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時間：2023-07-20 09:22:18
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多年來我國住宅市場連續(xù)保持了供需兩旺的景象，為迎合開發(fā)商宣傳的需要，社會上自發(fā)產(chǎn)生了對住宅品質(zhì)各種不同名目的評價與認定。然而在房地產(chǎn)市場競爭日趨激烈、房地產(chǎn)市場漸入理性發(fā)展的今天，其可信度大打折扣。幾乎所有負責(zé)任的開發(fā)商都迫切需要一種具有公信力的評價機制，對其開發(fā)的住宅項目做出客觀公正的評價。住宅性能評定就是由政府部門建立起的一個針對住宅性能的科學(xué)、公正、公平的具有公信力的第三方評價機制，借用專家的學(xué)識與經(jīng)驗，使消費者對住宅的性能狀況心中有數(shù)。
一、什么是3A產(chǎn)品 現(xiàn)行住宅性能認定以2005年建設(shè)部的住宅性能評定技術(shù)標準為依據(jù)，從規(guī)劃、設(shè)計、施工、使用等方面，將住宅性能劃分成5個方面，即適用性能、環(huán)境性能、經(jīng)濟性能、安全性能、耐久性能。通過5個方面的綜合評定，體現(xiàn)住宅的整體性能，以保障消費者的居住質(zhì)量。住宅性能按照評定得分劃分為A、B兩個級別，其中A級住宅是執(zhí)行了國家現(xiàn)行標準且性能好的住宅；B級住宅是執(zhí)行了國家現(xiàn)行強制性但性能達不到A級的住宅；A級住宅又按得分由低到高細分為1A、2A、3A三等。3A級產(chǎn)品是住宅性能評定中最高級別的產(chǎn)品。
二、國內(nèi)房地產(chǎn)業(yè)3A產(chǎn)品現(xiàn)狀 住宅性能評定反映了住宅的綜合性能，體現(xiàn)了節(jié)能、節(jié)水、節(jié)地、節(jié)材等產(chǎn)業(yè)技術(shù)政策，全國許多負責(zé)任的開發(fā)企業(yè)勇于承擔建設(shè)節(jié)能省地環(huán)保型住宅的歷史使命，紛紛參加住宅性能A級認定，截止2008年8月底，全國已有410個小區(qū)、一萬余幢住宅樓通過了性能認定預(yù)審；147個小區(qū)，4310棟住宅樓通過住宅性能認 定終審，其中14個小區(qū)通過了3A級住宅終審。
三、3A產(chǎn)品的評分標準、申報及評定 住宅性能評定技術(shù)標準采用指標量化法對住宅的進行性能評定，共設(shè)五大性能268項指標：適用性能和環(huán)境性能滿分為250分；經(jīng)濟性能和安全性能滿分為200分；耐久性能滿分100分，總計1000分。其中達到3A級住宅指標得分要求如下：含有的18個子項全部得分，且適用性能和環(huán)境性能得分等于或高于150分，經(jīng)濟性能和安全性能得分等于或高于120分，耐久性能得分等于或高于60分，總分850分以上，且滿足所有6項含有的子項。
住宅性能認定的申報條件： (1)房地產(chǎn)開發(fā)企業(yè)經(jīng)資質(zhì)審查合格，有資質(zhì)審批部門頒發(fā)的資質(zhì)等級證書；(2)住宅的開發(fā)建設(shè)符合國家的法律法規(guī)和技術(shù)、經(jīng)濟政策，以及房地產(chǎn)開發(fā)建設(shè)程序的規(guī)定。
申報及認定流程：(1)項目立項后，填寫申請表，進行申報；(2)規(guī)劃設(shè)計方案完成后，向評定機構(gòu)申請設(shè)計審查；(3)設(shè)計審查通過后，頒發(fā)通過設(shè)計審查的證書和文件，評定機構(gòu)進行全面跟蹤；(4)主體竣工后，組織專家組進行中期檢查； (5)竣工驗收后，組織專家組進行終期檢查； (6)終審?fù)ㄟ^后，頒發(fā)證書，公告。
住宅性能的評定方法：住宅性能終審一般由2組專家同時進行，其中一組負責(zé)評審適用性能和環(huán)境性能，另一組負責(zé)評審經(jīng)濟性能、安全性能和耐久性能，每組專家3-4人。專家組通過聽取匯報、查閱設(shè)計文件和檢測報告、現(xiàn)場檢查等程序，對照住宅性能評定標準分別打分。
四、項目規(guī)劃設(shè)計和施工圖設(shè)計階段針對3A產(chǎn)品的工作重點 在規(guī)劃階段和施工圖設(shè)計階段根據(jù)住宅性能評定的五大性能標準提出規(guī)劃設(shè)計和施工圖設(shè)計條件，使3A標準融入規(guī)劃設(shè)計和施工圖設(shè)計階段。既可避免產(chǎn)生先天性的缺欠，又能使一些3A指標得以細化和明確，從而保證項目實施3A標準的設(shè)計質(zhì)量。下面分別從適用性能、環(huán)境性能、經(jīng)濟性能、安全性能、耐久性能五個方面說明在規(guī)劃和施工圖設(shè)計階段的工作重點。
（一）住宅適用性能 住宅適用性包含了住宅建筑功能空間的構(gòu)成、尺度、數(shù)量、日照、通風(fēng)及視線、聲環(huán)境等性能和居住設(shè)備、設(shè)施要求，包括單元平面、住宅套型、建筑裝修、隔聲性能、設(shè)施設(shè)備和無障礙設(shè)施6個評定項目。單元平面各功能空間尺寸、電梯樓梯設(shè)置、日照通風(fēng)、采光和視線均要滿足標準要求；住宅套型設(shè)計要做到房間齊備，交通順暢，布局合理，動靜區(qū)分，使用功能不同的房間緊湊協(xié)調(diào)，房間直接采光，并保證日照，通風(fēng)的要求；無障礙設(shè)計中要滿足到戶內(nèi)、住區(qū)道路、入口、公共衛(wèi)生間的無障礙要求；以上是規(guī)劃設(shè)計階段應(yīng)考慮的重點，應(yīng)對照標準要求逐條落實。否則會產(chǎn)生先天的缺欠。
（二）住宅環(huán)境性能 環(huán)境性能評定包括用地與規(guī)劃、建筑造型、綠地與活動場地、室外噪聲與空氣污染、水體與排水系統(tǒng)、公共服務(wù)設(shè)施和智能化系統(tǒng)7個評定項目。因地制宜、合理利用原有地形地貌；住棟布置滿足日照通風(fēng)要求、建筑密度控制適當；道路架構(gòu)清晰、出入口設(shè)置；綠地設(shè)置；公共配套服務(wù)設(shè)施配置等在規(guī)劃設(shè)計階段應(yīng)重點考慮。3A住宅要求的機動車停車率≥1是硬性指標，在規(guī)劃設(shè)計階段應(yīng)根據(jù)總戶數(shù)設(shè)計足夠的停車位。
建筑造型、公共服務(wù)設(shè)施、垃圾存放與處理設(shè)施及智能化系統(tǒng)在施工圖設(shè)計階段應(yīng)根據(jù)標準要求進行重點深化。
