嵌入式产品设计范文1
上游发展现状
从20世纪70年代开始，半导体工艺设备和ICCAD设备成为一个独立的产业；到了80年代，工艺设备生产能力相当强大，而且费用也十分昂贵，从而与设计环节分开，成为两个独立的产业；到了90年代，测试也成为独立产业分离出去。
IC产业最近一次分工始于20世纪90年代末，目前仍在进行中，这就是IC设计产业中的系统设计和IP设计的分工，形成了Chipless设计方式。它对IC产业的影响将不亚于80年代Fabless(芯片设计)与Foundry(芯片制造)的分工。
IP核(知识产权核)是指用于产品应用专用集成电路(ASIC)或者可编辑逻辑器件(FPGA)的逻辑块或数据块。将一些在数字电路中常用但比较复杂的功能块，如FIR滤波器，SDRAM控制器和PCI接口等设计成可修改参数的模块，让其他用户可以直接调用这些模块，这样就大大减轻了工程师的负担，避免重复劳动。随着CPLD/FPGA的规模越来越大，设计越来越复杂，使用IP核是一个发展趋势。目前自主开发和经营II核的主要公司有ARM、Amphion、De Soc、MIPS Techoloes和Rambus等。以ARM公司为例，1985年ARM公司设计开发出第一块拥有自主知识产权的RISC处理器IP模块，1990年首次将其IP专利权转让给Apple公司。目前全球共有IBM、TI、Philips、NEC和Sony等多家公司采用其IP核开发自己的产品。
我国对IP产业非常重视，2002年成立了“信息产业部集成电路IP核标准工作组(IPCG)”，负责制定我国的IP核技术标准，后来又成立了“信息产业部软件与集成电路促进中心(CSIP)”和“上海硅知识产权交易中心(SSIPEX)”，为IP标准的应用和推广奠定了基础。2004年8月，由CSIP筹建的国家IP核库建成，并开始正式向IC/SOC设计商、制造商提供服务。2005年8月，“中国硅知识产权产业联盟”(简称中国IP联盟)在北京正式成立。联盟由CSIP、中芯国际、中星微电子、神州龙芯、苏州国芯、大唐微电子、智芯科技和海信等多家单位发起。首批加盟的企事业单位有51家，包括国内各地IC设计企业、科研机构、国内外硅知识产权(IP核)提供商、世界著名EDA工具提供商以及IC制造企业。
下游发展现状
嵌入式应用系统在中国具有巨大的发展潜力和市场需求，信息家电产品年需求量几亿台，每一类数字化家电产品都有千万台市场需求量，工业控制用嵌入式系统有上百万台需求量，商用嵌入式系统需求量几百万台，同时出口的嵌入式应用产品特别是通信设备逐步增长，在全球市场占有一席之地。2006年中国嵌入式计算机创造了数千亿元的效益，国内外的市场为中国嵌入式系统产业提供了大有作为的广阔天地。
嵌入式应用系统已在国防、国民经济及社会生活等领域普及应用，深入到企业、军队、办公室、实验室以及个人家庭等各种场所。中国嵌入式系统市场上的主要应用领域为家庭通用、企业通用领域以及与人们生活紧密相关的物业，安防、电信、商业，金融、交通和媒体出版等应用领域。另外，在工业、军事和医疗等领域，嵌入式应用也开始逐渐增多。嵌入式软件产业链发展现状
中国嵌入式软件产值2006年已经达到1461.6亿元，占整个软件产业的比重超过20％，
嵌入式产品设计范文2
人们对嵌入式进行了各种各样的定义，例如“嵌入式设备就是一类想要不成为计算机的计算机。”这听起来很幽默，但是不能完全对嵌入式特性进行很好的表述。其实，嵌入式设备是一个计算平台，但是一个差异化的计算平台，有两大特性：一是不能直接被感受到；另外是拥有预先设定(predetermined)功能。
预先设定指把它有限的能力用在一个主要的应用上去。很多人认为嵌入式芯片的能力是有限的，因此觉得嵌入式是一种落后的技术。其实嵌入式是一类很新、有能力的平台，像基础设施中用了很多嵌入式产品。嵌入式只是预定了一定的功能，导致了其功能具有局限性。
嵌入式的最高境界就是智能机器人。
摩尔定律与长生命周期的关系
嵌入式应用跟PC是不同的，PC推出来非常快，但两年以后就过时了；嵌入式产品推出时较慢，生命周期很长。因此，英特尔嵌入式部门要保证其嵌入式产品有七八年的长生命周期。嵌入式部门从公司最新的产品线中挑出几款来支持其长时间的生命周期；另外，英特尔跟制造厂商签署协议，确保制造厂商也给这些芯片长时间的生命周期支持。
除此之外，英特尔嵌入式部门还根据特定市场的要求，推出姊妹集团产品所不能覆盖的产品。例如英特尔去年秋的EP80579(研发代码Tolapai)系统芯片(SoC)，在处理器中集成了I/O控制器和内存控制器等功能。
