時(shí)間：2023-06-09 10:02:21
緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛(ài)發(fā)表網(wǎng)為您精選了8篇嵌入式產(chǎn)品設(shè)計(jì)，愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維，激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
關(guān)鍵詞：競(jìng)賽；教學(xué)；家電產(chǎn)品；設(shè)計(jì)實(shí)踐
社會(huì)需要人才的類型是多樣的，不同類型人才的培養(yǎng)對(duì)于教育軟硬件、教學(xué)內(nèi)容、實(shí)踐內(nèi)容的要求是不一樣的。家電產(chǎn)品設(shè)計(jì)教學(xué)作為高等藝術(shù)設(shè)計(jì)教育的重要組成部分，從培養(yǎng)目標(biāo)的定位，實(shí)踐教學(xué)的實(shí)施過(guò)程、學(xué)生就業(yè)的形勢(shì)等方面談?wù)勛约涸诮虒W(xué)過(guò)程中對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)的一點(diǎn)看法。
一：制定切合實(shí)際的培養(yǎng)目標(biāo)和任務(wù)，讓教學(xué)與市場(chǎng)接軌
在培養(yǎng)目標(biāo)任務(wù)的定位上，要針對(duì)現(xiàn)實(shí)情況，貫徹“以就業(yè)為導(dǎo)向”原則，根據(jù)市場(chǎng)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(chǎng)中一定崗位需要的人才，自身?xiàng)l件能培養(yǎng)出來(lái)的人才，而不能盲目攀高，制定不切實(shí)際的培養(yǎng)目標(biāo)。社會(huì)當(dāng)然需要高級(jí)設(shè)計(jì)人才來(lái)引領(lǐng)設(shè)計(jì)文化，他們具有較為豐富的人文科學(xué)知識(shí)和自然科學(xué)知識(shí)，具備一定藝術(shù)修養(yǎng)，有很強(qiáng)的設(shè)計(jì)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(chǎng)接軌。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)行業(yè)，特別是在家電產(chǎn)品設(shè)計(jì)行業(yè)中，市場(chǎng)更需要大量有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的人才，面對(duì)剛剛畢業(yè)的大學(xué)生，如何讓這批還沒(méi)有走出學(xué)校、或者將要步入社會(huì)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(shí)就要考慮并完成的，這樣教學(xué)才能井然有序的進(jìn)行。同時(shí)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(shì)下，產(chǎn)品設(shè)計(jì)得到空前的重視與保護(hù)，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(jì)公司都提倡原創(chuàng)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新模式，并組織大量的設(shè)計(jì)大賽，主體對(duì)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(shí)踐鍛煉，同時(shí)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(chǎng)接軌的初級(jí)階段也就建立起來(lái)了。
二：引入大賽實(shí)踐教學(xué)，讓學(xué)生和課程教學(xué)“零距離”
在實(shí)踐教學(xué)實(shí)施上，學(xué)生先在學(xué)校學(xué)習(xí)理論知識(shí)和設(shè)計(jì)技能，在畢業(yè)前一年或半年到公司實(shí)習(xí)，如果在校期間實(shí)踐技能課開的比較好，能真正緊密聯(lián)系實(shí)際，那么在進(jìn)入實(shí)習(xí)單位后通過(guò)實(shí)際接觸客戶，接觸家電產(chǎn)品設(shè)計(jì)案例，跟蹤設(shè)計(jì)過(guò)程來(lái)檢驗(yàn)在校期間學(xué)習(xí)的知識(shí)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(shí)踐技能沒(méi)有得到鍛煉，那么在實(shí)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(cuò)誤地感覺(jué)在實(shí)踐中才能學(xué)到東西。那么我們?cè)谛Ｆ陂g究竟應(yīng)該實(shí)踐哪些課程，如何實(shí)施實(shí)踐課程才能使學(xué)生在將來(lái)實(shí)際工作中感覺(jué)到學(xué)有所用呢？這就需要教育單位在教學(xué)前期要進(jìn)行大量的市場(chǎng)調(diào)研，針對(duì)市場(chǎng)和企業(yè)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)人才的要求結(jié)合起來(lái)，同時(shí)也制定教學(xué)內(nèi)容和實(shí)踐內(nèi)容的統(tǒng)一性。讓市場(chǎng)的大賽機(jī)制與高校產(chǎn)品設(shè)計(jì)的教學(xué)機(jī)制相結(jié)合，以“實(shí)戰(zhàn)”的形式讓學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)項(xiàng)目全程跟蹤、全程參與。這就要讓老師與學(xué)生主動(dòng)的去尋找大賽信息，把產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(shuō)盡可能的讓學(xué)生和產(chǎn)品設(shè)計(jì)大賽實(shí)踐零距離，學(xué)生是在工作實(shí)踐而非模擬實(shí)踐。同時(shí)也能將整個(gè)的家電產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程與方法得到鞏固，這就會(huì)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(shí)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(jì)項(xiàng)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(jì)經(jīng)驗(yàn)闡述給學(xué)生，定時(shí)總結(jié)設(shè)計(jì)案的成敗得失。有些被否定的提案若能經(jīng)過(guò)老師的分析總結(jié)也會(huì)成為一種好的教材，這樣也能引導(dǎo)學(xué)跳出設(shè)計(jì)框框，轉(zhuǎn)換角度，提高批判思維能力等。后一個(gè)階段可以由學(xué)生自己嘗試承擔(dān)大賽設(shè)計(jì)，學(xué)生可以是個(gè)體參與或分組參與，采用競(jìng)標(biāo)方案的形式。這樣一方面可以提高學(xué)生的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，一方面也可以培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，這都是將來(lái)走上工作崗位后所必須具備的素養(yǎng)。教師在此過(guò)程中可以引導(dǎo)學(xué)生確定設(shè)計(jì)方向，幫助學(xué)生分析揣摩客戶要求，到逐漸放手鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)，僅給學(xué)生提建議，對(duì)學(xué)生的設(shè)計(jì)案進(jìn)行評(píng)估等。就是逐漸過(guò)度到學(xué)生為主導(dǎo)，老師起輔助作用，在給大賽組委會(huì)送交方案時(shí)，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(jì)接受市場(chǎng)的檢驗(yàn)，這就使的學(xué)生從一開始就按照企業(yè)、市場(chǎng)、以及大賽的要求來(lái)做設(shè)計(jì)，而非“隨心所欲”的做純表現(xiàn)的設(shè)計(jì)。這樣就能使學(xué)生在走上工作崗位后直接或在較短的時(shí)間內(nèi)就能承擔(dān)實(shí)際工作，這也正是許多用人單位所希望的。
當(dāng)然，這樣的實(shí)踐教學(xué)方式需要學(xué)生具備良好的產(chǎn)品設(shè)計(jì)理論知識(shí)和設(shè)計(jì)技能，此階段教學(xué)就是培養(yǎng)學(xué)生利用設(shè)計(jì)技能把學(xué)到的理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)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(jì)思維，從而提高自身的操作能力、創(chuàng)造能力。通過(guò)實(shí)踐，使學(xué)生更加專業(yè)，更熟悉市場(chǎng)。
三：構(gòu)建科學(xué)的就業(yè)模式，讓學(xué)生的理論知識(shí)與實(shí)踐能力同步提高