（三）住宅經(jīng)濟性能 經(jīng)濟性能評定包括節(jié)能、節(jié)水、節(jié)地、節(jié)材4個評定項目。住宅建筑以南北朝向為主；體型系數(shù)、窗墻比、地下空間的利用均要在規(guī)劃設(shè)計階段整體設(shè)計。施工圖設(shè)計階段對建筑圍護結(jié)構(gòu)如墻體的構(gòu)造、屋面的構(gòu)造、外窗外門的傳熱系數(shù)要求、采暖照明系統(tǒng)設(shè)計及設(shè)備選型、中水雨水利用要進行重點深化。
（四）住宅安全性能 安全性能評定包括結(jié)構(gòu)安全、建筑防火、燃氣及電氣設(shè)備安全、日常防范措施和室內(nèi)污染控制5個評定項目。耐火等級、消防道路、疏散口數(shù)量、疏散樓梯設(shè)置在規(guī)劃設(shè)計階段應(yīng)明確，并要滿足指標要求。地基基礎(chǔ)、荷載等級、抗震設(shè)防、消防設(shè)施的設(shè)置、欄桿的設(shè)置應(yīng)在施工圖設(shè)計中按照標準要求進行深化。
（五）住宅耐久性能 耐久性能評定包括結(jié)構(gòu)工程、裝修工程、防水防潮工程、管線設(shè)備和門窗6個評定項目。在耐久性能方面沒有在規(guī)劃設(shè)計階段需要明確的指標。結(jié)構(gòu)設(shè)計、裝修設(shè)計、防水設(shè)計、管線設(shè)計、設(shè)備門窗設(shè)計選型的使用年限和耐久性指標要求在施工圖設(shè)計階段應(yīng)在施工圖中明確。
五、項目室外環(huán)境景觀結(jié)合3A產(chǎn)品應(yīng)做的設(shè)計工作 項目室外環(huán)境景觀按3A標準要求涉及到住宅使用性能、環(huán)境性能、經(jīng)濟性能三個方面，五個評定項目，28個檢查指標。針對這些項目指標，在景觀硬景、軟景設(shè)計前對設(shè)計單位提出要求，使其在設(shè)計中充分體現(xiàn)，確保設(shè)計圖紙滿足3A指標要求。為落實指標要求，對單元公共入口、小區(qū)道路、室外景觀等要求進行無障礙設(shè)計；要求住區(qū)內(nèi)道路交通順暢、路面鋪裝選材合理、綠地率≥35%并提出要充分利用散地、停車位、墻面等進行綠化；在綠化植物方面：花卉、木本植物種類數(shù)量、喬木量均有指標要求；在室外活動場地方面：分別設(shè)置老人、兒童活動場地、設(shè)置健身場地、設(shè)置兒童戲水池等。以上方面是園林景觀設(shè)計時應(yīng)重點考慮的內(nèi)容。
社會需要人才的類型是多樣的，不同類型人才的培養(yǎng)對于教育軟硬件、教學(xué)內(nèi)容、實踐內(nèi)容的要求是不一樣的。家電產(chǎn)品設(shè)計教學(xué)作為高等藝術(shù)設(shè)計教育的重要組成部分，從培養(yǎng)目標的定位，實踐教學(xué)的實施過程、學(xué)生就業(yè)的形勢等方面談?wù)勛约涸诮虒W(xué)過程中對學(xué)生實踐能力培養(yǎng)的一點看法。
一：制定切合實際的培養(yǎng)目標和任務(wù)，讓教學(xué)與市場接軌
在培養(yǎng)目標任務(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，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。社會當然需要高級設(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，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)生自己嘗試承擔大賽設(shè)計，學(xué)生可以是個體參與或分組參與，采用競標方案的形式。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)就能承擔實際工作，這也正是許多用人單位所希望的。
當然，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)把評價標準重點放在強調(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。
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機交叉開發(fā)的概念，主機用于程序的開發(fā)、調(diào)試，目標機作為最后的執(zhí)行機構(gòu)。開發(fā)時主機和目標機需要交替結(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。
硬件系統(tǒng)功能會越來越強大，許多軟件的功能會用硬件來實現(xiàn)，“軟件硬化”發(fā)展趨勢越來越快。整機的體積和功耗越來越小，越來越符合綠色環(huán)保的要求，同時產(chǎn)品的價格會越來越低，因此，對IC的功能、耗電以及成本的要求會越來越刻薄。
不論是IC還是軟件開發(fā)平臺，功能將越來越強，而價格卻越來越低。使用的界面越來越友好，體積卻越來越小，攜帶越來越方便，會使用的人也越來越多。
需要越來越多的精通軟、硬件的復(fù)合型高級人才。因嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)完全不同于PC機系統(tǒng)的開發(fā)工作。在PC機系統(tǒng)的開發(fā)工作中，硬件幾乎不需要開發(fā)者來設(shè)計，廠家已設(shè)計好了。你只要設(shè)計軟件就行了。而且，軟件目標碼的大小對硬件的成本幾乎沒有影響。在嵌入式系統(tǒng)中就不同了，軟件的算法和大小對產(chǎn)品成本有著極大的影響。因此，產(chǎn)品設(shè)計主管必須具有較強的軟硬件知識，是軟硬件復(fù)合型人才，才能很好地完成產(chǎn)品的設(shè)計工作，設(shè)計出極具市場競爭力的產(chǎn)品來。
軟件硬化趨勢加快
這里重談一下軟件硬化的看法。國際上嵌入式軟件技術(shù)發(fā)展的趨勢是：隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進步，IC的設(shè)計開發(fā)平臺使用越來越簡單，價格越來越低，以及制造工藝的進步，致使IC生產(chǎn)成本也越來越低了。許多過去只能以軟件實現(xiàn)的功能，現(xiàn)在完全可以用硬件來實現(xiàn)了。并且，有時用硬件來實現(xiàn)的成本甚至比用軟件方式來的還要便宜。
因此，軟件工程師也可以來設(shè)計IC了，這都是過去不可想象的事。我們軟件工程師一定要有從設(shè)計軟件轉(zhuǎn)變到硬件設(shè)計的心理準備。因為，這是嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的趨勢，只有這樣我們才能趕上嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的時代脈搏。
