緒論：寫作既是個人情感的抒發，也是對學術真理的探索，歡迎閱讀由發表云整理的11篇嵌入式產品設計范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發。

篇（1）

多年來我國住宅市場連續保持了供需兩旺的景象，為迎合開發商宣傳的需要，社會上自發產生了對住宅品質各種不同名目的評價與認定。然而在房地產市場競爭日趨激烈、房地產市場漸入理性發展的今天，其可信度大打折扣。幾乎所有負責任的開發商都迫切需要一種具有公信力的評價機制，對其開發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、公正、公平的具有公信力的第三方評價機制，借用專家的學識與經驗，使消費者對住宅的性能狀況心中有數。

一、什么是3A產品   現行住宅性能認定以2005年建設部的住宅性能評定技術標準為依據，從規劃、設計、施工、使用等方面，將住宅性能劃分成5個方面，即適用性能、環境性能、經濟性能、安全性能、耐久性能。通過5個方面的綜合評定，體現住宅的整體性能，以保障消費者的居住質量。住宅性能按照評定得分劃分為A、B兩個級別，其中A級住宅是執行了國家現行標準且性能好的住宅；B級住宅是執行了國家現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級產品是住宅性能評定中最高級別的產品。

二、國內房地產業3A產品現狀  住宅性能評定反映了住宅的綜合性能，體現了節能、節水、節地、節材等產業技術政策，全國許多負責任的開發企業勇于承擔建設節能省地環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、一萬余幢住宅樓通過了性能認定預審；147個小區，4310棟住宅樓通過住宅性能認 定終審，其中14個小區通過了3A級住宅終審。

三、3A產品的評分標準、申報及評定  住宅性能評定技術標準采用指標量化法對住宅的進行性能評定，共設五大性能268項指標：適用性能和環境性能滿分為250分；經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，且適用性能和環境性能得分等于或高于150分，經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)房地產開發企業經資質審查合格，有資質審批部門頒發的資質等級證書；(2)住宅的開發建設符合國家的法律法規和技術、經濟政策，以及房地產開發建設程序的規定。

申報及認定流程：(1)項目立項后，填寫申請表，進行申報；(2)規劃設計方案完成后，向評定機構申請設計審查；(3)設計審查通過后，頒發通過設計審查的證書和文件，評定機構進行全面跟蹤；(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)終審通過后，頒發證書，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，其中一組負責評審適用性能和環境性能，另一組負責評審經濟性能、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、查閱設計文件和檢測報告、現場檢查等程序，對照住宅性能評定標準分別打分。

四、項目規劃設計和施工圖設計階段針對3A產品的工作重點    在規劃階段和施工圖設計階段根據住宅性能評定的五大性能標準提出規劃設計和施工圖設計條件，使3A標準融入規劃設計和施工圖設計階段。既可避免產生先天性的缺欠，又能使一些3A指標得以細化和明確，從而保證項目實施3A標準的設計質量。下面分別從適用性能、環境性能、經濟性能、安全性能、耐久性能五個方面說明在規劃和施工圖設計階段的工作重點。

（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成、尺度、數量、日照、通風及視線、聲環境等性能和居住設備、設施要求，包括單元平面、住宅套型、建筑裝修、隔聲性能、設施設備和無障礙設施6個評定項目。單元平面各功能空間尺寸、電梯樓梯設置、日照通風、采光和視線均要滿足標準要求；住宅套型設計要做到房間齊備，交通順暢，布局合理，動靜區分，使用功能不同的房間緊湊協調，房間直接采光，并保證日照，通風的要求；無障礙設計中要滿足到戶內、住區道路、入口、公共衛生間的無障礙要求；以上是規劃設計階段應考慮的重點，應對照標準要求逐條落實。否則會產生先天的缺欠。

（二）住宅環境性能  環境性能評定包括用地與規劃、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、公共服務設施和智能化系統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要求、建筑密度控制適當；道路架構清晰、出入口設置；綠地設置；公共配套服務設施配置等在規劃設計階段應重點考慮。3A住宅要求的機動車停車率≥1是硬性指標，在規劃設計階段應根據總戶數設計足夠的停車位。

建筑造型、公共服務設施、垃圾存放與處理設施及智能化系統在施工圖設計階段應根據標準要求進行重點深化。

（三）住宅經濟性能 經濟性能評定包括節能、節水、節地、節材4個評定項目。住宅建筑以南北朝向為主；體型系數、窗墻比、地下空間的利用均要在規劃設計階段整體設計。施工圖設計階段對建筑圍護結構如墻體的構造、屋面的構造、外窗外門的傳熱系數要求、采暖照明系統設計及設備選型、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構安全、建筑防火、燃氣及電氣設備安全、日常防范措施和室內污染控制5個評定項目。耐火等級、消防道路、疏散口數量、疏散樓梯設置在規劃設計階段應明確，并要滿足指標要求。地基基礎、荷載等級、抗震設防、消防設施的設置、欄桿的設置應在施工圖設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構工程、裝修工程、防水防潮工程、管線設備和門窗6個評定項目。在耐久性能方面沒有在規劃設計階段需要明確的指標。結構設計、裝修設計、防水設計、管線設計、設備門窗設計選型的使用年限和耐久性指標要求在施工圖設計階段應在施工圖中明確。