首先在學(xué)科理論知識(shí)的掌握上，這點(diǎn)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(shí)，只有在這個(gè)層面上打下良好的基石，才有可能在將來(lái)的專業(yè)上走的更遠(yuǎn)，在更高層次的崗位上工作，這就為學(xué)生將來(lái)的發(fā)展提供了可能。其次，在專業(yè)技能表達(dá)方面。眼高手低，和眼低手高，二者就是說(shuō)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(dá)出來(lái)，專業(yè)表達(dá)能力的高低更是衡量藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)科學(xué)生的重要尺度。在實(shí)踐課程教學(xué)中則應(yīng)把評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)重點(diǎn)放在強(qiáng)調(diào)專業(yè)技能表達(dá)的針對(duì)性上，和滿足實(shí)踐需要的表達(dá)效率上。另外，應(yīng)積極鼓勵(lì)學(xué)生參加各類產(chǎn)品設(shè)計(jì)競(jìng)賽、特別是在家電產(chǎn)品設(shè)計(jì)課程的教學(xué)過(guò)程中，提倡學(xué)生加大量的家電產(chǎn)品設(shè)計(jì)類大賽，這樣就能讓課堂理論教學(xué)與課外實(shí)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(huì)，對(duì)于他們走上社會(huì)，進(jìn)入設(shè)計(jì)領(lǐng)域也會(huì)產(chǎn)生一定的自信。
四：結(jié)束語(yǔ)
關(guān)鍵詞：嵌入式開發(fā)系統(tǒng)，特點(diǎn)，計(jì)算機(jī)技術(shù)
嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)與各個(gè)行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合后的產(chǎn)物。這一點(diǎn)就決定了它必然是一個(gè)技術(shù)密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識(shí)集成系統(tǒng)。正如我們所知嵌入式系統(tǒng)開發(fā)經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展己然成為了一個(gè)成熟的技術(shù)。他現(xiàn)如今有如下特點(diǎn)：
1）交叉開發(fā)工具和環(huán)境。嵌入式開發(fā)必須要有一套開發(fā)工具以及環(huán)境才能進(jìn)行開發(fā)，因?yàn)榍度胧杰浖旧硎遣痪邆渥灾鏖_發(fā)能力.用戶對(duì)其中程序功能是無(wú)法修改的。而這些工具和環(huán)境一般是要依靠在通用計(jì)算機(jī)上的軟硬件設(shè)備以及邏輯分析儀、混合信號(hào)示波器等設(shè)備上進(jìn)行的。開發(fā)時(shí)往往有主機(jī)和目標(biāo)機(jī)交叉開發(fā)的概念，程序的開發(fā)，調(diào)試需要主機(jī)執(zhí)行，而目標(biāo)機(jī)最后執(zhí)行。
2）軟件要求固態(tài)化存儲(chǔ)。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(chǔ)器芯片或單片機(jī)本身中，而不是存貯于磁盤等載體中。
3）軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)并且專用性強(qiáng)。嵌入式系統(tǒng)的個(gè)性化很強(qiáng)，其中的軟件系統(tǒng)和硬件的結(jié)合非常緊密，一般要針對(duì)硬件進(jìn)行系統(tǒng)的移植，即使在同一品牌、同一系列的產(chǎn)品中也需要根據(jù)系統(tǒng)硬件的變化和增減不斷進(jìn)行修改。同時(shí)針對(duì)不同的任務(wù)，往往需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行較大更改，程序的編譯下載要和系統(tǒng)相結(jié)合，這種修改和通用軟件的“升級(jí)”是完全兩個(gè)概念。
4）軟件代碼質(zhì)量與可靠性都十分高。嵌入式軟件的核心是系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，由于存儲(chǔ)空間有限，因而要求軟件代碼緊湊、可靠，大多對(duì)實(shí)時(shí)性有嚴(yán)格要求。雖然現(xiàn)在由于半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展使得處理器的速度不斷提高，片上存儲(chǔ)器的容量也在持續(xù)不斷增加，但在大多數(shù)應(yīng)用中，存儲(chǔ)空間依舊很寶貴并且還有實(shí)時(shí)性的要求。因此要求程序編寫和編譯工具的質(zhì)量要高，以此減少程序二進(jìn)制代碼長(zhǎng)度，起到了提高執(zhí)行速度的效果，而嵌入式系統(tǒng)正好擁有這個(gè)優(yōu)勢(shì)。
5）系統(tǒng)軟件的高實(shí)時(shí)性。在多任務(wù)嵌入式軟件中，對(duì)重要性各不相同的任務(wù)進(jìn)行統(tǒng)籌兼顧和合理調(diào)度是保證每個(gè)任務(wù)及時(shí)執(zhí)行的關(guān)鍵，單純通過(guò)提高處理器速度是無(wú)法完成和沒(méi)有效率的，這種任務(wù)調(diào)度只能由化編寫的系統(tǒng)軟件來(lái)完成，因此系統(tǒng)軟件的高實(shí)時(shí)性是基本要求。嵌入式軟件應(yīng)用程序雖然可以沒(méi)有操作系統(tǒng)直接在芯片上運(yùn)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(shí)時(shí)操作系統(tǒng)作為開發(fā)平臺(tái)，這樣才能保證程序執(zhí)行的實(shí)時(shí)性、可靠性，并減少開發(fā)時(shí)間，保障軟件質(zhì)量。
6）生命周期長(zhǎng)。嵌入式系統(tǒng)和具體應(yīng)用有機(jī)地結(jié)合在一起，它的升級(jí)換代也是和具體產(chǎn)品同步進(jìn)行，因此嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品一旦進(jìn)入市場(chǎng)，具有較長(zhǎng)的生命周期。
7）系統(tǒng)內(nèi)核小。由于嵌入式系統(tǒng)一般是應(yīng)用于小型電子裝置的，系統(tǒng)資源相對(duì)有限，所以內(nèi)核較之傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)要小得多。
8）系統(tǒng)精簡(jiǎn)。嵌入式系統(tǒng)一般沒(méi)有系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的明顯區(qū)分，不要求其功能設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)上過(guò)于復(fù)雜，這樣一方面利于控制系統(tǒng)成本，同時(shí)也利于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全
2軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)概念
軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)是指對(duì)系統(tǒng)中的軟硬件部分使用統(tǒng)一的描述和工具進(jìn)行集成開發(fā)，可完成全系統(tǒng)的設(shè)計(jì)驗(yàn)證并跨越軟硬件界面進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化。
嵌入式軟件設(shè)計(jì)是使用一組物理硬件和軟件來(lái)完成所需功能的過(guò)程。系統(tǒng)是指任何由硬件、軟件或者兩者的結(jié)合來(lái)構(gòu)成的功能設(shè)備。由于嵌入式軟件是一個(gè)專用系統(tǒng)，所以在嵌入式產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程中，軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)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(jì)理論――軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)。這種方法的特點(diǎn)是，在設(shè)計(jì)時(shí)從系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)角度考慮，把實(shí)現(xiàn)時(shí)的軟硬件同時(shí)考慮進(jìn)去，硬件設(shè)計(jì)包括芯片級(jí)“功能定制”設(shè)計(jì)。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(jì)效果。
系統(tǒng)協(xié)同設(shè)計(jì)的整個(gè)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(shí)間等。這些要求形成了由項(xiàng)目開發(fā)小組和市場(chǎng)專家共同制定的初步說(shuō)明文檔。系統(tǒng)設(shè)計(jì)首先確定所需的功能。復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)最常用的方法是將整個(gè)系統(tǒng)劃分為較簡(jiǎn)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(yǔ)言對(duì)各個(gè)對(duì)象子系統(tǒng)加以描述，產(chǎn)生設(shè)計(jì)說(shuō)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(duì)一個(gè)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(yàn)米選擇模型。
3嵌入式軟件開發(fā)的方法論
由于一個(gè)完整的產(chǎn)品中大部分系統(tǒng)都是非常復(fù)雜的，不僅如此與此同時(shí)我們還需要考慮很多的因素，比如開發(fā)這個(gè)產(chǎn)品所需的價(jià)格，產(chǎn)品的性能如何，系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)是什么等。唯有全面考慮這些因素我們才可能順利進(jìn)行開發(fā)，然后才可能做出一個(gè)成功的，合格的產(chǎn)品。一般來(lái)說(shuō)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過(guò)程會(huì)經(jīng)歷幾個(gè)步驟，為了確保這些步驟的合理性，我們需要一個(gè)設(shè)計(jì)方法論來(lái)面對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程。采用方法論有以下三個(gè)重要理由。