而我們現(xiàn)在軟件發(fā)展的方向基本上走的還是“硬件軟化”的道路，即所有的功能盡量用軟件來實現(xiàn)。如MP3、MP4、MPEG2、MPEG4等等的功能盡量用軟件來實現(xiàn)。其優(yōu)勢是通用性好，產(chǎn)品升級容易。但它只適合小批量即專用型或?qū)r格不敏感的產(chǎn)品使用。但對大批量即普及型或?qū)r格敏感的產(chǎn)品就不太適用了。更不能設(shè)計生產(chǎn)出具有市場競爭力的產(chǎn)品了。因“硬件軟化”帶來的不足是攤到每個產(chǎn)品上的成本較高、功耗大、接受靈敏度低、穩(wěn)定性不高、內(nèi)存容量需求大、有程序跑飛等等的問題。
另外，這種軟件的發(fā)展方式帶來的最大問題就是我們整個嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展永遠只能跟在別人的后面跑，而不能超越別人。因按這種模式發(fā)展，IC設(shè)計的核心技術(shù)永遠掌握在他人的手中。因此，我們應(yīng)該充分認識到這一點，及早地調(diào)整我們的發(fā)展思路，培養(yǎng)出自己的精通軟硬件設(shè)計的復(fù)合型高級軟件人才。只有這樣，我們才有可能在嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展上趕超世界先進水平。
硬件門檻降低
隨著IC開發(fā)平臺的極大進步，電路設(shè)計工程師和軟件工程師也能夠設(shè)計自己的IC了，并且技術(shù)水平越來越成熟了。過去許多要靠軟件才能實現(xiàn)的功能都能由硬件或軟件工程師用硬件來設(shè)計實現(xiàn)了。而且，他們將逐步成為IC設(shè)計的主力軍。這在以前是不可想象的，當時IC設(shè)計只能是半導(dǎo)體工程師的專利。
匯聚式處理器解決嵌入式設(shè)計技術(shù)挑戰(zhàn)
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。
標準的多樣性和不確定性帶來產(chǎn)品升級換代的顧慮。當前在各個行業(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)一的標準，如何在保證搶占市場窗口期的先機，同時確保當前的設(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
關(guān)鍵詞: 嵌入式系統(tǒng);教學(xué)體系;實驗室配置;師資建設(shè)
Key words: embedded system;course architecture;laboratory configuration;teacher development
中圖分類號:G642.0文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)11-0249-02
0引言
嵌入式系統(tǒng)涵蓋了微電子技術(shù)、電子信息技術(shù)、計算機軟件和硬件等多項技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。國內(nèi)許多高校已在研究生和本科生中,較早開設(shè)了嵌入式系統(tǒng)的相關(guān)課程,并籌建了嵌入式系統(tǒng)教學(xué)實驗平臺,高職類院校進行嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的院校相對較少。由于嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品千變?nèi)f化,小到MP3播放器,大到飛機導(dǎo)彈,差異非常大,個性多于共性,而且嵌入式技術(shù)本身學(xué)習(xí)難度比較大,由此導(dǎo)致嵌入式系統(tǒng)的人才培養(yǎng)比較困難。嵌入式技術(shù)教學(xué)目前還沒有完整和現(xiàn)成的體系可供參考,而高職由于學(xué)生特點和師資的原因不能直接應(yīng)用本科類院校的課程體系和開課模式,高職類院校因為地域和條件的差異也很難直接參考,我校根據(jù)自身的特點在嵌入式系統(tǒng)教學(xué)和實驗室建設(shè)方面進行了有益的嘗試與探索。在實踐教學(xué)基地建設(shè)時,首先對嵌入式系統(tǒng)課程體系、實驗內(nèi)容、師資隊伍等諸多方面進行詳細設(shè)計和規(guī)劃,以保證嵌入式系統(tǒng)實踐基地能夠滿足學(xué)生學(xué)習(xí)掌握嵌入式技術(shù)的基本要求及部分較好學(xué)生和老師的需要。
1高職嵌入式人才培養(yǎng)的目標定位
通過對嵌入式系統(tǒng)人才需求報告的研究,我們發(fā)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)行業(yè)和一般的制造業(yè)并不相同,即高技能人才的需求并不在嵌入式產(chǎn)品的制造過程,而是在研發(fā)及技術(shù)支持環(huán)節(jié),這兩個環(huán)節(jié)一個在產(chǎn)品生產(chǎn)之前,一個在產(chǎn)品生產(chǎn)之后。這也是由嵌入式產(chǎn)品自身的特點決定的。由于嵌入式產(chǎn)品普遍采用32位RISC技術(shù),芯片采用超大規(guī)模集成電路制造,也決定了產(chǎn)品的生產(chǎn)過程全部采用SMT設(shè)備完成。很多從事嵌入式產(chǎn)品設(shè)計制造的公司可能都沒有自己的制造廠,而是直接委托行業(yè)的制造廠家來生產(chǎn)。針對嵌入式技術(shù)的特點及高職學(xué)生和我校師資的實際情況,我們把培養(yǎng)的嵌入式系統(tǒng)人才定位在嵌入式助理工程師(主要崗位:研發(fā)助理工程師,硬件測試工程師,軟件測試工程師,系統(tǒng)功能測試工程師,硬件維修工程師和嵌入式產(chǎn)品銷售工程師,技術(shù)支持工程師等崗位。)
通過對這些崗位的分析,我們能得出所需的嵌入式知識體系:(1)掌握基本的電路知識;(2)掌握主流嵌入式微處理器的結(jié)構(gòu)與原理;(3)掌握一個嵌入式操作系統(tǒng);(4)熟悉嵌入式軟件開發(fā)流程并至少做過一個嵌入式軟件項目。
2嵌入式系統(tǒng)理論教學(xué)體系
中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）24-0101-02
隨著現(xiàn)代電子制造水平和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)成為汽車電子、家電控制和消費類電子等產(chǎn)品的重要組成部分，由于其硬件部分體積小、價格便宜、集成度高，并且軟硬件都可以進行“按需定制”可裁剪，嵌入式系統(tǒng)有著十分廣闊的發(fā)展前景。