五、項目室外環境景觀結合3A產品應做的設計工作 項目室外環境景觀按3A標準要求涉及到住宅使用性能、環境性能、經濟性能三個方面，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、軟景設計前對設計單位提出要求，使其在設計中充分體現，確保設計圖紙滿足3A指標要求。為落實指標要求，對單元公共入口、小區道路、室外景觀等要求進行無障礙設計；要求住區內道路交通順暢、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、木本植物種類數量、喬木量均有指標要求；在室外活動場地方面：分別設置老人、兒童活動場地、設置健身場地、設置兒童戲水池等。以上方面是園林景觀設計時應重點考慮的內容。

篇（2）

1 嵌入式軟件開發的特點

嵌入式軟件的開發具有如下幾方面的特點：

1）需要交叉開發工具和環境。由于嵌入式軟件本身不具備自主開發能力，即使設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工具和環境才能進行開發。這些工具和環境一般基于通用計算機上的軟硬件設備以及各種邏輯分析儀、混合信號示波器等。開發時往往有主機和目標機交叉開發的概念，主機用于程序的開發、調試，目標機作為最后的執行機構。開發時主機和目標機需要交替結合進行。

2）軟硬件協同設計。軟硬件協同設計涉及以下方面：嵌入式軟件設計、實時系統設計、硬件設計和軟件設計。軟硬件協同設計強調硬件與軟件的協同性與整合性、軟件與硬件的可裁減，以滿足系統對功能、成本、體積和功耗等要求。

3）嵌入式軟件開發人員以應用專家為主。通用計算機的開發人員一般是計算機科學或計算機工程方面的專業人士，而嵌入式軟件則是要和各個不同行業的應用相結合的，要求更多的計算機以外的專業知識，其開發人員往往是各個應用領域的專家。

4）軟件要求固態化存儲。為了提高執行速度和系統可靠性，嵌入系統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）軟件代碼高質量、高可靠性。盡管半導體技術的發展使處理器速度不斷提高，片上存儲器容量不斷增加，但在大多數應用中，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量要高，以減少程序二進制代碼長度，提高執行速度。嵌入式軟件的核心是系統軟件和應用軟件，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）系統軟件的高實時性。在多任務嵌入式軟件中，對重要性各不相同的任務進行統籌兼顧和合理調度是保證每個任務及時執行的關鍵，單純通過提高處理器速度是無法完成和沒有效率的，這種任務調度只能由優化編寫的系統軟件來完成，因此系統軟件的高實時性是基本要求。嵌入式軟件應用程序雖然可以沒有操作系統直接在芯片上運行，但是為了合理地調度多任務，利用系統資源，系統一般以成熟的實時操作系統作為開發平臺，這樣才能保證程序執行的實時性、可靠性，并減少開發時間，保障軟件質量。

2 軟硬件協同設計概念

嵌入式軟件設計是使用一組物理硬件和軟件來完成所需功能的過程。系統是指任何由硬件、軟件或者兩者的結合來構成的功能設備。由于嵌入式軟件是一個專用系統，所以在嵌入式產品的設計過程中，軟件設計和硬件設計是緊密結合、相互協調的。這就產生了一種全新的發展中的設計理論——軟硬件協同設計。這種方法的特點是，在設計時從系統功能的實現角度考慮，把實現時的軟硬件同時考慮進去，硬件設計包括芯片級“功能定制”設計。既可最大限度地利用有效資源，縮短開發周期，又能取得更好的設計效果。

系統協同設計的整個流程從確定系統要求開始，包含系統要求的功能、性能、功耗、成本、可靠性和開發時間等。這些要求形成了由項目開發小組和市場專家共同制定的初步說明文檔。系統設計首先確定所需的功能。復雜系統設計最常用的方法是將整個系統劃分為較簡單的子系統及這些子系統的模塊組合，然后以一種選定的語言對各個對象子系統加以描述，產生設計說明文檔。其次，是把系統功能轉換成組織結構，將抽象的功能描述模型轉換成組織結構模型。由于針對一個系統可建立多種模型，因此應根據系統的仿真和先前的經驗米選擇模型。

3 嵌入式軟件開發的方法論

在建立一個完整的嵌入式軟件或是產品時，大部分系統都很復雜，不但功能規格很多，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或是產品。因此，在進行系統開發之前，必須先了解一些系統設計技術，使得在開發過程中更為順利。一般來說，產品設計的過程會經歷幾個步驟，為了確保這些步驟的合理性，我們需要一個設計方法論來面對整個設計過程。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，也不漏掉關鍵性的重要工作，其中包含性能最佳化或是功能測試。

根據設計方法論可以發展出計算機輔助工具或是設計經驗累積，汲取每一次產品開發的經驗。再經過量化之后，可以發展出一套工具或是方法，讓往后的產品設計步入自動化。

開發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了解整體過程中將經歷哪些過程，需要何種支持與接收到何種結果。此外，也容易通過一套已經定義好的方法論，彼此相互合作協調。設計過程的目標是做出有一定用途且具有創新點的產品。產品的典型規格包含功能性、制造成本、性能表現、省電考慮和其他特性。

篇（3）

1嵌入式軟件開發的特點

 

嵌入式軟件的開發具有如下幾方面的特點：

 

1)需要交叉開發工具和環境。由于嵌入式軟件本身不具備自主開發能力，即使設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工具和環境才能進行開發。這些工具和環境一般基于通用計算機上的軟硬件設備以及各種邏輯分析儀、混合信號示波器等。開發時往往有主機和目標機交叉開發的概念，主機用于程序的開發、調試，目標機作為最后的執行機構。開發時主機和目標機需要交替結合進行。