嵌入式的驱动力：全新计算时代
国际电信联盟(ITU)2005年提出了互联网分成四个发展阶段：第一阶段是大型机、主机互联；第二阶段是台式机、笔记本与互联网相联；第三阶段是这几年的一个新现象：手机也联上互联网；第四个阶段是所有设备都可以联网。
未来，人们的洗衣机、干洗机、冰箱、微波炉等等都能够连上互联网，可以充分地利用互联网的优势，带来全新的体验：首先会更加节能：其次对我们日常的烦琐生活模式会带来难以想象的改善。ITU总结道：这将进入到一个“全新计算时代”。
嵌入式产品设计范文3
关键词：嵌入式开发系统，特点，计算机技术
嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合后的产物。这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。正如我们所知嵌入式系统开发经过30多年的发展己然成为了一个成熟的技术。他现如今有如下特点：
1）交叉开发工具和环境。嵌入式开发必须要有一套开发工具以及环境才能进行开发，因为嵌入式软件本身是不具备自主开发能力.用户对其中程序功能是无法修改的。而这些工具和环境一般是要依靠在通用计算机上的软硬件设备以及逻辑分析仪、混合信号示波器等设备上进行的。开发时往往有主机和目标机交叉开发的概念，程序的开发，调试需要主机执行，而目标机最后执行。
2）软件要求固态化存储。为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中，而不是存贮于磁盘等载体中。
3）软硬件协同设计并且专用性强。嵌入式系统的个性化很强，其中的软件系统和硬件的结合非常紧密，一般要针对硬件进行系统的移植，即使在同一品牌、同一系列的产品中也需要根据系统硬件的变化和增减不断进行修改。同时针对不同的任务，往往需要对系统进行较大更改，程序的编译下载要和系统相结合，这种修改和通用软件的“升级”是完全两个概念。
4）软件代码质量与可靠性都十分高。嵌入式软件的核心是系统软件和应用软件，由于存储空间有限，因而要求软件代码紧凑、可靠，大多对实时性有严格要求。虽然现在由于半导体技术的发展使得处理器的速度不断提高，片上存储器的容量也在持续不断增加，但在大多数应用中，存储空间依旧很宝贵并且还有实时性的要求。因此要求程序编写和编译工具的质量要高，以此减少程序二进制代码长度，起到了提高执行速度的效果，而嵌入式系统正好拥有这个优势。
5）系统软件的高实时性。在多任务嵌入式软件中，对重要性各不相同的任务进行统筹兼顾和合理调度是保证每个任务及时执行的关键，单纯通过提高处理器速度是无法完成和没有效率的，这种任务调度只能由化编写的系统软件来完成，因此系统软件的高实时性是基本要求。嵌入式软件应用程序虽然可以没有操作系统直接在芯片上运行，但是为了合理地调度多任务，利用系统资源，系统一般以成熟的实时操作系统作为开发平台，这样才能保证程序执行的实时性、可靠性，并减少开发时间，保障软件质量。
6）生命周期长。嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起，它的升级换代也是和具体产品同步进行，因此嵌入式系统产品一旦进入市场，具有较长的生命周期。
7）系统内核小。由于嵌入式系统一般是应用于小型电子装置的，系统资源相对有限，所以内核较之传统的操作系统要小得多。
8）系统精简。嵌入式系统一般没有系统软件和应用软件的明显区分，不要求其功能设计及实现上过于复杂，这样一方面利于控制系统成本，同时也利于实现系统安全
2软硬件协同设计概念
软硬件协同设计是指对系统中的软硬件部分使用统一的描述和工具进行集成开发，可完成全系统的设计验证并跨越软硬件界面进行系统优化。
嵌入式软件设计是使用一组物理硬件和软件来完成所需功能的过程。系统是指任何由硬件、软件或者两者的结合来构成的功能设备。由于嵌入式软件是一个专用系统，所以在嵌入式产品的设计过程中，软件设计和硬件设计是紧密结合、相互协调的。这就产生了一种全新的发展中的设计理论――软硬件协同设计。这种方法的特点是，在设计时从系统功能的实现角度考虑，把实现时的软硬件同时考虑进去，硬件设计包括芯片级“功能定制”设计。既可最大限度地利用有效资源，缩短开发周期，又能取得更好的设计效果。