同時嵌入式系統(tǒng)中的無線通信技術(shù)、傳感器技術(shù)和自動化系統(tǒng)控制技術(shù)的日益成熟，把傳感器得到的各種數(shù)據(jù)，通過互聯(lián)網(wǎng)的手段傳輸出去，使得世界的聯(lián)系從人與人的聯(lián)系，逐步轉(zhuǎn)變成物與人的聯(lián)系，物與物的聯(lián)系；使得現(xiàn)實世界與信息網(wǎng)絡(luò)更加的緊密結(jié)合。通過物聯(lián)網(wǎng)項目的開發(fā)，更好的促進嵌入式系統(tǒng)作為物聯(lián)網(wǎng)項目的載體的教學(xué)和改革工作。
1嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的現(xiàn)狀
關(guān)于嵌入式系統(tǒng)教學(xué)過程中的課程定位、相關(guān)先導(dǎo)課程與基礎(chǔ)知識的準備、教學(xué)內(nèi)容（包括硬件平臺和軟件平臺）的選擇、實踐教學(xué)與實踐環(huán)節(jié)組織等問題，在目前，仍然存在爭論和探索。本環(huán)節(jié)就以下幾個方面進行分析：
1）嵌入式系統(tǒng)的課程定位
由于各個院校對于嵌入式系統(tǒng)的課程定位的不同，不同的院校對于本課程的應(yīng)用方向也不同。有的院校更加側(cè)重于底層硬件和系統(tǒng)文件的裁剪，偏向于基于單片機的應(yīng)用；有的院校更加側(cè)重于嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用，偏向于軟件開發(fā)與調(diào)試。
2）嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的先導(dǎo)課程
基于上述不同院校之間課程定位的不同，嵌入式系統(tǒng)課程的先導(dǎo)課程也有所不同，針對偏硬件設(shè)計方向的，硬件電路設(shè)計作為重點。針對偏軟件設(shè)計方向的，則是把程序設(shè)計語言作為重點。
3）嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的學(xué)時分配
不同院校的不同專業(yè)對于嵌入式系統(tǒng)課程的要求不同，有的專業(yè)是作為專業(yè)核心類課程，有的專業(yè)是作為專業(yè)通識類課程，有的專業(yè)是作為專業(yè)選修類課程。因此，對于嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的學(xué)時，有著很大的不同。
4）嵌入式系統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容的選擇
嵌入式系統(tǒng)課程由于對前期課程的要求較高，同時現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容中，理論偏多，各種概念和模型較難理解，學(xué)生動手去實踐相對較少，學(xué)生學(xué)習(xí)起來非常抽象和枯燥，無法形成自己的知識體系結(jié)構(gòu)，缺乏直觀性，因此學(xué)生學(xué)習(xí)積極性會隨著課程的深入，逐步降低。
同時嵌入式系統(tǒng)教學(xué)需結(jié)合教學(xué)平臺設(shè)備來進行開展。在現(xiàn)有市場上，嵌入式系統(tǒng)教學(xué)平臺種類繁多，并且配套的軟件操作系統(tǒng)也有所不同，不同院校都根據(jù)自身的實際情況進行相應(yīng)選擇。
2嵌入式系統(tǒng)教學(xué)組織
根據(jù)本學(xué)院“5-3-3”課程體系構(gòu)建的思想，再結(jié)合江蘇省蘇州市吳江區(qū)地方經(jīng)濟具體特點的基礎(chǔ)上，以近年來國際工程教育改革CDIO工程教育模式為思路，將構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)和運作貫穿在整個課程體系之中，以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行的生命周期為載體，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，在不同的行業(yè)、企業(yè)及應(yīng)用背景下，將物聯(lián)網(wǎng)的項目案例，和嵌入式系統(tǒng)的課程體系融會貫通，強調(diào)職業(yè)教育教學(xué)行動的過程屬性，將典型物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品設(shè)計案例引入到教學(xué)中并進行重構(gòu)，編排模塊化課程教學(xué)內(nèi)容，組織教學(xué)過程。使得學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)，不僅能了解嵌入式系統(tǒng)的基本原理和設(shè)計方法，同時能對嵌入式系統(tǒng)中的ARM體系結(jié)構(gòu)、ARM指令系統(tǒng)進行應(yīng)用，選擇嵌入式Linux操作系統(tǒng)根據(jù)不同的需求進行相應(yīng)的裁剪、交叉編譯開發(fā)和移植應(yīng)用，同時根據(jù)學(xué)生的實際情況進行應(yīng)用程序和驅(qū)動程序開發(fā)，服務(wù)地方經(jīng)濟。
3傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問題
傳統(tǒng)教學(xué)過程中通常以教師講授為主，以教材對應(yīng)章節(jié)和知識點作為講授單元，理論基礎(chǔ)和實踐環(huán)節(jié)分離，無法做到“理實一體化”。在有限的課程授課時間內(nèi)，設(shè)置與教學(xué)內(nèi)容配套的實踐環(huán)節(jié)，通過課后實踐來強化教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性的能力比較有限。
嵌入式操作系統(tǒng)選擇非常多，在嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用中常用的軟件中間件，比如網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧、嵌入式平臺下的根文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、媒體壓縮與解壓縮庫、各種加密算法與協(xié)議等，更是令人眼花繚亂。
同時，作為授課對象的學(xué)生，由于來自不同的專業(yè)方向，前導(dǎo)課程的基礎(chǔ)知識參差不齊。具體表現(xiàn)為：電子類專業(yè)方向的學(xué)生，軟件基礎(chǔ)較為薄弱，計算機類專業(yè)方向的學(xué)生，電路與硬件基礎(chǔ)弱。
4基于物聯(lián)網(wǎng)項目驅(qū)動的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)