 

2)軟硬件協同設計。軟硬件協同設計涉及以下方面：嵌入式軟件設計、實時系統設計、硬件設計和軟件設計。軟硬件協同設計強調硬件與軟件的協同性與整合性、軟件與硬件的可裁減，以滿足系統對功能、成本、體積和功耗等要求。

 

3)嵌入式軟件開發人員以應用專家為主。通用計算機的開發人員一般是計算機科學或計算機工程方面的專業人士，而嵌入式軟件則是要和各個不同行業的應用相結合的，要求更多的計算機以外的專業知識，其開發人員往往是各個應用領域的專家。

 

4)軟件要求固態化存儲。為了提高執行速度和系統可靠性，嵌入系統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)軟件代碼高質量、高可靠性。盡管半導體技術的發展使處理器速度不斷提高，片上存儲器容量不斷増加，但在大多數應用中，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量要高，以減少程序二進制代碼長度，提高執行速度。嵌入式軟件的核心是系統軟件和應用軟件，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)系統軟件的高實時性。在多任務嵌入式軟件中，對重要性各不相同的任務進行統籌兼顧和合理調度是保證每個任務及時執行的關鍵，單純通過提高處理器速度是無法完成和沒有效率的，這種任務調度只能由優化編寫的系統軟件來完成，因此系統軟件的高實時性是基本要求。嵌入式軟件應用程序雖然可以沒有操作系統直接在芯片上運行，但是為了合理地調度多任務，利用系統資源，系統一般以成熟的實時操作系統作為開發平臺，這樣才能保證程序執行的實時性、可靠性，并減少開發時間，保障軟件質量。

 

2軟硬件協同設計概念

 

嵌入式軟件設計是使用一組物理硬件和軟件來完成所需功能的過程。系統是指任何由硬件、軟件或者兩者的結合來構成的功能設備。由于嵌入式軟件是一個專用系統，所以在嵌入式產品的設計過程中，軟件設計和硬件設計是緊密結合、相互協調的。這就產生了一種全新的發展中的設計理論一一軟硬件協同設計。這種方法的特點是，在設計時從系統功能的實現角度考慮，把實現時的軟硬件同時考慮進去，硬件設計包括芯片級“功能定制”設計。既可最大限度地利用有效資源，縮短開發周期，又能取得更好的設計效果。

 

系統協同設計的整個流程從確定系統要求開始，包含系統要求的功能、性能、功耗、成本、可靠性和開發時間等。這些要求形成了由項目開發小組和市場專家共同制定的初步說明文檔。系統設計首先確定所需的功能。復雜系統設計最常用的方法是將整個系統劃分為較簡單的子系統及這些子系統的模塊組合，然后以一種選定的語言對各個對象子系統加以描述，產生設計說明文檔。其次，是把系統功能轉換成組織結構，將抽象的功能描述模型轉換成組織結構模型。由于針對一個系統可建立多種模型，因此應根據系統的仿真和先前的經驗米選擇模型。

 

3嵌入式軟件開發的方法論

 

在建立一個完整的嵌入式軟件或是產品時，大部分系統都很復雜，不但功能規格很多，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或是產品。因此，在進行系統開發之前，必須先了解一些系統設計技術，使得在開發過程中更為順利。一般來說，產品設計的過程會經歷幾個步驟，為了確保這些步驟的合理性，我們需要一個設計方法論來面對整個設計過程。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，也不漏掉關鍵性的重要工作，其中包含性能最佳化或是功能測試。

 

根據設計方法論可以發展出計算機輔助工具或是設計經驗累積，汲取每一次產品開發的經驗。再經過量化之后，可以發展出一套工具或是方法，讓往后的產品設計步入自動化。

 

開發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了解整體過程中將經歷哪些過程，需要何種支持與接收到何種結果。此外，也容易通過一套已經定義好的方法論，彼此相互合作協調。設計過程的目標是做出有一定用途且具有創新點的產品。產品的典型規格包含功能性、制造成本、性能表現、省電考慮和其他特性。

 

4結束語

篇（4）

硬件系統功能會越來越強大，許多軟件的功能會用硬件來實現，“軟件硬化”發展趨勢越來越快。整機的體積和功耗越來越小，越來越符合綠色環保的要求，同時產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、硬件的復合型高級人才。因嵌入式系統的開發完全不同于PC機系統的開發工作。在PC機系統的開發工作中，硬件幾乎不需要開發者來設計，廠家已設計好了。你只要設計軟件就行了。而且，軟件目標碼的大小對硬件的成本幾乎沒有影響。在嵌入式系統中就不同了，軟件的算法和大小對產品成本有著極大的影響。因此，產品設計主管必須具有較強的軟硬件知識，是軟硬件復合型人才，才能很好地完成產品的設計工作，設計出極具市場競爭力的產品來。

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發展的趨勢是：隨著半導體技術的進步，IC的設計開發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生產成本也越來越低了。許多過去只能以軟件實現的功能，現在完全可以用硬件來實現了。并且，有時用硬件來實現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計軟件轉變到硬件設計的心理準備。因為，這是嵌入式系統發展的趨勢，只有這樣我們才能趕上嵌入式系統發展的時代脈搏。

而我們現在軟件發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。如MP3、MP4、MPEG2、MPEG4等等的功能盡量用軟件來實現。其優勢是通用性好，產品升級容易。但它只適合小批量即專用型或對價格不敏感的產品使用。但對大批量即普及型或對價格敏感的產品就不太適用了。更不能設計生產出具有市場競爭力的產品了。因“硬件軟化”帶來的不足是攤到每個產品上的成本較高、功耗大、接受靈敏度低、穩定性不高、內存容量需求大、有程序跑飛等等的問題。