系统协同设计的整个流程从确定系统要求开始，包含系统要求的功能、性能、功耗、成本、可靠性和开发时间等。这些要求形成了由项目开发小组和市场专家共同制定的初步说明文档。系统设计首先确定所需的功能。复杂系统设计最常用的方法是将整个系统划分为较简单的子系统及这些子系统的模块组合，然后以一种选定的语言对各个对象子系统加以描述，产生设计说明文档。其次，是把系统功能转换成组织结构，将抽象的功能描述模型转换成组织结构模型。由于针对一个系统可建立多种模型，因此应根据系统的仿真和先前的经验米选择模型。
3嵌入式软件开发的方法论
由于一个完整的产品中大部分系统都是非常复杂的，不仅如此与此同时我们还需要考虑很多的因素，比如开发这个产品所需的价格，产品的性能如何，系统设计技术是什么等。唯有全面考虑这些因素我们才可能顺利进行开发，然后才可能做出一个成功的，合格的产品。一般来说，产品设计的过程会经历几个步骤，为了确保这些步骤的合理性，我们需要一个设计方法论来面对整个设计过程。采用方法论有以下三个重要理由。
确认所做的每一件事情都是必须要做的，不做无谓的工作，也不漏掉关键性的重要工作，其中包含性能最佳化或是功能测试。
根据设计方法论可以发展出计算机辅助工具或是设计经验累积，汲取每一次产品开发的经验。再经过量化之后，可以发展出一套工具或是方法，让往后的产品设计步入自动化。
开发团队遵循同一套方法论，可以让团队成员更容易彼此沟通。每个人都能在短时间内了解整体过程中将经历哪些过程，需要何种支持与接收到何种结果。此外，也容易通过一套已经定义好的方法论，彼此相互合作协调。设计过程的目标是做出有一定用途且具有创新点的产品。产品的典型规格包含功能性、制造成本、性能表现、省电考虑和其他特性。
嵌入式产品设计范文4
关键词:嵌入式;微控制器;微处理器;DSP;SoC
中图分类号:TP36文献标识码:A文章编号:1009-3044(2009)22-pppp-0c
自20世纪70年代微处理器出现以来,嵌入式系统得到了飞速的发展。不同于通用计算机,嵌入式系统的硬件和软件都必须量体裁衣、去除冗余,力争在同样的硅片面积上实现更高的性能,这样才能在具体应用中更具竞争力。嵌入式微处理器是嵌入式硬件系统的核心,直接影响嵌入式产品的应用范围和开发复杂度。
目前全世界嵌入式处理器的品种总量已经超过1000多种,流行的体系结构有30多个系列,处理器的寻址空间一般从64kB到16MB,处理速度可以达到2000MIPS,常用封装从8个引脚到144个引脚不等。根据其现状可以分为嵌入式微处理器(Embedded Microprocessor Unit,EMPU)、嵌入式微控制器(MicroController Unit, MCU)、嵌入式DSP处理器(Embedded Digital Signal Processor,EDSP),嵌入式片上系统(System on Chip,SoC)等几大类,其中各种档次的8/16/32/64位微控制器应用最为广泛,同时,Intel X86芯片、RISC芯片、DSP芯片、Motorola公司的ColdFire, DragonBall以及基于ARM内核的高性能微处理器的应用也逐渐引起人们的关注。
1 嵌入式处理器的特点
作为嵌入式系统的核心,嵌入式处理器担负着控制、协调系统工作的重要任务,使宿主设备功能智能化,设计灵活和操作简单。为了合理、高效地完成这些任务,一般来说,嵌入式微处理器具有以下特点:1)很强的实时多任务支持能力;2)存储区保护功能;3)可扩展的微处理器结构;4)较强的中断处理能力;5)低功耗。
1.1 嵌入式微控制器
MCU又称单片机。比较早期的单片机就是在CPU基础上,将输入输出(IO)接口电路、时钟发生器及一定容量的存储器等部件集成在一个芯片上,在其外加上晶体振荡器、AD、DA、DI、DO及光电隔离等器件就构成计算机系统。
如今的单片机一般以某一种微处理器内核为核心,芯片内部集成ROM/EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、WatchDog、I/O、串行口、脉宽调制输出、A/D、D/A、FlashRAM、EEPROM等各种必要功能和外设,不提倡用总线扩展设备,其最大特点是单片化,从而降低功耗和成本,提高可靠性。为适应不同的应用需求,一般一个系列的单片机具有多种衍生产品,使单片机最大限度地和应用需求相匹配,减少功耗和成本。
目前国内单片机最成熟的领域是实时控制系统,其片上外设资源比较丰富,尤其适合于仪器仪表与控制方面的应用。可用于工业控制、智能化仪表、家用电器等方面,目前扩大到了通信、高档电子玩具等方面。
1.2 嵌入式微处理器