以職業(yè)崗位能力為主線的高職教育體系需要構(gòu)建項目化教學(xué)課程體系，同時在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展的大背景下，嵌入式系統(tǒng)的課程體系確實應(yīng)當有所調(diào)整，以適應(yīng)時代的發(fā)展和社會的需求。
項目驅(qū)動教學(xué)的理念認為：學(xué)生知識的積累和構(gòu)建，是在一定的條件下自主構(gòu)建而成的；學(xué)習(xí)是知識、技能與行為、態(tài)度與價值觀等方面的長進。
同時，以企業(yè)中真實的生產(chǎn)、研發(fā)和具有實際應(yīng)用價值的案例作為教學(xué)內(nèi)容的選擇，要求學(xué)生能夠通過自身的特點，獲取相關(guān)的資訊，指定真實的計劃，通過自身的決策和實施，并且進行檢查和互查來對項目進行評價。
1）項目的具體構(gòu)建
將嵌入式系統(tǒng)教學(xué)課程知識點進行碎片化和重組，以本院的校企合作單位物聯(lián)網(wǎng)智能家居企業(yè)真實案例為基礎(chǔ)，將整個教學(xué)過程以項目的形式開展教學(xué)，再將物聯(lián)網(wǎng)智能家居項目中分成相應(yīng)子項目，對相應(yīng)子項目再進行具體的任務(wù)分解。在整個過程中，要求學(xué)生能夠以教學(xué)主體的身份參與進來，對真實案例從總體上進行把握，明確學(xué)習(xí)和構(gòu)建的內(nèi)容。
2）項目驅(qū)動教學(xué)組織形式
本院該課程在采用小班化教學(xué)的基礎(chǔ)上，對學(xué)生進行項目分組，將4～5名學(xué)生分配到一個項目團隊。在不同的項目中扮演企業(yè)開發(fā)過程中的不同角色，同時在不同的子項目中，學(xué)生的角色進行輪轉(zhuǎn)或互換，使得學(xué)生在完成本課程的學(xué)習(xí)之后，能對項目開發(fā)的整個過程相對熟悉。
學(xué)生在不同的子項目中，可以對項目團隊的不同角色進行體驗，根據(jù)自身的實際情況，為更好的走上工作崗位，融入企業(yè)項目團隊做準備。
3）具體項目教學(xué)的實施
在每一個具體項目教學(xué)的實施過程中，以本院的2014級計算機應(yīng)用技術(shù)專業(yè)為例，該專業(yè)有40人，將學(xué)生以5個學(xué)生為項目小組進行分組，共8個小組，根據(jù)學(xué)生的學(xué)情和實際情況進行項目任務(wù)書下發(fā)，將CDIO中的構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate）融入進來。
以物聯(lián)網(wǎng)智能家居企業(yè)真實案例中的智能窗簾子項目為例，通過任務(wù)分解，如下圖所示，可以分為嵌入式Linux系統(tǒng)裁剪、直流電機控制、交叉編譯、驅(qū)動文件加載和嵌入式平臺下移植應(yīng)用等五個子任務(wù)，同時針對模塊化教學(xué)，進行相應(yīng)學(xué)習(xí)情境設(shè)計和教學(xué)方案設(shè)計，整合現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容，使得老師的教和學(xué)生的學(xué)都體現(xiàn)項目驅(qū)動模式下理實一體化的緊密結(jié)合。
首先要求每個項目小組的學(xué)生進行項目分析，將構(gòu)思（Conceive）采用行動導(dǎo)向中資訊的形式展現(xiàn)出來，給出工作任務(wù)，提出任務(wù)要求，要求學(xué)生應(yīng)當把前導(dǎo)課程以及已做過的項目中已掌握的知識點和即將開展的項目中需要的知識點進行融合，使得學(xué)生溫故知新，同時也學(xué)會綜合運用新舊知識的技能；其次要通過實踐的方式，項目和任務(wù)必須能夠通過實踐來完成及驗證。
對于設(shè)計（Design）則要求學(xué)生在項目小組中指定相應(yīng)計劃，安排時間進度。
而實現(xiàn)（Implement），要求各小組通過決策和實施的方式，分別提出完成該項目的設(shè)計方案說明書，每個小組推選1名同學(xué)上臺進行本組實施方案的具體表述，授課教師與項目小組成員共同討論，進行分析和優(yōu)化，最終確定相對合理、科學(xué)的最佳方案，并進行下一步的實施。
運作（Operate），則是在之前所做工作的基礎(chǔ)上，結(jié)合項目方案說明書，對于項目內(nèi)容對照完成。在項目完成之后，對照最初提出的工作任務(wù)要求，逐項檢查項目完成情況。如存在不符的情況，進行分析和修改，直至滿足相應(yīng)要求。同時要求項目小組內(nèi)的同學(xué)和不同小組的同學(xué)進行自評和互評，進行相應(yīng)總結(jié)和考核。
5總結(jié)
基于物聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展的技術(shù)和應(yīng)用背景，如何精簡嵌入式系統(tǒng)課程的理論教學(xué)內(nèi)容，并擴寬學(xué)生的知識面，讓學(xué)生掌握設(shè)計與思考的方法，重點把與真實項目案例密切相關(guān)的內(nèi)容進行重構(gòu)與設(shè)計，同時進行層次化的實踐設(shè)計，在實踐環(huán)節(jié)中，讓學(xué)生真正參與到前沿發(fā)展的企業(yè)課題和項目中去，這是在嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)改革中要研究和具體實踐的方向。
基于物聯(lián)網(wǎng)項目驅(qū)動的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)改革實踐教學(xué)過程中，學(xué)生對于企業(yè)項目開發(fā)的整個過程更加熟悉，學(xué)生參與項目團隊開發(fā)的積極性和主動性得到提高，同時，通過項目驅(qū)動的學(xué)習(xí)方法，學(xué)生也認識到團隊合作的重要性。項目驅(qū)動教學(xué)改革的實施，使學(xué)生學(xué)習(xí)的方式發(fā)生了很大的變化，學(xué)生能夠主動地去學(xué)習(xí)，更加善于發(fā)現(xiàn)問題和思考問題，解決問題的能力也得到了很大提高，學(xué)生的專業(yè)技能能力得到系統(tǒng)的鍛煉。項目驅(qū)動教學(xué)改革，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識的養(yǎng)成和從學(xué)校到畢業(yè)頂崗實習(xí)、就業(yè)更好的“無縫”對接提供了保障。
參考文獻：
[1] 陳承歡.軟件工程項目驅(qū)動式教程[M].清華大學(xué)出版社，2015.
[2] 丁金昌.高職教育人才培養(yǎng)理論研究與實踐[M].國防工業(yè)出版社，2011.