確認(rèn)所做的每一件事情都是必須要做的，不做無(wú)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(cè)試。
根據(jù)設(shè)計(jì)方法論可以發(fā)展出計(jì)算機(jī)輔助工具或是設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)累積，汲取每一次產(chǎn)品開發(fā)的經(jīng)驗(yàn)。再經(jīng)過(guò)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(jì)步入自動(dòng)化。
開發(fā)團(tuán)隊(duì)遵循同一套方法論，可以讓團(tuán)隊(duì)成員更容易彼此溝通。每個(gè)人都能在短時(shí)間內(nèi)了解整體過(guò)程中將經(jīng)歷哪些過(guò)程，需要何種支持與接收到何種結(jié)果。此外，也容易通過(guò)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(jì)過(guò)程的目標(biāo)是做出有一定用途且具有創(chuàng)新點(diǎn)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。
兩化融合的本質(zhì)是工業(yè)化的需求牽引，信息化的技術(shù)驅(qū)動(dòng)。軟件服務(wù)是信息化的靈魂，是信息化與工業(yè)化有機(jī)融合的“粘合劑”，是兩化融合的紐帶和橋梁。同時(shí)，兩化融合為軟件服務(wù)業(yè)的發(fā)展提供了前所未有的契機(jī)。但軟件服務(wù)作為兩化融合的“粘合劑”，如何發(fā)揮作用，如何實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造升級(jí)是亟待解決的一個(gè)問(wèn)題。因此本文從兩化融合環(huán)境下，工業(yè)企業(yè)對(duì)軟件服務(wù)業(yè)的需求出發(fā)，尋找軟件服務(wù)信息化與工業(yè)化融合的附著點(diǎn)。產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品和設(shè)備、管理的信息化建
設(shè)提升市場(chǎng)的快速響應(yīng)能力
當(dāng)今，客戶個(gè)性化需求日益增多，并且經(jīng)常會(huì)向企業(yè)提出定制獨(dú)一無(wú)二的產(chǎn)品。因此，工業(yè)企業(yè)從批量生產(chǎn)模式漸漸轉(zhuǎn)入按訂單定制生產(chǎn)的模式來(lái)響應(yīng)客戶的需求。但是，沒(méi)有靈活的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程、產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程，過(guò)硬的企業(yè)管理模式，快速響應(yīng)定制是很難實(shí)現(xiàn)的，其背后必須有強(qiáng)大的實(shí)力支撐。與此同時(shí)，市場(chǎng)的不確定性，也需要企業(yè)的生產(chǎn)對(duì)市場(chǎng)需求快速反應(yīng)。由此，企業(yè)只有通過(guò)兩化融合，走新型工業(yè)化道路，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品和設(shè)備、管理三個(gè)方面進(jìn)行改造升級(jí)，以此提升企業(yè)快速響應(yīng)能力，滿足客戶的需求。
1.產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程的信息化和數(shù)字化，提高產(chǎn)品研發(fā)效率
設(shè)計(jì)是產(chǎn)品制造的第一個(gè)環(huán)節(jié)，是決定產(chǎn)品性能、水平的重要環(huán)節(jié)，同時(shí)，設(shè)計(jì)又是快速響應(yīng)市場(chǎng)、滿足用戶需求的重要工具和手段。一方面，產(chǎn)品設(shè)計(jì)的信息化和數(shù)字化，將使設(shè)計(jì)開發(fā)的效率和成功率大大提高，降低設(shè)計(jì)和開發(fā)的成本，減少物質(zhì)消耗。另一方面，為了實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)市場(chǎng)和生產(chǎn)的柔性化，制造過(guò)程同樣要自動(dòng)化、數(shù)字化，從而保證產(chǎn)品的質(zhì)量和性能，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。企業(yè)在設(shè)計(jì)過(guò)程的數(shù)字化，有利于促進(jìn)并行設(shè)計(jì)、協(xié)同設(shè)計(jì)，有利于推行網(wǎng)絡(luò)制造模式，并將加速社會(huì)資源的整合和充分利用。
2.產(chǎn)品和設(shè)備數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化提升企業(yè)的生產(chǎn)能力
企業(yè)通過(guò)建立數(shù)字化的車間生產(chǎn)線，把數(shù)字化手段和生產(chǎn)設(shè)備結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)高度的自動(dòng)化和智能化，提升企業(yè)的生產(chǎn)能力；將信息化融入到研發(fā)體系，將產(chǎn)品定義、仿真分析與實(shí)驗(yàn)過(guò)程集成為新的研發(fā)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)異地協(xié)同等。這些都是通過(guò)信息技術(shù)在工業(yè)產(chǎn)品及設(shè)備的應(yīng)用提升企業(yè)的核心業(yè)務(wù)能力，從而支撐工業(yè)化的數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的實(shí)現(xiàn)。
3.管理過(guò)程的信息化建設(shè)提升企業(yè)管理水平
利用信息化手段，可以提高企業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、管理水平。在生產(chǎn)控制層面，以數(shù)控設(shè)備為基礎(chǔ)，圍繞創(chuàng)新研究和開發(fā)設(shè)計(jì)、工藝管理和加工制造、過(guò)程協(xié)同和質(zhì)量控制、物料配送和產(chǎn)品管理等生產(chǎn)制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)推進(jìn)信息化，以提高生產(chǎn)制造全過(guò)程的工作效能。在資源配置層面，以成本分析為基礎(chǔ)，圍繞外部協(xié)作、內(nèi)部計(jì)劃、及時(shí)響應(yīng)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)推進(jìn)信息化，以提高企業(yè)市場(chǎng)響應(yīng)效率。在管理決策層面，以信息管理為基礎(chǔ)，圍繞產(chǎn)品市場(chǎng)與客戶關(guān)系、人力資源與資本運(yùn)作、發(fā)展戰(zhàn)略與風(fēng)險(xiǎn)管理等關(guān)鍵環(huán)節(jié)推進(jìn)信息化，推廣應(yīng)用業(yè)務(wù)流程重組(BPR)、企業(yè)資源管理(ERP)、管理信息系統(tǒng)(MIS)、計(jì)算機(jī)決策支持(DSS)、數(shù)據(jù)挖掘(DM)、商業(yè)智能(BI)、供應(yīng)鏈管理(SCM)、客戶關(guān)系管理(CRM)、知識(shí)管理(KM)等信息技術(shù)，提升企業(yè)的管理水平和運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)管理信息化。例如重慶長(zhǎng)安汽車公司通過(guò)在汽車生產(chǎn)管理和信息化建設(shè)方面的努力探索和實(shí)踐，保持年均20％以上的增長(zhǎng)速度，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)的快速發(fā)展。
軟件服務(wù)推動(dòng)企業(yè)的工業(yè)化進(jìn)程
1.嵌入式技術(shù)提升產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程、產(chǎn)品及設(shè)備的數(shù)字化、智能化水平
嵌入式軟件是推進(jìn)工業(yè)化的重要工具。嵌入式軟件，又可以細(xì)分為操作系統(tǒng)、支撐軟件(嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)和開發(fā)工具)、應(yīng)用軟件等，他們被植入嵌入式系統(tǒng)之中，達(dá)到自動(dòng)化、智能化的控制、監(jiān)測(cè)、管理各種裝備、機(jī)器和系統(tǒng)運(yùn)行的目的。嵌入式系統(tǒng)和軟件在各種工業(yè)設(shè)計(jì)、工業(yè)產(chǎn)品、設(shè)備和過(guò)程控制系統(tǒng)中的應(yīng)用極為廣泛，不僅使企業(yè)的產(chǎn)品，而且使企業(yè)的工業(yè)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)流程具備數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的特征，因而是促進(jìn)“兩化融合”極為重要的技術(shù)手段之一。
2.IC設(shè)計(jì)提升產(chǎn)品及設(shè)備的數(shù)字化水平
IC設(shè)計(jì)是將系統(tǒng)、邏輯與性能的設(shè)計(jì)要求轉(zhuǎn)化為具體的物理版圖的過(guò)程，也是一個(gè)把產(chǎn)品從抽象的過(guò)程一步步具體化、直至最終物理實(shí)現(xiàn)的過(guò)程。在工業(yè)企業(yè)定制化、個(gè)性需求的引導(dǎo)下，IC設(shè)計(jì)在工業(yè)產(chǎn)品和設(shè)備的應(yīng)用成為主流，將電路模擬轉(zhuǎn)化為數(shù)字模擬，提升產(chǎn)品和設(shè)備的數(shù)字化水平。