EMPU的基础是通用计算机中的CPU。将与标准微处理器有着同样功能的微处理器装配在专门设计的电路板上,只保留和嵌入式应用有关的母板功能,大幅度减小系统体积和功耗,且提高了在工作温度、抗电磁干扰、可靠性等方面的性能。
目前PC和Windows技术已经很普及,其软硬件资源的强大为研制应用于设备或工程的PC嵌入式系统提供了很多有利条件。PC嵌入式系统应用有着开发周期短、费用少等优点,当前主要应用在在如人机界面产品、物流管理商业和金融等对事务管理要求较高的产品开发方面,并且PC嵌入式系统还融合了MCU和DSP技术,所以32位以上PC嵌入式系统等高端产品,后劲很足。
1.3 嵌入式数字信号处理器
目前,数字信号处理已经成为信号处理技术的主流。配合数字信号处理出现的是一种嵌入式处理器,即DSP处理器。
相对于通用处理器,DSP采用哈佛结构,程序和数据具有独立的存储空间,有着各自独立的程序总线和数据总线,指令系统是流水线操作且采用了专用的硬件乘法器。
DSP对系统结构和指令的特殊设计,使其适合于执行DSP算法,编译效率较高,指令执行速度也较高。在数字滤波、FFT、谱分析等方面DSP 算法正在大量进入嵌入式领域,DSP 应用正从在通用单片机中以普通指令实现DSP 功能,过渡到采用嵌入式DSP 处理器。目前主要应用于移动电话手机、便携式数字声音播放器等方面;另外,DSP处理器还可应用于需要进行大量复杂运算的数据处理设备中,如声纳和地震探矿等。
1.4 嵌入式片上系统
EDA 技术的发展为芯片设计带来了很大的变革,它以硬件描述语言为系统的逻辑描述手段,以EDA工具软件为设计平台,以 FPGA/CPLD等为硬件基础,可以开发出具有各种逻辑功能的芯片。随着EDA的推广和VLSI设计的普及化及半导体工艺的迅速发展,嵌入式处理器出现了新的体系结构:SoC。
SoC技术,是一种高度集成化、固件化的系统集成技术,而且基于知识产权IP(Intellectual Property)核来进行系统芯片设计。它的主要特征是采用超深亚微米工艺技术,使用一个以上嵌入式CPU/DSP,外部可以对芯片进行编程。从方法学的角度来看,SoC是一套VLSI的设计方法学,包括IP核可复用设计/测试方法及接口规范、系统芯片总线式集成设计方法学、系统芯片验证和测试方法学。使用SoC技术设计系统的核心思想,就是要把整个应用电子系统包括微处理器、ASIC、内存和外设等全部集成在一个芯片中,此种“多功能单芯片”模式,可以减小体积,降低功耗,精简对外管脚数,也有利于提高系统稳定性、可靠性及抗干扰能力。利用SoC可以大大地缩短应用系统设计开发周期,使那些传统观念上认为高性能、高复杂度、高成本的嵌入式结构,能够通过低成本的单片芯片实现。
2 嵌入式处理器的发展
嵌入式微处理器大量应用于PC机。嵌入式微控制器是嵌入人式系统芯片的主流产品,其品种多数量大,一般年产量可达50亿片(主要产于美国、日本、欧洲、台湾地区)。嵌入式数字信号处理器发展速度很快,具有和MCU融合的趋势。嵌入式片上系统(ESoC)和嵌入式可编程片上系统(EPSoC),即系统芯片是今后主要发展方向,符合嵌入式系统定义,是计算机技术、通信技术、消费类电子产品三者相融合,并加入了网络技术。随着半导体技术发展,嵌入式芯片将在各类系统得到应用,成为IT主流,目前我们最为熟悉的是8051和68H结构的产品。
国际上有一种新的趋向,即可以购买IP知识产权核模块,在现有的IC电路模块的设计的基础上,可根据需求将多个IP模块组合起来或经修改形成新的设计。此类应用尤以ARM最为典型,半导体厂商大多可生产ARM的衍生产品。
3 新趋势
以软硬件协同设计、具有知识产权的内核(IP核)复用和超深亚微米技术为支撑的SoC已成为集成电路发展的一大趋势。由于信息处理的复杂度,使得SoC芯片必须具备强大的数据处理能力,嵌人式CPU或DSP的使用将成为SoC的一个重要标志。事实上,一个SoC芯片上集成有一个或多个的微处理器,在今天的集成电路设计中已不少见,但这也给SoC的设计带来了极大难度。因此,采用第三方的IP核成了SoC设计的必然,这不仅可以减小自己的开发风险,更重要的是缩短了SoC芯片的上市周期,以应对激烈的市场竞争。另外,为了解决单纯通过提高时钟速率提升性能的方式带来极大功耗的问题,当前市场主流的方法即采取多核处理器架构。
4 结束语
目前嵌入式系统的应用已经渗入到国民经济的各个方面,在人们的日常生活中发挥着越来越重要的作用。在3G、数字电视普及的时代,在网络领域设备不断更新发展以及制造业、传统产业装备智能化需求下,嵌入式技术已经成为近年来IT领域发展最快的方向之一,嵌入式软件产业现已成为中国IT产业中的一个重要新兴产业和增长点。国内强大的电子信息产品制造业和巨大的信息化市场为嵌入式产业的发展提供了重要的机遇。