也許。使產(chǎn)品設(shè)計視野更開闊的一條顯而易見的途徑就是考慮那些購買和使用電子產(chǎn)品的用戶。在這里，不斷變化的影響因素在于意識到客戶不只是購買產(chǎn)品。實際上他們還在購買超出設(shè)備本身的電子產(chǎn)品的體驗。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)是在后來才確定的。
當各個設(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。
關(guān)鍵詞：嵌入式;光機電一體化;工業(yè)控制;分布控制
1 前言
機電一體化是計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、光電技術(shù)和機械工業(yè)技術(shù)融合成的一種新興的綜合技術(shù)，光機電一體化技術(shù)不僅極大推動了社會、經(jīng)濟的發(fā)展，還改變了人們對工業(yè)控制技術(shù)的傳統(tǒng)觀念?，F(xiàn)代化的光機電一體化技術(shù)正在朝著微型化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展，因此，在光機電一體化設(shè)備中引入嵌入式技術(shù)正迎合了這種需求。將嵌入式控制技術(shù)引入光機電一體化設(shè)備中，將更能促進光機電一體化技術(shù)的快速發(fā)展，這是滿足機械對象網(wǎng)絡(luò)化、智能化和復(fù)雜化控制要求的需求，機器人技術(shù)、辦公自動化、智能玩具和數(shù)控機床都是嵌入式光機電一體化技術(shù)的代表。本文主要對嵌入式控制技術(shù)在光機電一體化設(shè)備中的應(yīng)用進行了探討和研究。
2 傳統(tǒng)光機電一體化技術(shù)融入嵌入式技術(shù)的必要性
傳統(tǒng)的光機電一體化技術(shù)主要以機械工業(yè)技術(shù)和電子技術(shù)的結(jié)合為主要特征，隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人們對自動化控制技術(shù)要求的提高，這種技術(shù)已經(jīng)無法適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)對設(shè)備可靠性和性能的要求：
（1）設(shè)備結(jié)構(gòu)的復(fù)雜和控制精密性逐漸提高。計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展以及產(chǎn)品性能要求的提高，光機電一體化設(shè)備的輸入輸出通道快速增加，使得設(shè)備結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，進而帶來很多不可測的干擾因素，因此要求控制系統(tǒng)進一步提高其抗干擾能力。另外，傳統(tǒng)機電一體化設(shè)備的實時性要求較高，在一定程度上降低了產(chǎn)品的精密型，而現(xiàn)代機電設(shè)備則要求時間和空間上控制系統(tǒng)都能做到精確、快速的控制。這些方面只有依靠嵌入式技術(shù)才能找到很好的解決方案;（2）機電一體化設(shè)備對網(wǎng)絡(luò)化的需求不斷上升?，F(xiàn)代化的控制設(shè)備要求控制系統(tǒng)具有網(wǎng)絡(luò)化特點，即能夠通過遠程控制、狀態(tài)報告等對控制系統(tǒng)進行遠程監(jiān)控，這樣能夠顯著提高系統(tǒng)控制的實時性、安全性、智能性和便利性要求，而這一需求是無法通過傳統(tǒng)的機電一體化系統(tǒng)實現(xiàn)的;（3）市場的競爭要求降低產(chǎn)品的開發(fā)周期，因此對光機電一體化設(shè)備提出了新要求。傳統(tǒng)的光機電一體化系統(tǒng)中，產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)周期能夠滿足當時社會的需求，但是，隨著經(jīng)濟的發(fā)展和技術(shù)的進步，現(xiàn)代化市場的競爭需求要求光機電一體化系統(tǒng)不斷改進產(chǎn)品設(shè)計和研發(fā)方式，以適應(yīng)現(xiàn)代化產(chǎn)品的要求。另外，機械系統(tǒng)的壽命要比軟、硬件系統(tǒng)長，而后期維護工作都是由軟件升級完成的。這就需要系統(tǒng)在設(shè)計初期就對系統(tǒng)的軟件可維護性和可移植性進行考慮。
為了解決上述問題，人們將嵌入式技術(shù)融入到機電一體化技術(shù)中。具體來說，就是將嵌入式數(shù)據(jù)的設(shè)計和開發(fā)理念、相關(guān)技術(shù)和基礎(chǔ)理論融入到機電一體化系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)過程中，建立一個以微處理器為核心的具有高可靠性、高性能的嵌入式控制系統(tǒng)，這樣不僅滿足了被控對象的復(fù)雜性控制要求，還具有網(wǎng)絡(luò)化、智能化的控制特點。
3 嵌入式控制技術(shù)在光機電一體化設(shè)備中的應(yīng)用
和其它領(lǐng)域相比，機電一體化設(shè)備是嵌入式技術(shù)應(yīng)用最廣泛、最典型的領(lǐng)域，在未來的光機電一體化設(shè)備發(fā)展中具有巨大的發(fā)展前景和應(yīng)用市場。
3.1 工業(yè)化機器人技術(shù)
工業(yè)化機器人的發(fā)展從一開始就和嵌入式技術(shù)密不可分。機器人技術(shù)其實是上世紀50年代提出來的一種數(shù)控技術(shù)。由于當時的控制方法比較落后，沒有達到要求的芯片水平，只是一種簡單的邏輯電路系統(tǒng)。之后很長一段時間內(nèi)，由于智能控制理論和處理器技術(shù)的限制，機器人技術(shù)沒有得到足夠的發(fā)展。從上世紀70年代開始，智能理論的發(fā)展促進了機器人技術(shù)的研究。而最近幾年來嵌入式技術(shù)的高度發(fā)展，使得以光機電一體化設(shè)備為基礎(chǔ)的機器人技術(shù)得到前所未有的發(fā)展趨勢。其中，火星探測車就是一個非常典型的例子。火星探測車價值近10億美元，是一種高新技術(shù)密集型的先進機器人系統(tǒng)，能夠不依靠地球的控制進行自主工作。這種機器人由于加入了嵌入式系統(tǒng)，可靠性較高，對完成地面的工作要求起到了非常重要的作用。
3.2 工業(yè)控制設(shè)備技術(shù)
工業(yè)控制設(shè)備是嵌入式技術(shù)應(yīng)用最為廣泛的一類?，F(xiàn)在的工業(yè)控制設(shè)備中，工控機的應(yīng)用最為廣泛，這些工控機通常使用工業(yè)級處理器和處理設(shè)備，工控要求較高，除了需要對設(shè)備進行實時控制以外，還要將設(shè)備的狀態(tài)信息顯示到顯示器上，這些都對工控機的硬件和軟件提出了更高的要求。傳統(tǒng)的PCI04總線系統(tǒng)穩(wěn)定性較強，體積小，因此得到了廣泛的推廣，但是由于這些系統(tǒng)大多使用Windows系統(tǒng)，因此不屬于純粹的嵌入式系統(tǒng)。另外，工控機和設(shè)備控制器是嵌入式處理器應(yīng)用最為廣泛的領(lǐng)域，這些控制處理器占據(jù)控制器的核心位置，為控制器提供了豐富的總線接口，因而能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)通信和數(shù)據(jù)顯示的功能。