3.輔助設(shè)計(jì)技術(shù)提升產(chǎn)品設(shè)計(jì)效率
在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程，計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)(Computer Aided Design，CAD)、計(jì)算機(jī)輔助制造(computer Aided Manufacturing，CAM)、計(jì)算機(jī)輔助工藝流程(Computer Aided Engineering，CAE)、計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)計(jì)劃(Computer Aided Process Plan-ning，CAPP)、計(jì)算機(jī)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(Product Data Management，PDM)等信息技術(shù)，在提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量上發(fā)揮了重要作用并得到了廣泛應(yīng)用。例如東風(fēng)汽車公司在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中，借助計(jì)算機(jī)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)建立了CV-BOM管理信息系統(tǒng)，解決了產(chǎn)品研發(fā)周期過(guò)長(zhǎng)，無(wú)法快速響應(yīng)市場(chǎng)的需求的問(wèn)題。同時(shí)降低了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)成本、管理成本，降低了產(chǎn)品研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)和企業(yè)成本，提升汽車產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)知識(shí)管理水平，增強(qiáng)了企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。此外該系統(tǒng)提出并實(shí)現(xiàn)了達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平的汽車產(chǎn)品開發(fā)創(chuàng)新技術(shù)和實(shí)現(xiàn)流程，推動(dòng)中國(guó)汽車行業(yè)的科技進(jìn)步。
4.SaaS提升企業(yè)管理的信息化水平
SaaS是一種基于互聯(lián)網(wǎng)提供軟件服務(wù)的應(yīng)用模式。SaaS可以為企業(yè)搭建信息化所需要的所有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施及軟件、硬件運(yùn)作平臺(tái)，并負(fù)責(zé)所有前期的實(shí)施、后期的維護(hù)等一系列服務(wù)，企業(yè)無(wú)需購(gòu)買軟硬件、建設(shè)機(jī)房、招聘IT人員，即可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)使用信息系統(tǒng)。
從嵌入式處理器來(lái)看，從最初的4位處理器，目前仍在大規(guī)模應(yīng)用的8位單片機(jī)、到日益受到廣泛青睞的32位MCU，以及更高性能的64位嵌入式處理器，目前具有嵌入式功能特點(diǎn)的處理器已逾千種，數(shù)十種常用的體系架構(gòu)。廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景吸引了大量的半導(dǎo)體公司參與競(jìng)爭(zhēng)，其中從ASIC、MCU、DSP到FPGA以及因?yàn)榻Y(jié)合了MCU和DSP優(yōu)勢(shì)而近年來(lái)異軍突起的匯聚式處理器，處理器速度越來(lái)越快、性能越來(lái)越強(qiáng)，而功耗和價(jià)格卻越來(lái)越低。目前。豐富的嵌入式處理器已經(jīng)廣泛應(yīng)用到從國(guó)防、工業(yè)、汽車到醫(yī)療設(shè)備和消費(fèi)電子等幾乎所有的行業(yè)和領(lǐng)域。
匯聚式處理器解決嵌入式設(shè)計(jì)技術(shù)挑戰(zhàn)
盡管嵌入式設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展，在核心處理器硬件平臺(tái)、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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇、系統(tǒng)日益復(fù)雜化，目標(biāo)應(yīng)用對(duì)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(jì)挑戰(zhàn)似乎并沒(méi)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(jìn)行方案選擇時(shí)必須正確評(píng)估應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)。
處理能力要求越來(lái)越高。系統(tǒng)本身的復(fù)雜功能、友好的界面設(shè)計(jì)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(shí)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(lái)的高設(shè)計(jì)復(fù)雜性、功耗和BOM(材料清單)成本讓方案缺乏競(jìng)爭(zhēng)性。此外，當(dāng)前嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，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(jì)，要在設(shè)計(jì)周期很有限的條件下完全從零開始實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)已經(jīng)變得不現(xiàn)實(shí)，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(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)支持，以及是否有完整的設(shè)計(jì)生態(tài)系統(tǒng)等，對(duì)于是否能按期高質(zhì)量地完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵。
標(biāo)準(zhǔn)的多樣性和不確定性帶來(lái)產(chǎn)品升級(jí)換代的顧慮。當(dāng)前在各個(gè)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(méi)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(chǎng)窗口期的先機(jī)，同時(shí)確保當(dāng)前的設(shè)計(jì)滿足未來(lái)變化的市場(chǎng)和技術(shù)需求，必須考慮方案的可擴(kuò)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(lái)越高，而系統(tǒng)功耗要求越來(lái)越低，這幾乎形成一對(duì)矛盾。然而，實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，工程師不得不面對(duì)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(jì)技術(shù)的改進(jìn)，低功耗設(shè)計(jì)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(jì)功率預(yù)算要求的系統(tǒng)方案也是系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shì)，硬件平臺(tái)方案對(duì)這些操作系統(tǒng)的支持能力是進(jìn)行方案選型的考慮要點(diǎn)之一。
以Mcu或AsIc為核心器件的硬件平臺(tái)方案在解決上述嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jìn)行功能擴(kuò)展和產(chǎn)品升級(jí)換代的設(shè)計(jì)靈活性，某些設(shè)計(jì)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(shì)的匯聚式處理器是有效解決上述設(shè)計(jì)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(cè)儀，工業(yè)應(yīng)用的3DLevelScanner三維曲面測(cè)量?jī)x等。預(yù)覽全文，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)本刊網(wǎng)。
科學(xué)大師是引用出來(lái)的
在一次期刊培訓(xùn)會(huì)上，我國(guó)一位期刊研究專家語(yǔ)出驚人：“科學(xué)大師不是評(píng)出來(lái)的，而是引用出來(lái)的。”例如達(dá)爾文的相對(duì)論、牛頓三大定律的引用率都屬最高級(jí)。但目前，我國(guó)科技論文的引用量和引用率偏少，這不僅不利于眾多科研成果傳播，也不利于科研新人的顯現(xiàn)，因此，應(yīng)該鼓勵(lì)科研人員在學(xué)術(shù)論文中多引用文章和著作。
北京科銀京成技術(shù)有限公司技術(shù)總監(jiān)
北京科銀京成技術(shù)有限公司技術(shù)總監(jiān)，副教授，計(jì)算機(jī)應(yīng)用博士，研究方向?yàn)椋浩者m計(jì)算，實(shí)時(shí)、嵌入式操作系統(tǒng)及其應(yīng)用，嵌入式應(yīng)用設(shè)計(jì)方法。