参考文献:
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嵌入式产品设计范文5
关键词:人才培养;课程体系;教学模式;嵌入式技术
中图分类号:G642 文献标识码:A
随着我国IT技术的飞速发展,教育规模也得到猛速增长。在经济和科学技术不断提高,国民经济强劲发展的新形势下,企业的IT人才需求量在急剧增长,这与时下高校IT毕业生就业难问题形成尖锐的矛盾。本着计算机应用技术专业学生就业难,寻找办学突破口问题,本专业团队展开对IT企事业、电子信息类公司、权威咨询网、知名IT人才网和同行院校等多类型、多途径的深度调研。实际的调研结果显示:目前我国中低端计算机软件人才过剩,而新型的嵌入式技术人才严重稀缺。
1人才需求调研分析
1.1嵌入式技术需求状况
嵌入式技术是当前最热门最有发展前景的IT应用技术之一。目前,嵌入式技术产品已广泛地应用于消费电子、通信、汽车、国防、航空航天、工业控制、仪表、办公自动化等领域,产品主要有手机、可视电话、数码相机、摄像机、机顶盒、路由器、数控设备或仪表、医疗仪器、航天航空设备等。形式多样的嵌入式系统消费量将以亿为单位,逐步形成一个充满商机的巨大产业。据预测,未来十年将有90%以上的微处理器和65%以上的软件应用于各种嵌入式系统中。随着工控、汽车电子、仿真、医疗仪器等领域,随着工业、汽车、医疗卫生等各部门对智能控制需求的不断增长,需要对设备进行智能化、数字化改造,为嵌入式系统提供了很大的市场。就汽车电子系统而言,目前的大多数高档轿车每辆拥有约50个嵌入式微处理器;通信领域大量应用嵌入式系统,主要包括程控交换机、路由器、IP交换机、传输设备等。由于互联的需要,特别是宽带网络的发展,诸如DSL Modem/Router等各种网络设备的数量将远远高于传统的网络设备。它们基于32位的嵌入式系统、价格低廉,将为企业、家庭提供更为廉价的、方便的、多样的网络方案。嵌入式产品已经深深浸入到家庭消费产品的大军中,为我国未来的制造业提供了广阔的前景。
根据知名咨询公司赛迪顾问对嵌入式行业情况统计及预测情况看,2003年中国嵌入式软件市场规模达到 190 亿元人民币,2005年则为308.5亿元,到2006年,嵌入式软件市场规模达到432.5亿元。从2006年至2010年,中国嵌入式软件产业规模仍将保持快速增长态势,年均复合增长率为25.8%,到2010年将达到3339.6亿元的规模。产业规模从2005 年,中国嵌入式软件产业规模达到1061.4亿元,同比增长41.3%,2005年我国嵌入式软件在全球嵌入式软件产业中的比重已经提升至4.8%,比2004年提升了0.8%。2005年嵌入式应用软件同比增长率达到 42.6%,在整个嵌入式软件产业中的份额有所扩大,达到了94.9%,继续占据主要份额。从产业的区域分布来看,全国的嵌入式软件产业主要集中在广东省、北京、上海、江苏、浙江等少数省市。
以信息家电、移动终端、汽车电子、网络设备等为代表的互联网时代的嵌入式系统,不仅为嵌入式市场展现了美好前景,注入了新的生命,同时也对嵌入式系统技术,提出新的挑战,包括了对熟悉嵌入式技术人才的培养问题。
1.2行业对嵌入式人才的需求
前程无忧的人力资源专家表示,嵌入式软件开发是未来几年最热门和最受欢迎的职业之一。权威部门统计,我国目前嵌入式软件人才缺口每年为20万人左右,未来随着“三网融合”不断提速,3G网络全面铺开,这一数字还将成倍增长,很难想像,如果这一问题得不到解决,嵌入式软件产业未来将面临怎样的危机。
在职位需求上,在CSDN人才频道进行工作查询,以“嵌入式”作为职位关键字搜索,可以找到的职位约1000个,其中每个职位招聘的人数从1到若干不等。按平均每个职位需要招3人计算,那么仅在CSDN的位置就有3000人。在职业薪水上,根据前程无忧网的薪资报告,具有10年工作经验的高级嵌入式软件工程师年薪在30万元左右。即使是初级的嵌入式软件开发人员,平均月薪也在5000元左右,中高级的嵌入式软件工程师月薪平均已超过万元,相比这下,应用软件工程师月薪才2000多的水平,可见嵌入式人才市场缺口之大。在职位所需技术上,市场上需要的嵌入式人才必须具备C语言编程经验、嵌入式操作系统、嵌入式应用程序开发经验。
1.3国内嵌入式人才培养现状