另外，這種軟件的發展方式帶來的最大問題就是我們整個嵌入式系統的發展永遠只能跟在別人的后面跑，而不能超越別人。因按這種模式發展，IC設計的核心技術永遠掌握在他人的手中。因此，我們應該充分認識到這一點，及早地調整我們的發展思路，培養出自己的精通軟硬件設計的復合型高級軟件人才。只有這樣，我們才有可能在嵌入式系統的發展上趕超世界先進水平。

硬件門檻降低

隨著IC開發平臺的極大進步，電路設計工程師和軟件工程師也能夠設計自己的IC了，并且技術水平越來越成熟了。過去許多要靠軟件才能實現的功能都能由硬件或軟件工程師用硬件來設計實現了。而且，他們將逐步成為IC設計的主力軍。這在以前是不可想象的，當時IC設計只能是半導體工程師的專利。

篇（5）

在即將到來的第四階段，會有越來越多的設備加入到互聯網，比如車載娛樂系統，遠程醫療，數字標牌和網絡攝像頭等，嵌入式設備及其應用將真正讓互聯網無處不在，人們不論是在工作、娛樂、學習甚至休息的時候，都能隨時與互聯網保持連接。嵌入式系統是家庭信息網絡、IT融合的重要技術基礎。

嵌入式設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用設備，或者說，嵌入式設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，嵌入式設備需要把有限的計算能力用在一個主要應用中，應用功能方面被限制在特定領域，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，人們就可以創造出更多的使用模式和設備。談到嵌入式處理器產品的創新和應用，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品帶來性能、功耗、外形尺寸和成本等各方面的優勢，一進入市場就非常受歡迎。經過持續的技術更新和市場推廣，迄今它已融入到2000多款嵌入式產品設計中。通過“凌動”這樣為多種應用而生的嵌入式處理器平臺，原本基于個人電腦的眾多應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備變得更加智能。

篇（6）

居住地：廣州

電　話：158******（手機）

E-mail：

最近工作[1年8個月]

公　司：XX計算機有限公司

行　業：計算機軟件

職　位：嵌入式軟件開發

最高學歷

學　歷：本科

專　業：軟件工程

學　校：上海工程技術大學

自我評價

本人多年嵌入式軟件領域開發經驗，英語流利。很強的軟件架構設計能力、嚴密的邏輯思維能力、快速分析解決問題的能力。熟悉多種軟件技術和業務，有項目管理經驗，有強的分析問題和解決問題的能力，勇于面對壓力和挑戰，并善于溝通。自信而樂觀，敢于迎接挑戰，具有團隊精神。

求職意向

到崗時間：一個月之內

工作性質：全職

希望行業：計算機軟件

目標地點：廣州

期望月薪：面議/月

目標職能：嵌入式軟件開發

工作經驗

2013/7—至今：XX計算機有限公司[1年8個月]

所屬行業： 計算機軟件

開發部 嵌入式軟件開發

1、 負責基于嵌入式Linux 系統的網絡安防產品的開發和管理;

2、 負責項目初期開發計劃的制定，風險管理和開發人員的分配;

3、 負責根據開發式樣編寫代碼，修正QA提出的問題點;

4、 負責項目后期開發完成報告總結;

5、 負責量產用程序變更履歷管理，生產和市場問題分析和解決。

2012/6—2013/6：XX網絡有限公司[1年]

所屬行業： 通信/電信/網絡設備

開發部 嵌入式軟件開發

1、 負責無線通訊產品嵌入式軟件開發工作;

2、 負責產品測試性能需求分析和產品定義;

3、 負責分析產品設計文檔和各種硬體接口文檔;

4、 負責模塊接口定義和接口應用文檔編寫;

5、 負責代碼編寫和單元測試，使用頻譜進行指標測試;

6、 負責代碼集成測試和代碼除錯;

7、 負責代碼管理和代碼。

教育經歷

2008/9—2012/6 上海工程技術大學 軟件工程本科

證書

2010/6 大學英語六級

篇（7）

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）24-0101-02

隨著現代電子制造水平和網絡技術的飛速發展，嵌入式系統已經成為汽車電子、家電控制和消費類電子等產品的重要組成部分，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，嵌入式系統有著十分廣闊的發展前景。

同時嵌入式系統中的無線通信技術、傳感器技術和自動化系統控制技術的日益成熟，把傳感器得到的各種數據，通過互聯網的手段傳輸出去，使得世界的聯系從人與人的聯系，逐步轉變成物與人的聯系，物與物的聯系；使得現實世界與信息網絡更加的緊密結合。通過物聯網項目的開發，更好的促進嵌入式系統作為物聯網項目的載體的教學和改革工作。

1嵌入式系統教學的現狀

關于嵌入式系統教學過程中的課程定位、相關先導課程與基礎知識的準備、教學內容（包括硬件平臺和軟件平臺）的選擇、實踐教學與實踐環節組織等問題，在目前，仍然存在爭論和探索。本環節就以下幾個方面進行分析：

1）嵌入式系統的課程定位

由于各個院校對于嵌入式系統的課程定位的不同，不同的院校對于本課程的應用方向也不同。有的院校更加側重于底層硬件和系統文件的裁剪，偏向于基于單片機的應用；有的院校更加側重于嵌入式系統的應用，偏向于軟件開發與調試。