嵌入式軟件是嵌入式產(chǎn)品的核心，如果說(shuō)PC機(jī)的發(fā)展帶動(dòng)了整個(gè)桌面軟件的發(fā)展，那么嵌入式產(chǎn)品的廣泛普及必將為嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展提供無(wú)窮的推動(dòng)力。
中國(guó)有世界上最大的家用電子產(chǎn)品消費(fèi)市場(chǎng)和移動(dòng)通信市場(chǎng)，移動(dòng)終端、彩電、VCD等擁有量都居世界第一。隨著移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，多媒體、娛樂(lè)、通信等多功能、多用途的移動(dòng)終端將成為今后個(gè)人數(shù)據(jù)通信、事務(wù)處理和娛樂(lè)的最佳選擇。隨著消費(fèi)結(jié)構(gòu)的改變，人們對(duì)家電的靈活性和可控性提出了更高的要求，這些只能通過(guò)家電的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些需求都將加快嵌入式軟件技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程。嵌入式軟件已經(jīng)成為嵌入式產(chǎn)品設(shè)計(jì)、創(chuàng)新和軟件增值的關(guān)鍵因素，是未來(lái)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要體現(xiàn)。由于嵌入式產(chǎn)品具備硬件平臺(tái)多樣性和應(yīng)用個(gè)性化的特點(diǎn)，因此嵌入式軟件呈現(xiàn)出一種高度細(xì)分的市場(chǎng)格局，國(guó)外產(chǎn)品進(jìn)入也很難壟斷整個(gè)市場(chǎng)，這為我國(guó)的軟件產(chǎn)業(yè)提供了一個(gè)難得的發(fā)展機(jī)遇。
標(biāo)準(zhǔn)塑造未來(lái)
從軟件種類來(lái)看，嵌入式軟件可以分為嵌入式操作系統(tǒng)、嵌入式開發(fā)平臺(tái)、嵌入式行業(yè)應(yīng)用平臺(tái)及嵌入式應(yīng)用軟件。由于不同的行業(yè)對(duì)嵌入式軟件的要求不一，因此不會(huì)形成像PC一樣一支獨(dú)大的局面，但會(huì)吸取PC的成功經(jīng)驗(yàn)，形成不同行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。統(tǒng)一行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)具有設(shè)計(jì)技術(shù)共享、軟硬件重用、構(gòu)件兼容、維護(hù)方便和合作生產(chǎn)的特點(diǎn)，能夠極大地增強(qiáng)行業(yè)的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。
近幾年，一些地區(qū)和國(guó)家的若干行業(yè)協(xié)會(huì)紛紛制定嵌入式軟件行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如歐共體汽車產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟規(guī)定以O(shè)SEK標(biāo)準(zhǔn)作為開發(fā)汽車嵌入式系統(tǒng)的公用平臺(tái)和應(yīng)用編程接口；在航空電子方面，航空電子工程協(xié)會(huì)（AEEC）制定了面向航空電子的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)應(yīng)用編程接口ARINC653。我國(guó)各相關(guān)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟也在制定本行業(yè)的開放式軟件標(biāo)準(zhǔn)，提高中國(guó)數(shù)字產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)能力。走行業(yè)開放系統(tǒng)道路、建立行業(yè)性的嵌入式軟件平臺(tái)是加快嵌入式軟件技術(shù)發(fā)展的捷徑之一。根據(jù)應(yīng)用的不同要求，今后不同行業(yè)會(huì)定義其嵌入式操作系統(tǒng)、嵌入式開發(fā)平臺(tái)、應(yīng)用平臺(tái)等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
市場(chǎng)決定一切
從國(guó)際市場(chǎng)上看，據(jù)VDC預(yù)測(cè)，嵌入式軟件其GAGR的增長(zhǎng)率為13.5%，到2006年將達(dá)到21億美元的規(guī)模。其在各領(lǐng)域的市場(chǎng)份額為：消費(fèi)電子占26.8%，通訊和通信占20.2%，軍事/航空占18.6%，汽車電子占12.9%，工業(yè)控制占9.6%，醫(yī)療電子占3.1%，辦公自動(dòng)化占2.2%，零售自動(dòng)化占1.0%，信息自動(dòng)化、建筑/家庭自動(dòng)化占0.4%，其他占4.6%。
在國(guó)內(nèi)，消費(fèi)電子、通信、汽車電子、軍事、航空、工業(yè)控制也將是嵌入式軟件的主要市場(chǎng)，其中操作系統(tǒng)、開發(fā)平臺(tái)、行業(yè)應(yīng)用平臺(tái)和特色應(yīng)用軟件都將成為獨(dú)立軟件開發(fā)商的發(fā)展方向。與產(chǎn)業(yè)鏈互動(dòng)既可形成符合國(guó)際/國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，又具有中國(guó)的特色，從而確立同國(guó)外同類產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
國(guó)產(chǎn)軟件 大步前行
北京科銀京成技術(shù)有限公司（科銀京成）以嵌入式操作系統(tǒng)和開發(fā)平臺(tái)為基礎(chǔ)，形成了嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)軟件平臺(tái)、行業(yè)軟件平臺(tái)和嵌入式軟硬件解決方案等三個(gè)產(chǎn)品方向。
嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)軟件平臺(tái)包括嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)DeltaOS、開發(fā)工具Lambda TOOL、測(cè)試工具Gamma RAY和性能分析工具Gamma PROFILLER等內(nèi)容，工具既支持嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)Delta OS，也可支持第三方的嵌入式操作系統(tǒng)（如嵌入式Linux等），為嵌入式應(yīng)用提供基礎(chǔ)性的系統(tǒng)軟件平臺(tái)；嵌入式系統(tǒng)行業(yè)軟件平臺(tái)密切同行業(yè)結(jié)合，為具有強(qiáng)大產(chǎn)業(yè)背景的行業(yè)提供符合行業(yè)產(chǎn)品特點(diǎn)需要的軟件平臺(tái)。
目前，科銀京成已先后面向航空電子、飛行控制計(jì)算機(jī)、艦載計(jì)算機(jī)和稅控POS等行業(yè)形成了基于嵌入式系統(tǒng)的軟件平臺(tái)，對(duì)行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展起到了極大的推動(dòng)作用;嵌入式軟硬件解決方案則以完整產(chǎn)品為目標(biāo)，形成包括軟硬件內(nèi)容在內(nèi)的產(chǎn)品級(jí)解決方案，可由行業(yè)內(nèi)相關(guān)廠商直接進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)?？沏y京成已擁有嵌入式稅控POS、MP3、M2M和面向教育應(yīng)用的軟硬件全面可靠的解決方案。
作為長(zhǎng)期從事嵌入式系統(tǒng)軟件相關(guān)技術(shù)研究與產(chǎn)品發(fā)展的公司，科銀京成提供的嵌入式軟件產(chǎn)品內(nèi)容完備，能適應(yīng)產(chǎn)品開發(fā)生命周期的需要，為最終產(chǎn)品開發(fā)提供全過(guò)程支持。針對(duì)操作系統(tǒng)領(lǐng)域，科銀京成的產(chǎn)品既支持日益被消費(fèi)電子領(lǐng)域所廣泛接受的嵌入式Linux等操作系統(tǒng)，也提供具有強(qiáng)實(shí)時(shí)、高可靠特性的嵌入式操作系統(tǒng)，使產(chǎn)品具有比較廣泛的適應(yīng)性。在嵌入式開發(fā)工具領(lǐng)域，科銀京成提供了內(nèi)容豐富、且高度集成、能有效提高軟件質(zhì)量和開發(fā)效率的開發(fā)工具，解決了嵌入式系統(tǒng)中普遍存在的軟件開發(fā)比較困難的問(wèn)題。另外，科銀京成提供的嵌入式產(chǎn)品還具有成熟、可靠的特點(diǎn)，擁有強(qiáng)大的本地化服務(wù)和支持能力。科銀京成的產(chǎn)品已成功應(yīng)用于數(shù)十種國(guó)防和民用電子產(chǎn)品，并且在多年嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)和產(chǎn)品應(yīng)用過(guò)程中，積累了豐富的服務(wù)與多行業(yè)按需定制經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，科銀京成非常重視嵌入式領(lǐng)域相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定工作，先后參與制定了《航空電子應(yīng)用軟件接口要求》（GJB-5357-2005）、《手持電子產(chǎn)品嵌入式軟件API標(biāo)準(zhǔn)》、《稅控收款機(jī)標(biāo)準(zhǔn)》等標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，為推進(jìn)相關(guān)行業(yè)的持續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：嵌入式教學(xué)；實(shí)踐能力；實(shí)踐教學(xué)
作者簡(jiǎn)介：梁冀（1985-），女，廣西貴港人，廣西民族師范學(xué)院物理與電子工程系，講師；蔣志年（1965-），男，壯族，廣西賓陽(yáng)人，廣西民族師范學(xué)院物理與電子工程系，副教授。（廣西 崇左 532200）