嵌入式软件未来的前景被看好,但现在国内从事嵌入式应用软件开发的人员队伍业务水平和教育水平参差不齐,主要来自软件类专业和电子类专业。电子类专业设计人员系统全面整合设计的能力较差,而软件发展人员只要看到硬件问题就无所适从。大多数嵌入式人才依靠自身的多年经验积累,逐渐转型而来,时间周期较长,不能满足市场需求。因此,目前国内非常缺乏嵌入式系统所需要的软硬件系统集成人才。
我国高校办学存在的问题也造成了这类人才的严重缺乏。目前我国无论是普高和职高,计算机软件教育普遍以应用软件为主,学生更多接触的是.Net、Java之类应用层面的东西,使得软件业呈现出中低端人才过剩。而开设嵌入式软件专业的学校很少,并且学校不能向学生提供足够的实践机会。国内很多学校教学内容极度老化,不能跟上最新技术的发展,在计算机原理课中甚至还在开设8086/8088的内容,操作系统原理都流于形式,只有理论讲解,没有实践操作。这对于高校毕业学生进入嵌入式开发领域是极为不利的。
目前市场上的嵌入式技术培训已成为IT职业教育的热点之一,但这些培训大多都是基于某一固定开发平台,通用性比较差,造成培训出来的学员缺少相应的专业背景知识,很难适应繁多的嵌入式产品开发领域。
可喜的是,中国软件行业协会颁布了有关中国软件行业人才培养方案,提炼出符合我国软件行业现状的14个典型专业技术工作岗位,对岗位职责、专业技能要求以及知识结构进一步明确量化。培养方案首次确立了软件行业的14个典型岗位,分别由8个软件开发类岗位和6个软件应用类岗位构成,并针对嵌入式软件开发的人才培养提出了要求,为嵌入式人才培养指明了方向。
国内高校嵌入式人才培养也开始兴起。2002年北京大学软件学院成立了我国第一个嵌入式系统系,其培养体系是由北京大学软件学院将国际上先进的嵌入式系统知识体系和工程实践有机结合设计出来的、注重能力培养的课程体系。这之后陆续有知名高校办起了嵌入式实验室,培养起嵌入式研究生、本科生,为我国嵌入式人才培养铺出一条道路,同时为高职院校嵌入式高技能型人才培养模式提供了探索思路。
2基于嵌入式的计算机应用专业人才培养
2.1计算机应用专业现状分析
计算机应用技术专业是国内高职院校计算机系最早开设的传统专业,讲授以应用软件开发设计为培养目标,以数据库应用设计编程加软件开发方法为主线,涵盖多媒体技术和网络技术领域内容。随着IT技术的发展和社会服务的专业细化,从计算机应用技术专业不断孵化出网络技术、多媒体技术、软件技术和信息管理技术专业多个细化专业方向,计算机应用技术专业学习的内容被逐渐地支解分到各专业,并在各专业中更深入更细化地专门学习训练,计算机应用技术从此有“万金油专业”的味道,意味着专业面广而不专,随着IT人才竞争激烈,就业日益严峻的形势下,计算机应用技术专业面临着生存的危机,能否找到办学特色的突破口是决定能否生存的关键。
2.2探索基于嵌入式技术的新型专业方向
通过深入对行业嵌入式人才的需求分析,我们了解到市场所需人才主要为嵌入式软件设计开发和嵌入式硬件设计开发、检测维护人才。对于硬件设计人才,需要掌握较深厚的硬件基础及硬件接口方面的知识,对于计算机系的学生难度较大。结合我院的实际情况,探索我院计算机应用技术专业转入面向嵌入式系统定制和嵌入式应用软件开发助理工程师的人才培养。通过分析嵌入式职业岗位任务,整合出其典型工作任务,根据认知及职业成长规律重构行动领域,分解其知识与技能,构建专业学习领域,制定出适合我院嵌入式人才培养目标的课程体系,使专业方向从一般应用开发转入具有嵌入式定制与嵌入式应用软件开发的能力培养,增强学生对嵌入式硬件系统的应用技能,培养学生在嵌入式软件工程方面的技能,达到初级嵌入式开发人才的培养目的。
2.3课程体系与教学模式改革
依据当前我国高职教育倡导的工学结合的教育模式,以就业为导向,培养学生职业能力为目标,通过对嵌入式系统开发职业岗位的分析和工作任务的分解,遵循人的学习规律、职业成长和职业生涯发展规律,构建从简单到复杂、从新手到专家的嵌入式技术人才培养课程体系,体现嵌入式人才所需具备的专业能力、方法能力和社会能力三大关键能力的培养。计算机应用技术专业在现有软件开发技术强优势的情况下,可从调整专业课程结构,整合一体化课程,增加嵌入式人才培养所需的专业基础课程和专业核心课程入手,进行课程体系的重构。