3.3 分布式控制技術(shù)
分布式控制技術(shù)是嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用最早，范圍最為廣泛的領(lǐng)域之一。目前，世界上已經(jīng)有數(shù)十家公司涉及到分布式控制領(lǐng)域。在工業(yè)領(lǐng)域普遍使用分布式控制技術(shù)的主要原因包括如下幾個方面：
（1）被控對象的種類較多，數(shù)量較大，且分布范圍較廣，因此需要分布式的控制技術(shù);（2）除了生產(chǎn)過程控制外，還希望在管理方面實現(xiàn)控制的自動化。
由于嵌入式系統(tǒng)的小型化、專用化和嵌入式特點，使其非常適合分布式系統(tǒng)的應(yīng)用，隨著近年來分布式系統(tǒng)的發(fā)展，嵌入式技術(shù)在光機電一體化設(shè)備中的應(yīng)用也越來越廣。
4 結(jié)論
本文首先對嵌入式技術(shù)在光機電一體化技術(shù)中的相關(guān)應(yīng)用和理論知識進行了分析，并對嵌入式技術(shù)在光機電一體化技術(shù)中的應(yīng)用現(xiàn)狀進行了介紹?？梢灶A(yù)見，嵌入式技術(shù)與光機電一體化技術(shù)的融合是未來工業(yè)自動化控制領(lǐng)域的發(fā)展方向，因此，需要加強嵌入式技術(shù)與光機電技術(shù)的研究，為光機電一體化系統(tǒng)的發(fā)展和完善奠定良好的理論基礎(chǔ)和實踐基礎(chǔ)。
參考文獻：
在當前數(shù)字信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高速發(fā)展的后PC(Post-PC)時代，隨著國內(nèi)外各種嵌入式產(chǎn)品的進一步開發(fā)和推廣，嵌入式技術(shù)越來越和人們的生活緊密結(jié)合。
1.嵌入式系統(tǒng)、設(shè)計方法和開發(fā)平臺化的迫切要求
1.1嵌入式系統(tǒng)及其特性
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)，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、功耗有嚴格要求的專用計算機系統(tǒng) [1] 。它一般由嵌入式CPU、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)及應(yīng)用程序等4個部分組成，用于實現(xiàn)對其它設(shè)備的控制、監(jiān)視或管理等功能，該系統(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)結(jié)合后應(yīng)用到各個具體行業(yè)的產(chǎn)物，IP級、芯片級、和模塊級是嵌入式系統(tǒng)的三種主要的體系結(jié)構(gòu)形式，其中，模塊級的形式就是把已成熟的X86處理器構(gòu)成的計算機系統(tǒng)模塊嵌入到應(yīng)用系統(tǒng)中，充分利用目前常用的PC架構(gòu)的通用性和便利性。
嵌入式系統(tǒng)通常具有如下五種特性：通常是面向特定應(yīng)用的，完成單一或一組緊密相關(guān)的特定功能；具有高性能和實時的要求；系統(tǒng)作為設(shè)備的一部分，其運行一般不需要人工干預(yù)；系統(tǒng)的電源要求具有較高的可靠性和安全性；處理器的選擇是嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵一步；
1.2嵌入式系統(tǒng)設(shè)計方法
各種硬件平臺性能的提高、EDA綜合開發(fā)工具的長足發(fā)展以及軟件技術(shù)特別是嵌入式實時操作系統(tǒng)EOS的推出，為開發(fā)復(fù)雜嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用軟件提供了底層支持和高效率開發(fā)平臺，嵌入式系統(tǒng)設(shè)計方法可以劃分為三個不同的層次：以PCB、CAD和ICE為主要工具的設(shè)計方法；以EDA工具軟件和RTOS為開發(fā)平臺的設(shè)計方法；以IP內(nèi)核庫為設(shè)計基礎(chǔ)，用軟硬件協(xié)統(tǒng)設(shè)計技術(shù)的設(shè)計方法。三個層次的設(shè)計方法各有其應(yīng)用范圍，并不會簡單地用后者取代前者，相當長的一段時間內(nèi)，多采用前兩個層次的設(shè)計方法。
1.3嵌入式系統(tǒng)開發(fā)平臺化的迫切要求
“后PC時代是嵌入式系統(tǒng)時代”嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的廣度和深度目前都呈爆炸式增長。傳統(tǒng)單片機系統(tǒng)下的小作坊開發(fā)模式面面俱到、開發(fā)周期長、門檻高、項目對個別技術(shù)人員的依賴很大，而且很難保證程序質(zhì)量，因此已經(jīng)不能滿足現(xiàn)今嵌入式世界的需求。
在現(xiàn)代社會化大生產(chǎn)方式下，平臺化方式是現(xiàn)代電子產(chǎn)品進行產(chǎn)品開發(fā)唯一的正確模式，嵌入式系統(tǒng)設(shè)計模式應(yīng)該從計算機軟件工程設(shè)計模式中吸取有用元素，構(gòu)建有自己特色的嵌入式開發(fā)系統(tǒng)平臺，在進行嵌入式系統(tǒng)開發(fā)時，只有應(yīng)用平臺化思想開發(fā)模式，才能以最小的代價最大程度的滿足應(yīng)用的需求。
2.嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)及其平臺化
2.1嵌入式系統(tǒng)平臺化開發(fā)模式
平臺模式不是新概念，很多嵌入式產(chǎn)品開發(fā)人員的工作就是應(yīng)用平臺的雛形，但平臺化開發(fā)模式與傳統(tǒng)開發(fā)模式還是有所區(qū)別的。平臺化開發(fā)模式下，所有個人的技術(shù)貢獻完全融化在平臺中，企業(yè)技術(shù)人員必須接受平臺培訓(xùn)，并在平臺的高起點上起步。這一模式下，技術(shù)人員能夠迅速成長，通過平臺培訓(xùn)快速掌握產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)，平臺的知識繼承減少了企業(yè)對個別員工的依附性。
2.2嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的技術(shù)要點
嵌入式系統(tǒng)開發(fā)平臺化包括硬件開發(fā)平臺化和軟件開發(fā)平臺化兩個方面。從硬件方面說，平臺化要求電路的設(shè)計盡量做到“模塊化”，“拼圖化”。。首先最大程度從半導(dǎo)體廠家索取芯片相關(guān)資料，減少產(chǎn)品設(shè)計中單片機資源應(yīng)用的盲目性。其次，針對不同的應(yīng)用，規(guī)劃出優(yōu)選的硬件結(jié)構(gòu)。最后，產(chǎn)品的硬件主電路應(yīng)該有良好的通用性和擴展性。。從軟件方面說，可以借鑒計算機軟件工程里面的一些思想和方法，具體實現(xiàn)上，在系統(tǒng)級上引入操作系統(tǒng)平臺，借助于操作系統(tǒng)平臺多任務(wù)編程思想來簡化事務(wù)處理模式，縮短開發(fā)周期。在代碼級建立獨立于具體產(chǎn)品的函數(shù)庫和驅(qū)動接口平臺。
2.3嵌入式操作系統(tǒng)是實現(xiàn)平臺化最有力的工具