2）嵌入式系統教學的先導課程

基于上述不同院校之間課程定位的不同，嵌入式系統課程的先導課程也有所不同，針對偏硬件設計方向的，硬件電路設計作為重點。針對偏軟件設計方向的，則是把程序設計語言作為重點。

3）嵌入式系統教學的學時分配

不同院校的不同專業對于嵌入式系統課程的要求不同，有的專業是作為專業核心類課程，有的專業是作為專業通識類課程，有的專業是作為專業選修類課程。因此，對于嵌入式系統教學的學時，有著很大的不同。

4）嵌入式系統教學內容的選擇

嵌入式系統課程由于對前期課程的要求較高，同時現有教學內容中，理論偏多，各種概念和模型較難理解，學生動手去實踐相對較少，學生學習起來非常抽象和枯燥，無法形成自己的知識體系結構，缺乏直觀性，因此學生學習積極性會隨著課程的深入，逐步降低。

同時嵌入式系統教學需結合教學平臺設備來進行開展。在現有市場上，嵌入式系統教學平臺種類繁多，并且配套的軟件操作系統也有所不同，不同院校都根據自身的實際情況進行相應選擇。

2嵌入式系統教學組織

根據本學院“5-3-3”課程體系構建的思想，再結合江蘇省蘇州市吳江區地方經濟具體特點的基礎上，以近年來國際工程教育改革CDIO工程教育模式為思路，將構思、設計、實現和運作貫穿在整個課程體系之中，以產品研發到產品運行的生命周期為載體，結合物聯網的發展，在不同的行業、企業及應用背景下，將物聯網的項目案例，和嵌入式系統的課程體系融會貫通，強調職業教育教學行動的過程屬性，將典型物聯網產品設計案例引入到教學中并進行重構，編排模塊化課程教學內容，組織教學過程。使得學生通過本課程的學習，不僅能了解嵌入式系統的基本原理和設計方法，同時能對嵌入式系統中的ARM體系結構、ARM指令系統進行應用，選擇嵌入式Linux操作系統根據不同的需求進行相應的裁剪、交叉編譯開發和移植應用，同時根據學生的實際情況進行應用程序和驅動程序開發，服務地方經濟。

3傳統教學中存在的問題

傳統教學過程中通常以教師講授為主，以教材對應章節和知識點作為講授單元，理論基礎和實踐環節分離，無法做到“理實一體化”。在有限的課程授課時間內，設置與教學內容配套的實踐環節，通過課后實踐來強化教學內容，激發學生創造性的能力比較有限。

嵌入式操作系統選擇非常多，在嵌入式系統應用中常用的軟件中間件，比如網絡協議棧、嵌入式平臺下的根文件系統和數據庫管理系統、媒體壓縮與解壓縮庫、各種加密算法與協議等，更是令人眼花繚亂。

同時，作為授課對象的學生，由于來自不同的專業方向，前導課程的基礎知識參差不齊。具體表現為：電子類專業方向的學生，軟件基礎較為薄弱，計算機類專業方向的學生，電路與硬件基礎弱。

4基于物聯網項目驅動的嵌入式系統教學

以職業崗位能力為主線的高職教育體系需要構建項目化教學課程體系，同時在物聯網技術快速發展的大背景下，嵌入式系統的課程體系確實應當有所調整，以適應時代的發展和社會的需求。

項目驅動教學的理念認為：學生知識的積累和構建，是在一定的條件下自主構建而成的；學習是知識、技能與行為、態度與價值觀等方面的長進。

同時，以企業中真實的生產、研發和具有實際應用價值的案例作為教學內容的選擇，要求學生能夠通過自身的特點，獲取相關的資訊，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）項目的具體構建

將嵌入式系統教學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網智能家居企業真實案例為基礎，將整個教學過程以項目的形式開展教學，再將物聯網智能家居項目中分成相應子項目，對相應子項目再進行具體的任務分解。在整個過程中，要求學生能夠以教學主體的身份參與進來，對真實案例從總體上進行把握，明確學習和構建的內容。

2）項目驅動教學組織形式

本院該課程在采用小班化教學的基礎上，對學生進行項目分組，將4～5名學生分配到一個項目團隊。在不同的項目中扮演企業開發過程中的不同角色，同時在不同的子項目中，學生的角色進行輪轉或互換，使得學生在完成本課程的學習之后，能對項目開發的整個過程相對熟悉。

學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，根據自身的實際情況，為更好的走上工作崗位，融入企業項目團隊做準備。

3）具體項目教學的實施

在每一個具體項目教學的實施過程中，以本院的2014級計算機應用技術專業為例，該專業有40人，將學生以5個學生為項目小組進行分組，共8個小組，根據學生的學情和實際情況進行項目任務書下發，將CDIO中的構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate）融入進來。

以物聯網智能家居企業真實案例中的智能窗簾子項目為例，通過任務分解，如下圖所示，可以分為嵌入式Linux系統裁剪、直流電機控制、交叉編譯、驅動文件加載和嵌入式平臺下移植應用等五個子任務，同時針對模塊化教學，進行相應學習情境設計和教學方案設計，整合現有教學內容，使得老師的教和學生的學都體現項目驅動模式下理實一體化的緊密結合。