基金項(xiàng)目：本文系廣西民族師范學(xué)院2013年教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：JGYB201322）的研究成果。
中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）03-0119-02
近年來(lái)，隨著嵌入式系統(tǒng)在通信、電子、工業(yè)、網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，人才需求也越來(lái)越旺盛，各高校都相繼開設(shè)了嵌入式系統(tǒng)相關(guān)課程。[1]嵌入式系統(tǒng)是通信類和電子信息類專業(yè)的一門實(shí)踐性很強(qiáng)的后續(xù)課程，是專用于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的系統(tǒng)課程中很重要的一門。但由于嵌入式系統(tǒng)所包含的基礎(chǔ)知識(shí)非常多，涉及的知識(shí)內(nèi)容相當(dāng)廣，學(xué)科隨著應(yīng)用的發(fā)展迅猛，知識(shí)的更新相當(dāng)快，開設(shè)課程課時(shí)偏少尤其是實(shí)踐課時(shí)嚴(yán)重缺乏，[2]導(dǎo)致了高校中嵌入式系統(tǒng)課程的學(xué)習(xí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，直接造成了學(xué)生實(shí)踐能力跟不上實(shí)際生活領(lǐng)域的應(yīng)用和相關(guān)實(shí)踐人才的缺乏。
根據(jù)嵌入式系統(tǒng)課程的特點(diǎn)，結(jié)合廣西民族師范學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱“我校”）通信類和電子信息類專業(yè)實(shí)踐能力、職業(yè)能力的培養(yǎng)目標(biāo)以及學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，在嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)過(guò)程當(dāng)中，以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力為切入點(diǎn)，在嵌入式系統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和教學(xué)方法等方面，遵循由易到簡(jiǎn)、由基礎(chǔ)過(guò)渡到綜合的原則基礎(chǔ)上，進(jìn)行了一系列的教學(xué)改革與探索，[3]使得嵌入式系統(tǒng)教學(xué)分別從理論知識(shí)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)際應(yīng)用的設(shè)計(jì)三方面相互提攜，全面提升課程的教學(xué)效果，提高學(xué)生的實(shí)踐能力，提升學(xué)生的職業(yè)能力。
一、軟硬件理論方面知識(shí)教學(xué)改革
嵌入式系統(tǒng)是一門實(shí)踐應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，在課程理論知識(shí)的深度上，并沒(méi)有也不需要知識(shí)深度的要求，更多是介紹處理器的各個(gè)模塊各種功能的性能特點(diǎn)、相關(guān)寄存器以及使用要求、步驟。但是課程所需要的知識(shí)廣度要求卻相當(dāng)高，如課程需要學(xué)生具備有“電路基礎(chǔ)”、“模擬電子技術(shù)”、“數(shù)字電子技術(shù)”、“微機(jī)原理”、“匯編語(yǔ)言”、“C語(yǔ)言”、“單片機(jī)”等相關(guān)方面的知識(shí)，而學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程當(dāng)中廣度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，這就要求在理論知識(shí)的教學(xué)方面，根據(jù)課程的特點(diǎn)，做出相對(duì)應(yīng)的調(diào)整、改革，以滿足課程教學(xué)的要求。
1.教材
目前，市場(chǎng)上關(guān)于嵌入式系統(tǒng)方面的教材種類相當(dāng)多，內(nèi)容分布各具特點(diǎn)，但缺乏一本權(quán)威的教材。而因?yàn)榍度胧郊夹g(shù)更新相當(dāng)快的特點(diǎn)，想要選擇一本內(nèi)容和難度方面都非常合適的教材很難，為了更好完成教學(xué)目標(biāo)，同時(shí)結(jié)合我校的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，筆者選擇了周立功先生主編的《ARM嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程》作為教參。結(jié)合實(shí)際情況，添加相關(guān)部分的內(nèi)容，教參只是教學(xué)內(nèi)容的參考，不拘泥于教材，具體的教學(xué)內(nèi)容必須要跟學(xué)生的具體知識(shí)結(jié)構(gòu)、專業(yè)基礎(chǔ)結(jié)合起來(lái)。在51單片機(jī)的基礎(chǔ)之上，開展軟硬件協(xié)同開發(fā)的理論教學(xué)，主張缺什么補(bǔ)什么，有什么省略什么，多本教材多方面知識(shí)協(xié)同，強(qiáng)化教學(xué)內(nèi)容。
2.教學(xué)模式、方法
傳統(tǒng)的教學(xué)，往往是教師在授課前先設(shè)置好教學(xué)大綱，然后按照教學(xué)大綱設(shè)置內(nèi)容，通過(guò)教師的講解、授課，讓學(xué)生能夠掌握相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，做好理論準(zhǔn)備。然而，這種教學(xué)模式并不適合實(shí)踐性很強(qiáng)的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)，不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生的學(xué)習(xí)能動(dòng)性較差，不能學(xué)以致用，這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力非常不利。
針對(duì)這些實(shí)際情況，筆者在嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的過(guò)程當(dāng)中更加注重理論與實(shí)際的結(jié)合，教學(xué)內(nèi)容盡量做到一邊講解知識(shí)點(diǎn)，一邊對(duì)該知識(shí)點(diǎn)的相關(guān)原理過(guò)程進(jìn)行演示，加強(qiáng)教學(xué)立體效果。因此，在我校的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)過(guò)程當(dāng)中，筆者主要通過(guò)在理論教學(xué)中采用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，如proteus加IAR軟件仿真等，將嵌入式系統(tǒng)各個(gè)模塊各種功能的工作原理、工作過(guò)程等看不見(jiàn)摸不著的抽象過(guò)程具體化、形象化，讓學(xué)生更加直觀了解、掌握課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)；同時(shí)充分利用現(xiàn)代教育技術(shù)的輔助作用，利用多媒體技術(shù)容量大、圖文并茂的生動(dòng)特點(diǎn)，將課本中一些難以理解的知識(shí)點(diǎn)，通過(guò)動(dòng)畫演示，是學(xué)生能夠形象地理解一些抽象的理論知識(shí)，調(diào)動(dòng)學(xué)生視覺(jué)、聽覺(jué)等各方面的感觀，變抽象為具體，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、積極性；而在理論教學(xué)的方法上，筆者主要采用的是分類法、比擬法，把嵌入式系統(tǒng)的眾多知識(shí)點(diǎn)按照模塊進(jìn)行分類，把種類繁多的知識(shí)點(diǎn)分成有序的模塊。同時(shí)，將各個(gè)分類好的模塊與之前開設(shè)的51單片機(jī)進(jìn)行一個(gè)類比學(xué)習(xí)，充分利用之前學(xué)習(xí)51單片機(jī)的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)，以達(dá)到提高教學(xué)效果的目的。
3.共享學(xué)習(xí)資源
在課程教學(xué)過(guò)程當(dāng)中，筆者主要通過(guò)自己建立的網(wǎng)絡(luò)課堂進(jìn)行學(xué)習(xí)交流，同時(shí)給學(xué)生介紹一些著名的學(xué)習(xí)網(wǎng)站，如21IC網(wǎng)、電子工程師網(wǎng)等。通過(guò)這些網(wǎng)絡(luò)資源，使同學(xué)們能充分了解行業(yè)的發(fā)展情況，通過(guò)與工作經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師進(jìn)行在線交流，也能培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)興趣，提高學(xué)生課外解決問(wèn)題的能力；而另外一方面，在課余的時(shí)間，筆者也盡可能地邀請(qǐng)行業(yè)內(nèi)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)工程師來(lái)校做一些相關(guān)方面的學(xué)術(shù)報(bào)告，使學(xué)生能更直接地接觸專業(yè)技術(shù)人員，更深入體會(huì)行業(yè)的風(fēng)范。課外與課堂的有機(jī)結(jié)合，充分保證學(xué)習(xí)的效果，為培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、職業(yè)能力做好理論鋪墊。
二、實(shí)踐操作教學(xué)改革