以開發(fā)工具和技術(shù)咨詢?yōu)榛A(chǔ)，然后掌握處理器結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用是進行嵌入式開發(fā)的正常程序，優(yōu)秀的開發(fā)工具不僅能夠開發(fā)出處理器的全部功能，而且其界面是用戶友好的，當前，主流嵌入式系統(tǒng)得開發(fā)工具平臺可以分為四類：實時在線仿真系統(tǒng)ICE（In-Circuit Emulator）；語言編譯器（Compiler Tools）；源程序模擬器（Simulator）；嵌入式操作系統(tǒng)（Embedded Operation Systems）。其中，嵌入式操作系統(tǒng)與傳統(tǒng)單片機運行模式相比具有顯著優(yōu)點，是目前實現(xiàn)平臺化最有力的工具。傳統(tǒng)的單片機沒有操作系統(tǒng)，因此運行的應(yīng)用程序只能是單進程。當實際操作需要有多個進程同時運行時，只能采用中斷方法或者多個MCU（每個MCU運行一個進程）來完成。前者容易形成中斷嵌套而溢出，后者則無疑增加了硬件成本，且MCU之間需要串口通信，實時性得不到保證。嵌入式芯片在程序存儲容量上普遍達到了MBYTE級，在速度方面，普遍可以達到20M以上，這使得嵌入式操作系統(tǒng)調(diào)度進程的實時性得到了保證。因此之需要有一個精簡的、足夠小的os內(nèi)核，就可以把它固化在Flash ROM，在加電引導(dǎo)后控制應(yīng)用程序的多個任務(wù)并行運行。。由于嵌入式操作系統(tǒng)的上述優(yōu)點，它所起到的作用也是很值得一提的。首先，嵌入式實時操作系統(tǒng)提高了系統(tǒng)的可靠性。其次，嵌入式實時操作系統(tǒng)充分發(fā)揮了32位CPU的多任務(wù)潛力。再次，嵌入式實時操作系統(tǒng)提高了開發(fā)效率，縮短了開發(fā)周期。當然，應(yīng)用嵌入式實時操作系統(tǒng)開發(fā)也存在一些難點，主要有進程調(diào)度、啟動加載、任務(wù)的劃分三個方面。
2.4嵌入式系統(tǒng)的生命周期
與其他任務(wù)事物一樣，嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品也有其自身的生命周期。首先得到對嵌入式系統(tǒng)的需求，然后才能開發(fā)出產(chǎn)品的概念模型，接著進一步進行產(chǎn)品的生產(chǎn)設(shè)計、生產(chǎn)以及擴展。影響系統(tǒng)生命周期的主要因素有以下四個，系統(tǒng)成本的獲取、系統(tǒng)驗證、維護與后勤、升級。
2.5嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的一般過程和具體步驟
在嵌入式開發(fā)過程分為兩個主要部分，選擇宿主機和目標機以及調(diào)試目標機上的應(yīng)用程序。宿主機執(zhí)行編譯、鏈接、定址；目標機是運行嵌入式軟件的硬件平臺。嵌入式調(diào)試試用交叉調(diào)試器，采用宿主機-目標機的調(diào)試方式，包括任務(wù)級、源碼級和匯編級的調(diào)試。
結(jié)合相關(guān)理論和項目經(jīng)驗，將嵌入式平臺化開發(fā)一般分為五個步驟：客戶需求分析、確定選用的嵌入式處理器和嵌入式操作系統(tǒng)、硬件設(shè)計和軟件設(shè)計、測試、文檔整理。
客戶需求分析
嵌入式系統(tǒng)的客戶需求一般都明確清晰，但應(yīng)考慮客戶潛在的后續(xù)應(yīng)用，在設(shè)計系統(tǒng)硬件時盡可能留出余量。
確定選用的嵌入式處理器和嵌入式操作系統(tǒng)
首先要確定所選作為整個系統(tǒng)硬件部分核心的嵌入式芯片類型，這一部直接決定了是否選擇以及選擇何種嵌入式操作系統(tǒng)。選擇嵌入式處理器的基本原則是要滿足具體功能性和非功能性指標需求的、市場應(yīng)用反應(yīng)良好的、硬件配置最少，另外，開發(fā)人員對此系列處理器的熟悉程度和它對嵌入式操作系統(tǒng)的支持程度也應(yīng)屬于考慮因素。其次，根據(jù)應(yīng)用需要和已經(jīng)選擇的嵌入式處理器來決定是否選擇以及選擇何種嵌入式操作系統(tǒng)。嵌入式操作系統(tǒng)的性能評價指標、能支持何種處理器硬件平臺和何種API以及是否支持該應(yīng)用的服務(wù)等十考慮的重點方面。
硬件設(shè)計和軟件設(shè)計
兩者的關(guān)系串行或者并行均可，即可以先設(shè)計和調(diào)試硬件部分，再設(shè)計和調(diào)試軟件部分，也可以同時進行硬件和軟件的設(shè)計調(diào)試工作。常見的開發(fā)模式有串行的瀑布模式開發(fā)過程，屬于并行模式的V模式開發(fā)過程和在此基礎(chǔ)上進行改進的機遇硬件抽象層和操作系統(tǒng)移植層的系統(tǒng)設(shè)計三種。
無論串行還是并行，每一種方法都有各自的優(yōu)點和缺點，要根據(jù)實際項目的需要選擇系統(tǒng)設(shè)計模式。
測試
該步驟包括對硬件測試、軟件測試、以及軟硬件的綜合測試，硬件測試多借助示波器、萬能表、邏輯分析儀等工具，電磁兼容測試儀是新興的測試工具。是軟件測試過程的四個分步驟是單元測試、集成測試、確認測試、系統(tǒng)測試。軟硬件聯(lián)合測試一般非常重視實際的運行檢驗尤其是進行各種意外情況的檢驗以測試系統(tǒng)的健壯性。
文檔整理
平臺的技術(shù)文檔必須有全面注釋，技術(shù)交流內(nèi)容必須以文字說明，全面注釋應(yīng)以無障礙移植為考核標準。文檔整理主要包括文件命名管理、文件版本管理、文件色彩管理以及文件成果登記四個方面。
1 吳百鋒, 彭澄廉, 孫曉光. 一種基于監(jiān)測的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)[J]. 計算機學(xué)報, 2003, 26(12): 1728-1733.
Xilinx亞太區(qū)DSP產(chǎn)品及解決方案營銷業(yè)務(wù)的高級經(jīng)理林鴻瑞：嵌入式系統(tǒng)是一個復(fù)雜的高技術(shù)系統(tǒng)，要在短時間內(nèi)開發(fā)出所需功能的產(chǎn)品是很不容易的，而市場競爭則要求產(chǎn)品能夠快速上市，需要有容易掌握和使用的開發(fā)工具平臺。嵌入式開發(fā)工具將向高度集成、編譯優(yōu)化、具有系統(tǒng)設(shè)計、可視化建模、仿真和驗證功能方向發(fā)展。
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，標準化的進程一直比較滯后。近年來，隨著相關(guān)標準化組織的完善，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)范的標準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)工具標準化進程相對滯后的現(xiàn)狀，一些有助于標準化的技術(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。基于EDK 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兩大以客戶為中心的關(guān)鍵目標：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。總而言之，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。