首先要求每個項目小組的學生進行項目分析，將構思（Conceive）采用行動導向中資訊的形式展現出來，給出工作任務，提出任務要求，要求學生應當把前導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，使得學生溫故知新，同時也學會綜合運用新舊知識的技能；其次要通過實踐的方式，項目和任務必須能夠通過實踐來完成及驗證。

對于設計（Design）則要求學生在項目小組中指定相應計劃，安排時間進度。

而實現（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計方案說明書，每個小組推選1名同學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，進行分析和優化，最終確定相對合理、科學的最佳方案，并進行下一步的實施。

運作（Operate），則是在之前所做工作的基礎上，結合項目方案說明書，對于項目內容對照完成。在項目完成之后，對照最初提出的工作任務要求，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，直至滿足相應要求。同時要求項目小組內的同學和不同小組的同學進行自評和互評，進行相應總結和考核。

5總結

基于物聯網飛速發展的技術和應用背景，如何精簡嵌入式系統課程的理論教學內容，并擴寬學生的知識面，讓學生掌握設計與思考的方法，重點把與真實項目案例密切相關的內容進行重構與設計，同時進行層次化的實踐設計，在實踐環節中，讓學生真正參與到前沿發展的企業課題和項目中去，這是在嵌入式系統課程教學改革中要研究和具體實踐的方向。

基于物聯網項目驅動的嵌入式系統教學改革實踐教學過程中，學生對于企業項目開發的整個過程更加熟悉，學生參與項目團隊開發的積極性和主動性得到提高，同時，通過項目驅動的學習方法，學生也認識到團隊合作的重要性。項目驅動教學改革的實施，使學生學習的方式發生了很大的變化，學生能夠主動地去學習，更加善于發現問題和思考問題，解決問題的能力也得到了很大提高，學生的專業技能能力得到系統的鍛煉。項目驅動教學改革，為學生自主學習意識的養成和從學校到畢業頂崗實習、就業更好的“無縫”對接提供了保障。

參考文獻：

[1] 陳承歡.軟件工程項目驅動式教程[M].清華大學出版社，2015.

[2] 丁金昌.高職教育人才培養理論研究與實踐[M].國防工業出版社，2011.

篇（8）

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9599(2011)23-0000-01

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

嵌入式系統是指以應用為核心，以計算機技術為基礎，軟硬件可裁剪，適應應用系統對功能、可靠性、成本、體積和功耗嚴格要求的專用計算機系統。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、控制應用軟件組成，共同實現諸如實時控制、監視、管理、移動計算、數據處理等各種自動化處理任務。嵌入式系統以應用為中心，以微電子技術、控制技術、計算機技術和通訊技術為基礎，強調硬件軟件的協同性與整合性，軟件與硬件可剪裁，以滿足系統對功能、成本、體積和功耗等要求[1]。

嵌入式系統已被廣泛地應用于工業控制系統、信息家電、通信設備、醫療儀器、智能儀器儀表等眾多領域，如手機、PDA、MP3、手持設備、智能電話、機頂盒等，可以說嵌入式技術無處不在。由于社會對掌握嵌入式技術人才的大量需求，使嵌入式軟硬件工程師成為未來幾年最為熱門的職業之一。

目前，隨著嵌入式技術越來越熱，國內越來越多的高校陸續開設了相關課程，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的情況不理想，很多學校建立了優良的嵌入式實驗室，卻很難達到理想的授課效果。歸結其原因主要有兩點：一、沒有完善的課程體系；二、需要合適的師資力量。吉首大學作為一所辦在民族地區的省屬高校，其辦學宗旨之一就是為地方經濟建設服務。吉首大學計算機系一直就是秉承此種宗旨來發展和培養應用型人才的。從目前的嵌入式系統技術發展趨勢來看，計算機專業本科教學不僅要面向計算機軟硬件系統，更應與嵌入式系統方向相結合，與人才培養模式和人才需求相結合進行適時調整，從理論及實踐課程體系、師資能力到人才培養模式進行整體規劃，以適應當前應用廣泛的嵌入式系統人才需要。

二、計算機本科專業嵌入式方向的人才培養目標

按照嵌入式技術及其密切相關的電子信息產業目前及未來的發展需求，培養與我國社會主義現代化建設要求相適應的，在德、智、體、美等方面全面發展，掌握計算機科學與技術基本理論、基本知識和基本技能，具有深厚嵌入式理論基礎、能從事嵌入式系統設計與開發、集成電路設計與應用、無線通信等實際工作，具有良好的政治素養、文化科學素養、較強的學習能力、實踐能力和創新意識和綜合解決實際問題能力的高級應用型人才。嵌入式系統方向重點培養學生嵌入式系統軟件工程實踐能力，包括軟件工程及各種嵌入式系統開發技術、調試和測試工具[2]，畢業后學生將具備嵌入式系統軟件開發能力，有能力適應巨大的嵌入式系統產品市場需求，成為嵌入式系統產品企業所急需的掌握嵌入式系統軟件技術的人才。

畢業生具有的知識、素質、能力包括：1.具有良好的思想道德素養和團結協作的精神，熟悉計算機方面的有關法規，遵紀守法，善于合作，勇于創新。掌握較豐富的科學文化知識、較扎實的計算機學科基礎知識、系統的專業基礎知識和基本技能，了解計算機專業的發展趨勢和新進展。2.具有較強的學習能力和實踐能力，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用能力和一定的科學研究能力。3.掌握嵌入式系統開發的理論和基本方法，具有嵌入式系統軟硬件的設計、開發、調試及維護的基本能力。具體掌握一種嵌入式操作系統，具有在該操作系統環境下設計、編程及開發的能力。兼具軟件及硬件的協調開發能力。4.具有良好的語言表達和書面表達的能力，適應現代社會的交往溝通方式，具有較強的集體合作和組織協調的意識與能力。5.熟練掌握一門外語,并能順利閱讀本專業的外文書刊，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。