實(shí)踐能力的培養(yǎng)體現(xiàn)在通信工程專業(yè)學(xué)生身上，就是通過(guò)教學(xué)和訓(xùn)練，使得學(xué)生具有實(shí)際產(chǎn)品設(shè)計(jì)的總體意識(shí)，依據(jù)這種意識(shí)掌握、運(yùn)用相關(guān)科學(xué)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的總體設(shè)計(jì)。這要求在實(shí)踐課程教學(xué)當(dāng)中有目的有意識(shí)地引導(dǎo)、培養(yǎng)學(xué)生，因此，實(shí)踐操作的教學(xué)在嵌入式課程教學(xué)當(dāng)中更為重要。
基于以上因素的考慮，在我校的嵌入式系統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)當(dāng)中，主要依托嵌入式系統(tǒng)開發(fā)實(shí)驗(yàn)室，利用ARM7開發(fā)系統(tǒng)，將嵌入式實(shí)踐教學(xué)融入“兩種模式，三個(gè)階段”的團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)模式。所謂兩種模式，就是課堂必修訓(xùn)練模式和課外開放實(shí)驗(yàn)室訓(xùn)練模式。而三個(gè)階段，指的是基礎(chǔ)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)階段、綜合實(shí)驗(yàn)階段和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)階段。
在實(shí)踐教學(xué)階段，筆者將整個(gè)教學(xué)過(guò)程分為三個(gè)階段，其中基礎(chǔ)性試驗(yàn)階段主要用于熟悉和鞏固嵌入式系統(tǒng)各個(gè)模塊的功能。初步掌握獨(dú)立模塊使用的方法、步驟，這部分的實(shí)驗(yàn)課時(shí)設(shè)置相對(duì)縮短，保證只占整個(gè)實(shí)踐課時(shí)的五分之一左右。掌握獨(dú)立模塊的使用后，緊接著要進(jìn)入綜合實(shí)驗(yàn)階段，在這個(gè)階段主要設(shè)置一些綜合性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)，在一個(gè)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，將會(huì)同時(shí)使用三個(gè)或者三個(gè)以上的模塊，這樣，通過(guò)這部分實(shí)驗(yàn)主要培養(yǎng)學(xué)生的調(diào)節(jié)能力，使學(xué)生逐漸掌握同時(shí)使用多個(gè)模塊時(shí)，各個(gè)模塊之間該如何調(diào)節(jié)，如何關(guān)聯(lián)，這階段較為關(guān)鍵，主要占據(jù)實(shí)踐教學(xué)的一半課時(shí)。最后，為了鞏固學(xué)生的綜合能力，同時(shí)也為了培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力，筆者將設(shè)置1～2個(gè)的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生利用嵌入式技術(shù)去動(dòng)手設(shè)計(jì)一個(gè)小產(chǎn)品，完整地體驗(yàn)一個(gè)小產(chǎn)品的開發(fā)過(guò)程，達(dá)到課程教學(xué)的真正目的，這一部分的課時(shí)占據(jù)課程的大概2/5的課時(shí)。
當(dāng)然，在這三個(gè)階段實(shí)施的過(guò)程當(dāng)中，不僅僅只是在課堂上利用課堂教學(xué)時(shí)間讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室真正地學(xué)習(xí)、操作，更重要的是必須要提供一個(gè)課外的實(shí)驗(yàn)室開放學(xué)習(xí)模式。不僅只是在嵌入式的教學(xué)期間，在整個(gè)大學(xué)生涯期間嵌入式實(shí)驗(yàn)室利用專人負(fù)責(zé)管理，全天候開放環(huán)境的模式，為廣大的學(xué)生們提供一個(gè)開放式學(xué)習(xí)環(huán)境。學(xué)生可以在任何有空余的時(shí)間，有學(xué)習(xí)想法的時(shí)候，隨時(shí)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行開發(fā)學(xué)習(xí)，展寬他們的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)以及為學(xué)習(xí)提供必要的幫助。同時(shí)，考慮到學(xué)生的實(shí)際基礎(chǔ)各有不同以及嵌入式系統(tǒng)所需知識(shí)的廣度太大，學(xué)生單人實(shí)踐，學(xué)習(xí)效果將會(huì)產(chǎn)生參差不齊的狀況，效果非常有限，因此，在實(shí)施兩種模式，三個(gè)階段的實(shí)踐教學(xué)過(guò)程當(dāng)中，將學(xué)生分成若干個(gè)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行實(shí)踐練習(xí)。一方面，可以促進(jìn)學(xué)生之間的學(xué)習(xí)交流，使他們能夠取長(zhǎng)補(bǔ)短，彼此之間深入探索問(wèn)題，共同合作，增進(jìn)學(xué)習(xí)效果的同時(shí)，也逐漸培養(yǎng)學(xué)生一種團(tuán)隊(duì)合作的意識(shí)和習(xí)慣，為將來(lái)走上職業(yè)崗位做好充分的準(zhǔn)備。
三、以賽帶練，強(qiáng)化實(shí)踐
嵌入式系統(tǒng)是一門實(shí)踐為主的課程，盡管筆者在課程教學(xué)過(guò)程中有意識(shí)地偏向?qū)嵺`教學(xué)，但畢竟實(shí)踐教學(xué)都處于實(shí)驗(yàn)室教學(xué)，實(shí)驗(yàn)室操作開發(fā)階段，即使在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中為了彌補(bǔ)這個(gè)缺點(diǎn)加入了設(shè)計(jì)性試驗(yàn)的環(huán)節(jié)，但實(shí)踐教學(xué)證明，這個(gè)過(guò)程雖然具備一定的效果，但由于設(shè)計(jì)性實(shí)踐教學(xué)課時(shí)較短，只能設(shè)置一兩個(gè)較為簡(jiǎn)單的小應(yīng)用設(shè)計(jì)，與實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中真正做一個(gè)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的過(guò)程差別較大。因此需要為學(xué)生提供一個(gè)更加具備挑戰(zhàn)性，更加接近實(shí)際應(yīng)用的一種鍛煉機(jī)會(huì)，那就是組織學(xué)生參加各種學(xué)科設(shè)計(jì)競(jìng)賽，[4]比如全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、廣西區(qū)電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽等。在這些權(quán)威的學(xué)科競(jìng)賽當(dāng)中，每一年都有嵌入式系統(tǒng)相關(guān)的開發(fā)設(shè)計(jì)，并且嚴(yán)格規(guī)定設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)時(shí)間，學(xué)生的參與面非常廣。通過(guò)組織學(xué)生參加這樣一些設(shè)計(jì)比賽，以比賽帶動(dòng)練習(xí)，使學(xué)生能夠?qū)W會(huì)應(yīng)用自己所學(xué)的知識(shí)去解決產(chǎn)品開發(fā)的問(wèn)題，同時(shí)充分體會(huì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程，掌握產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中應(yīng)該怎么做，遇到問(wèn)題該如何解決等，參加學(xué)科設(shè)計(jì)競(jìng)賽，以賽帶練。通過(guò)這樣一種延伸式的實(shí)踐教學(xué)，真正使學(xué)生的實(shí)踐能力、職業(yè)能力得到很好的鍛煉，從根本上提高我校通信工程的人才培養(yǎng)質(zhì)量。
四、總結(jié)
為了適合社會(huì)的需求，也為了使得學(xué)生能夠更好地進(jìn)入社會(huì)，筆者在通信類及電子類專業(yè)的培養(yǎng)過(guò)程中必須時(shí)刻調(diào)整，注意培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、職業(yè)能力。作為通信類及電子類專業(yè)實(shí)踐課程的最后一類課程，嵌入式系統(tǒng)課程的教學(xué)有著十分重要的作用，嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)改革，從一定程度上，影響著學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量。我校通過(guò)一系列理論、實(shí)踐及延伸式實(shí)踐的改革，在理論教學(xué)時(shí)，注意抓重點(diǎn)，抓知識(shí)廣度，理論與實(shí)踐相結(jié)合，將抽象的理論知識(shí)具體化、形象化。在實(shí)踐教學(xué)上，根據(jù)我校的實(shí)際采用了“兩種模式，三個(gè)階段”的團(tuán)隊(duì)式學(xué)習(xí)模式的改革，不僅從教學(xué)的角度，更重要的是在實(shí)踐的角度進(jìn)行改革，并且通過(guò)權(quán)威性的學(xué)科設(shè)計(jì)競(jìng)賽，充分帶動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)、訓(xùn)練，使學(xué)生的實(shí)踐能力、職業(yè)能力得到了最充分的鍛煉。實(shí)踐證明，這樣的教學(xué)改革深得我校通信類及電子類學(xué)生的認(rèn)可及肯定，帶動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。組織學(xué)生參加各類的學(xué)科競(jìng)賽都有省部級(jí)、地廳級(jí)等各方面的獎(jiǎng)勵(lì)，畢業(yè)生走向工作崗位也受到了用人單位的一致肯定，這使得我校的人才培養(yǎng)質(zhì)量得到了進(jìn)一步的提高。