专业基础课程的设置应考虑为学生学习专业核心课程铺垫基础的同时,还应为学生未来职业生涯发展提供宽厚的基础。但考虑到高职高效产出和时效性特点,可以整合某些IT行业通用技能课程,按工学结合思想设置一体化课程。如以网页制作为主线,动态加入图像处理和Flas制作可以将原来的Photoshop图像处理、Flas制作和网页三门基础课程整合为一门课程,使学生在做网页的同时,学会了图像处理和Flas制作的基本技能。可以将微机组装与计算机应用基础课程整合为一门一体化课程,通过学生对微机组装的认识,编写家庭和办公电脑配置方案,制作配置表和粗精选的报价表,再扮演推销员的演讲为主线,通过做一个完整的工作过程任务掌握相关的技能。这样既抛掉了验证性零散练习,节省了时间,同时又能使学生快速掌握行业通用技能,还为嵌入式人才所需开设专门专业基础课程如模拟与数字电路、C硬件程序设计、PCB板设计,单片机原理与应用、嵌入式系统基础等课程换出了时间。在前面专门专业基础课支撑的前提,就可以围绕培养目标增加专业核心课程,如单片机应用设计、嵌入式操作系统应用,嵌入应用软件设计、嵌入式软件工程、嵌入式产品检测等核心课程,使学生具备操作系统内核定制能力、嵌入式产品硬件测试能力、嵌入式应用程序的开发与测试能力嵌入式产品地移植能力、嵌入式产品维护维修能力以及嵌入式产品生产管理能力。
专业能力是培养学生在社会上得以就业、生存的基本能力,除此之外,还应培养学生职业生涯能够持续发展的方法能力和社会能力。方法能力是指在工作环境中所需要的工作方法和学习方法,是人基本发展能力,学生只有掌握了工作与学习的方法,才能在嵌入式系统技术快速发展中,不断获取新的技能与知识,得以保证自己的可持续发展。社会能力是指与他人交往、合作、共同生活和工作、履行社会责任的能力,主要体现为合作能力和职业素养能力。嵌入式系统的开发与测试要求开设的硬件专业课程较多,传统的硬件课程历来是以验证性实验为主,造成教学内容抽象、教学乏味,不利于学生关键能力的培养,必须通过教学模式改革来改变这种现状。
采用工学结合的教学模式,建立工作过程系统化的课程教学,是培养学生关键能力的有效途径。要切实开展工学结合的教学模式,首先要求我们教育者教育理念的改变,思想上要充分理解工学结合内涵,不能只停留在“工学”字眼上,教条地认为只有顶岗实习、到企业锻炼才是工学结合。工学结合应是因“学”而“工”,从“工”中学,“工”应该是指工作任务,学习的场所不只限于在企业、工厂,在学校教师的指导下完成工作任务同样是“工”,这样才不会因IT软件行业顶岗实习困难的特殊性而影响工学结合的开展。相反,把学生拉到企业、工厂而没有教师适当的引导不叫工学结合。我们教育者只有充分理解了工学结合内涵,才不会被场地环境所困,真正能在教学上行动起来,深入思考探索如何开展工学结合,建立完整的工作过程系统化任务,真正激发学生为做而积极主动思考,从而学到知识。这样我们的课堂才能从教师“教”给学生的被动验证状态,转变为学生因“做”而需进行资讯、决策、计划、实施、检查、评估的主动状态,教师不再是“教”的身份,而是咨询顾问的身份。在这种工学结合教学方法过程中,学生不但获得了完成工作任务的专业能力,同时也获得了遇到问题如何解决的方法能力,以及在与队友交流、咨询时获得了与人交往、合作和职业素养的社会能力。
3结束语
嵌入式软件行业是整个软件体系结构中最有潜力的一个方向,计算机应用技术专业应利用自身软件开发的资源优势,抓住这个契机,及时进行专业方向调转,适应行业人才需求,探索出适合培养嵌入式系统应用技术人才的课程体系和教学模式,使之在未来嵌入式软件领域中占有一席之地,率先办出特色。
参考文献:
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The Professional Needs Analysis and Innovation Exploration of Computer Application Technique Major
Based on The Embedded Technique
HE Xiao-yuan
(Department of Computer Information Engineering, Guangdong Technical College of Water Resources and Electric Engineering, Guangzhou 510635, China)
嵌入式产品设计范文6
在一般应用软件系统开发时，程序员只需论文联盟要考虑软件系统的功能设计，硬件部分直接根据软件需求购买即可。嵌入式软件的开发则需要软硬件综合开发，这有两方面的原因：一方面，任何一个嵌入式产品都是软硬件的结合体；另一方面，一旦嵌入式产品研制完成后，软件就已经固化在硬件环境中，用户不能对其修改。嵌入式软件的这一特点决定了嵌入式应用开发方式不同于传统的软件工程方法。