三、計算機本科專業嵌入式系統方向課程體系建設思路

嵌入式系統作為一個完整的智能電子系統，需要掌握有關電子和計算機等相關領域的硬、軟件綜合知識。一般而言，自動化、測控和電子類的學生電子設計的基礎較好，程序設計偏弱；而計算機類的學生程序設計基礎好，電子設計能力偏弱。計算機本科專業嵌入式系統方向課程體系的建設和規劃，應從以下幾方面結合進行。

（一）計算機本科專業課程與嵌入式系統方向相結合

嵌入式系統是將先進的計算機技術以及電子技術與各個行業的具體應用相結合的產物。嵌入式系統的應用范圍可以粗略分為兩大類：電子系統的智能化(工業控制、現代農業、家用電器、汽車電子、測控系統、數據采集等)，計算機應用的延伸(MP3、手機、通信、網絡、計算機設備等)。從這些應用可以看出，要完成一個以MCU為核心的嵌入式系統應用產品設計，需要硬件、軟件及行業領域相關知識。硬件主要有MCU的硬件最小系統、輸入／輸出電路、人機接口設計。軟件設計有固化軟件的設計，也可能含PC機軟件的設計，這些有關嵌入式系統的硬、軟件設計和測試也是計算機系統的組成部分之一，嵌入式系統知識體系最主要的三大技術仍然是計算機體系結構、計算機操作系統和計算機網絡，嵌入式系統方向的課程設置應與這些計算機本科專業課程相結合，在計算機相關軟硬件知識基礎進一步拓展設計和應用知識。

（二）與嵌入式系統自身特點相結合

嵌入式系統以計算機、電子技術為基礎，但嵌入式系統也有其自身的特點。按照層次結構看待嵌入式系統，嵌入式系統分為4層：硬件層、驅動層、操作系統層和應用層，不能片面地從“電子”或“計算機軟件”角度認識嵌入式系統，嵌入式系統軟件硬件密切相關，軟硬件協同設計已經成為電子系統級工具和方法的主要應用，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計好嵌入式硬件。軟硬件相結合進行課程設置是嵌入式系統的特點要求之一[3]。嵌入式系統設計也是一門實踐性非常強的課程,作為以應用為中心的課程，實踐教學是嵌入式系統教學的關鍵，要求理論與實踐并重，為將學生的操作能力、分析能力、工程設計能力與應用實踐結合起來，引導學生由淺入深地掌握嵌入式系統設計的理論與技術，嵌入式系統方向課程設置應以培養實踐動手能力為核心。

（三）與市場、企業需求相結合

高校計算機專業嵌入式方向從需求的角度，總體培養目標是培養人才市場緊缺，企業需求量大，就業率高的軟硬結合的復合型嵌入式開發工程師。嵌入式系統人才的培養應與社會需求相接軌，充分培養學生技能水平與職業素養，使學生能夠達到企業實際崗位的用人標準，滿足企業應用需求，縮短企業二次崗前培訓，成為具有完備的專業知識和技術能力的應用型人才。

四、嵌入式方向課程體系基本內容

要完成一個嵌入式系統應用產品設計，需要硬件、軟件及行業領域相關知識與實踐訓練，嵌入式方向人才培養的定位為應用型技術人才，綜合計算機本科專業嵌入式系統方向課程體系建設的三個結合點，制定一套培養應用型人才為目標的課程體系[4]。

（一）理論課程體系

計算機科學與技術專業課程包括電路與模擬電子技術、數字邏輯電路、匯編語言程序設計、計算機組成原理、計算機體系結構、微機原理與接口技術等硬件課程；C語言程序設計、離散數學、數據結構與算法、面向對象程序設計（Java和C++）、軟件工程等軟件課程；操作系統原理、計算機網絡、數據庫原理等專業核心課程，這些課程也應該為嵌入式方向的支撐課程群。操作系統考慮嵌入式方向課程設置，應增加Linux操作系統的實訓內容。

在這些計算機專業課程基礎上，刪減原來與嵌入式方向聯系不大，相對獨立的若干專業課程，適當增大嵌入式系統應用技術方向課程比例，構成計算機專業嵌入式方向理論課程體系。基礎課程中增加嵌入式系統概論，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構。軟件層面上增設Linux下C語言編程、嵌入式Linux驅動開發、嵌入式實時操作系統、嵌入式應用程序開發；嵌入式系統級別上考慮軟硬結合增設嵌入式系統設計課程，考慮嵌入式發展方向，增設WinCE設計與開發、嵌入式軟件測試技術課程。

（二）實踐課程體系

嵌入式系統是面向應用的，實踐是整個嵌入式系統課程體系中最重要的環節，其目標是培養學生實際的嵌入式軟硬件設計能力。在嵌入式課程實踐中，采用多層次專業實踐與培訓認證相結合的實踐體系。專業實踐包括課內實驗、課程設計、綜合項目實踐、畢業實習與畢業設計，課內實驗學時占每門課總學時數比例不低于30%，課程設計包括軟硬件和應用系統開發等課程，綜合項目實踐以項目團隊的形式使學生得到團隊協作的訓練，畢業實習以校企合作、實習基地形式進行。課內實驗和課程設計可使學生課程理論知識得到鞏固提高，綜合項目實踐則培養學生階段性綜合性實踐能力，畢業實習和畢業設計可培養學生綜合分析設計的應用能力。目前，在嵌入式專業領域內的知名廠商及相關認證也越來越為更多的大學畢業生及在職工程師所關注，在實踐教學中，引入國際和國內嵌入式認證的培訓內容和知識更新體系，增加實踐動手能力，積累項目開發經驗，增加就業競爭力。