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在設(shè)計(jì)過(guò)程中，每個(gè)設(shè)計(jì)人員各司其職，所完成的各個(gè)設(shè)計(jì)部分最后被歸攏起來(lái)，構(gòu)成完整的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。負(fù)責(zé)定義設(shè)計(jì)的各個(gè)組成部分并將其組合起來(lái)以滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)范的人就是通觀產(chǎn)品開發(fā)全局的人，多數(shù)情況下是系統(tǒng)設(shè)計(jì)師。對(duì)產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程采取系統(tǒng)層次觀點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)在于，這樣就有機(jī)會(huì)考察在封閉的電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域以外的市場(chǎng)差異化問(wèn)題。這一工作并不像聽上去那么容易，為了應(yīng)對(duì)復(fù)雜的新技術(shù)，電子工程變得日益專業(yè)化，設(shè)計(jì)領(lǐng)域的劃分越細(xì)致，整體‘圖景’就越模糊。
也許。使產(chǎn)品設(shè)計(jì)視野更開闊的一條顯而易見(jiàn)的途徑就是考慮那些購(gòu)買和使用電子產(chǎn)品的用戶。在這里，不斷變化的影響因素在于意識(shí)到客戶不只是購(gòu)買產(chǎn)品。實(shí)際上他們還在購(gòu)買超出設(shè)備本身的電子產(chǎn)品的體驗(yàn)。這一視野更少與電路和軟件算法直接相關(guān)，而是更多地與開發(fā)用戶界面、定義設(shè)備與外界的交互方式，以及它連接到什么系統(tǒng)和服務(wù)相關(guān)。這涉及產(chǎn)品的外觀、感覺(jué)和功能，且后者更為重要。這些要素主要是在軟件中定義的，而支持這些功能所需的電子硬件和系統(tǒng)是在后來(lái)才確定的。
當(dāng)各個(gè)設(shè)計(jì)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(jì)抽象的層次，則系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)師就有可能采用這種方法。為使這一點(diǎn)成為可能，硬件、軟件和可編程硬件設(shè)計(jì)需要封裝進(jìn)一個(gè)使用單一設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)模型的系統(tǒng)。這個(gè)單一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)庫(kù)變成針對(duì)公司內(nèi)各種系統(tǒng)的單一聯(lián)系點(diǎn)，而且更重要的是，它允許各設(shè)計(jì)領(lǐng)域進(jìn)行實(shí)時(shí)設(shè)計(jì)互動(dòng)。
這與嵌入式設(shè)計(jì)領(lǐng)域特有的使用基于C語(yǔ)言的系統(tǒng)語(yǔ)言或算法建模技術(shù)來(lái)提高設(shè)計(jì)抽象層次的概念有重要區(qū)別。如果高層次嵌入式設(shè)計(jì)是在使用單一設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)模型的統(tǒng)一設(shè)計(jì)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)，則其本身就包含其他領(lǐng)域。通過(guò)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(jì)能力，系統(tǒng)設(shè)計(jì)才能夠名副其實(shí)。
設(shè)計(jì)抽象層次的提高，系統(tǒng)設(shè)計(jì)師可以采用高層次、以軟件為中心的整體產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法。使用示意圖或流程圖等圖形設(shè)計(jì)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(lái)，以研究和開發(fā)創(chuàng)新的產(chǎn)品功能，而不會(huì)受到低層次工程設(shè)計(jì)需求的干擾。單一設(shè)計(jì)環(huán)境可以讓系統(tǒng)設(shè)計(jì)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。
隨著合適的工具陸續(xù)出現(xiàn)，新一代電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)師也已登臺(tái)亮相。他們采取傳統(tǒng)上被視為‘從前向后’的電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法，即從軟件而非硬件開始設(shè)計(jì)?；谄洮F(xiàn)有的硬件開發(fā)專業(yè)知識(shí)，這些系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)師可以從以用戶為中心的高層次角度(即產(chǎn)品是如何被創(chuàng)造的)來(lái)看待系統(tǒng)開發(fā)。
Nios Ⅱ開發(fā)板的實(shí)現(xiàn)
SOPC開發(fā)板的核心器件是Altera公司生產(chǎn)的Cyclone系列FPGA，其關(guān)鍵技術(shù)是在Quartus Ⅱ、SOPC Builder及Nios IDE平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)可配置、可剪裁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
1 Nios Ⅱ軟核處理器的特點(diǎn)
Nios Ⅱ系列32位RISC嵌入式處理器具有很大的靈活性，可以在多種系統(tǒng)設(shè)置組合中進(jìn)行選擇，達(dá)到性能、特性和成本目標(biāo)。其具有超過(guò)200DMIP的性能。
Nios Ⅱ系列嵌入式處理器是一款采用流水線技術(shù)、單指令流的RISCCPU，廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)。Nios Ⅱ包括三種內(nèi)核，即快速的Nios Ⅱ/f(最高性能的優(yōu)化)內(nèi)核、經(jīng)濟(jì)的NiosⅡ/e(最小邏輯占用的優(yōu)化)內(nèi)核以及標(biāo)準(zhǔn)的NiosⅡ/s(平衡于性能和尺寸)內(nèi)核，每種內(nèi)核根據(jù)不同的性能而優(yōu)化。
考慮到性能和成本，通常采用Nios Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)核設(shè)計(jì)。Nios Ⅱ嵌入式CPU支持32位指令集、32位數(shù)據(jù)線寬度、32個(gè)通用寄存器、32個(gè)外部中斷源、2GB尋址空間，包含高達(dá)256個(gè)用戶自定義的CPU定制指令。其可選的片上JTAG調(diào)試模塊是基于邊界測(cè)試的調(diào)試邏輯，支持硬件斷點(diǎn)、數(shù)據(jù)觸發(fā)和片外片內(nèi)的調(diào)試跟蹤。Nios Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)核設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。
2 SOPC技術(shù)的實(shí)現(xiàn)
SOPC技術(shù)是一種靈活、高效的片上系統(tǒng)SOc設(shè)計(jì)方案，其工作環(huán)境是Altera Quarlus Ⅱ中的SOPC Builder。與其他SOC設(shè)計(jì)相比，其優(yōu)點(diǎn)在于可編程性，利用FPGA的可編程性進(jìn)行SOC設(shè)計(jì)。通過(guò)采用SOPC Builder工具，用戶可以很方便地將處理器、存儲(chǔ)器和其他外設(shè)連接起來(lái)，組成一個(gè)完整的嵌入式系統(tǒng)。SOPC從內(nèi)部的角度，主要包含兩個(gè)部分：圖形用戶界面(GUI)和系統(tǒng)生成程序。圖形用戶界面內(nèi)每個(gè)組件也可以提供自己的配置圖形用戶界面，GUI創(chuàng)建系統(tǒng)PTF文件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行描述；生成程序創(chuàng)建針對(duì)目標(biāo)器件的系統(tǒng)HDL描述。利用SOPC Builder創(chuàng)建的GUI如圖2所示。
SOPC開發(fā)板設(shè)計(jì)實(shí)例
SOPC開發(fā)板選擇Cyclone系列器件EPIC3，該器件基于成本優(yōu)化的全銅1.5VSRAM工藝，容量為2910個(gè)邏輯單元，59904比特嵌入式RAM，支持單端I/O標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)LVDS標(biāo)準(zhǔn)可提供104個(gè)信道的I/O支持。利用鎖相環(huán)(PLL)可設(shè)計(jì)復(fù)雜的時(shí)鐘管理電路。
1 開發(fā)板的硬件設(shè)計(jì)
開發(fā)板主要包括以下幾部分：4個(gè)七段共陽(yáng)數(shù)碼管、4個(gè)LED、2個(gè)RS232接口、1個(gè)USB接口、1個(gè)PS2接口、LCD接口(192×64)、蜂鳴器和25MHz有源晶振，下載電路包括JTAG方式和AS方式，采用EPCSl作為串行配置器件。硬件原理框圖如圖3所示，下載電路如圖4所示。
2 Nios Ⅱ內(nèi)核設(shè)計(jì)實(shí)例
Nios Ⅱ內(nèi)核的設(shè)計(jì)是建立在Quartus Ⅱ、SOPC Builder和Nios IDE等開發(fā)環(huán)境基礎(chǔ)上的，Nios CPU內(nèi)核設(shè)計(jì)流程，生成的Nios CPU內(nèi)核。