1 嵌入式软件开发的特点
嵌入式软件的开发具有如下几方面的特点：
1）需要交叉开发工具和环境。由于嵌入式软件本身不具备自主开发能力，即使设计完成以后用户通常也不能对其中的程序功能进行修改，因此必须有一套开发工具和环境才能进行开发。这些工具和环境一般基于通用计算机上的软硬件设备以及各种逻辑分析仪、混合信号示波器等。开发时往往有主机和目标机交叉开发的概念，主机用于程序的开发、调试，目标机作为最后的执行机构。开发时主机和目标机需要交替结合进行。
2）软硬件协同设计。软硬件协同设计涉及以下方面：嵌入式软件设计、实时系统设计、硬件设计和软件设计。软硬件协同设计强调硬件与软件的协同性与整合性、软件与硬件的可裁减，以满足系统对功能、成本、体积和功耗等要求。
3）嵌入式软件开发人员以应用专家为主。通用计算机的开发人员一般是计算机科学或计算机工程方面的专业人士，而嵌入式软件则是要和各个不同行业的应用相结合的，要求更多的计算机以外的专业知识，其开发人员往往是各个应用领域的专家。
4）软件要求固态化存储。为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中，而不是存储于磁盘等载体中。
5）软件代码高质量、高可靠性。尽管半导体技术的发展使处理器速度不断提高，片上存储器容量不断增加，但在大多数应用中，存储空间仍然是宝贵的，还存在实时性的要求。为此要求程序编写和编译工具的质量要高，以减少程序二进制代码长度，提高执行速度。嵌入式软件的核心是系统软件和应用软件，由于存储空间有限，因而要求软件代码紧凑、可靠，大多对实时性有严格要求。
6）系统软件的高实时性。在多任务嵌入式软件中，对重要性各不相同的任务进行统筹兼顾和合理调度是保证每个任务及时执行的关键，单纯通过提高处理器速度是无法完成和没有效率的，这种任务调度只能由优化编写的系统软件来完成，因此系统软件的高实时性是基本要求。嵌入式软件应用程序虽然可以没有操作系统直接在芯片上运行，但是为了合理地调度多任务，利用系统资源，系统一般以成熟的实时操作系统作为开发平台，这样才能保证程序执行的实时性、可靠性，并减少开发时间，保障软件质量。
2 软硬件协同设计概念
嵌入式软件设计是使用一组物理硬件和软件来完成所需功能的过程。系统是指任何由硬件、软件或者两者的结合来构成的功能设备。由于嵌入式软件是一个专用系统，所以在嵌入式产品的设计过程中，软件设计和硬件设计是紧密结合、相互协调的。这就产生了一种全新的发展中的设计理论——软硬件协同设计。这种方法的特点是，在设计时从系统功能的实现角度考虑，把实现时的软硬件同时考虑进去，硬件设计包括芯片级“功能定制”设计。既可最大限度地利用有效资源，缩短开发周期，又能取得更好的设计效果。
系统协同设计的整个流程从确定系统要求开始，包含系统要求的功能、性能、功耗、成本、可靠性和开发时间等。这些要求形成了由项目开发小组和市场专家共同制定的初步说明文档。系统设计首先确定所需的功能。复杂系统设计最常用的方法是将整个系统划分为较简单的子系统及这些子系统的模块组合，然后以一种选定的语言对各个对象子系统加以描述，产生设计说明文档。其次，是把系统功能转换成组织结构，将抽象的功能描述模型转换成组织结构模型。由于针对一个系统可建立多种模型，因此应根据系统的仿真和先前的经验米选择模型。
3 嵌入式软件开发的方法论
在建立一个完整的嵌入式软件或是产品时，大部分系统都很复杂，不但功能规格很多，还必须考虑例如价格、性能等其他因素，否则很容易做出一个失败的系统或是产品。因此，在进行系统开发之前，必须先了解一些系统设计技术，使得在开发过程中更为顺利。一般来说，产品设计的过程会经历几个步骤，为了确保这些步骤的合理性，我们需要一个设计方法论来面对整个设计过程。采用方法论有以下三个重要理由。
确认所做的每一件事情都是必须要做的，不做无谓的工作，也不漏掉关键性的重要工作，其中包含性能最佳化或是功能测试。
根据设计方法论可以发展出计算机辅助工具或是设计经验累积，汲取每一次产品开发的经验。再经过量化之后，可以发展出一套工具或是方法，让往后的产品设计步入自动化。
开发团队遵循同一套方法论，可以让团队成员更容易彼此沟通。每个人都能在短时间内了解整体过程中将经历哪些过程，需要何种支持与接收到何种结果。此外，也容易通过一套已经定义好的方法论，彼此相互合作协调。设计过程的目标是做出有一定用途且具有创新点的产品。产品的典型规格包含功能性、制造成本、性能表现、省电考虑和其他特性。
4 结束语
