理、文件系統(tǒng)、MMU等。嵌入式系統(tǒng)概論課程主要介紹常見的各種嵌入式操作系統(tǒng)，包括它們的特點、應(yīng)用領(lǐng)域，并以嵌入式Linux為例子，介紹Linux的改造、裁減與移植。
最后一個模塊是嵌入式軟件開發(fā)，是介紹嵌入式軟件開發(fā)的過程，使得整門課程最終能夠形成一個完備的嵌入式開發(fā)體系。Bootloader的設(shè)計，也可放在操作系統(tǒng)移植中進行介紹。嵌入式圖形用戶界面目前沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，作為概論課程需要介紹各個嵌入式GUI的優(yōu)缺點與適用范圍。同樣，課程介紹包括Tornado、等嵌入式開發(fā)環(huán)境，以及嵌入式中間件。課程最后將以實例來介紹嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)流程。