五、結束語

在IEEE計算機協會和ACM共同制定的2004版計算機類課程體系中，嵌入式系統已經被列為核心課程之一。嵌入式系統課程群建設是一項長期、艱難的任務，新知識更新速度明顯快于傳統學科，計算機本科專業嵌入式系統方向課程體系的規劃與建設，需要明確人才培養目標和建設思路，并在計算機專業課程基礎上進行，既重視融合學科的基礎知識積累，又強調實踐性，使嵌入式系統的教學緊隨嵌入式技術的發展。

參考文獻：

[1]馬義德,湯書森,張北斗等.嵌入式系統課程群建設與創新型人才培養[J].高等理科教育,2004(8):23-25

[2]徐勁松,劉鈺碧,蔣晶.應用型本科嵌入式系統課程群建設與實踐[J].企業技術開發,2009(28):145-146

[3]徐敏,林瑞金,關健生.嵌入式系統教學改革與實踐[J].電氣電子教學學報,2009(3):13-15

[4]楊立林.從企業招聘需求看嵌入式系統教學課程體系設置[J].中國電力教育,2011(22):69-70

篇（9）

中圖分類號：TP393

1嵌入式系統簡介

嵌入式系統可以抽象出一個典型的組成模型，其可劃分為硬件層、軟件層及功能層。

1.1嵌入式系統定義

嵌入式系統最通用的定義是以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟硬件可裁剪、功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機[1]。

根據IEEE9（國際電氣和電子工程師協會）的定義，嵌入式系統也可定義為控制監視或輔助設備機器和車間運行裝置。

嵌入式系統的定義很多，統一起來很難。對于其定義有疑問的部分研究人員將嵌入式系統定義為：“嵌入式系統是以嵌入式微處理器為內核，以微電子技術，計算機技術，電子技術、對象技術為基礎，軟硬件可根據對象需要所設置，并且嵌入到對象器件內，適用于應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用智能化的控制系統。”[2]

1.2嵌入式系統的特點

嵌入式系統是面向專業應用領域的，從其應用角度分析，具有以下特點：

（1）硬件層，是所有軟件的運行基礎，嵌入式系統至少擁有一個高性能處理器為硬件平臺。如ARM處理器。

（2）軟件層，其能擴充和充分發揮硬件層功能。嵌入式系統需有一個多任務操作系統的軟件平臺，來控制管理計算機硬件和軟件資源以及合理的組織計算機工作流程。如Liunx，UC/OSⅡ等操作系統。

（3）嵌入式系統是先進的技術及資金密集、知識產業化不斷創新的集成系統。其將先進的電子科學技術與各行各業的具體應用相結合。

（4）是面向用戶、產品及特定應用的。

（5）具有較長的生命周期。與實際產品相結合，并與產品升級同步進行。

（6）對程序質量要求較高。一般都將系統中的軟件固化在存儲器中，大部分都具有較高的實時性。

（7）嵌入式系統不具備在其上進行進一步開發的能力。需要借助專門的開發工具和環境來滿足產品設計完成后的程序功能修改工作。

2基于ARM的嵌入式系統技術應用及開發方法

2.1ARM的技術應用特點

ARM（Advanced RISC Machines）是一種嵌入式微處理器，它具有低功耗、低成本、高性能的特點，采用RISC體系結構，大量使用寄存器，具有高效的指令系統，在實際嵌入式應用中，只保留和嵌入式應用緊密相關的功能硬件，去除其他的冗余功能部分，來實現嵌入式應用的特殊要求[3]。基于ARM微處理器的嵌入式系統不同于單片機、DSP系統，其高性能的特點，在硬件部分的電路板設計方面是比較困難的，絕大多數的ARM板都要在4層以上。其實ARM最關鍵的是軟件部分的操作系統，系統開發應更側重于軟件方面，包括系統裁減，底層驅動和應用程序等。

2.2ARM嵌入式系統的開發流程

基于ARM的嵌入式系統設計的開發流程如圖1所示。

圖1嵌入式系統設計流程

2.3ARM嵌入式系統的開發方法

（1）建立系統的開發環境

嵌入式系統資源受限制，如果在其硬件平臺上直接編寫軟件，比較困難。因此根據其特點須在特定的開發環境下進行。搭建相應的軟硬件平臺：在宿主機(HOST)也就是PC機上安裝開發工具，并將編寫好的軟件程序進行交叉編譯生成二進制代碼，最后將其移植到目標板的特定位置運行。這種在宿主機(HOST)環境下開發，在目標板(TARGET)上運行的開發模式叫交叉開發模式，交叉開發模型如圖2所示。

圖2交叉開發模型

（2）Boot Loader引導程序開發

Boot loader是在嵌入式操作系統內核運行前運行的一段程序，與我們經常提到的BIOS功能相近，每種體系結構都有與其相匹配的Boot Loader。通過Boot loader程序的運行，可以初始化硬件設備，建立系統的內存空間映射圖，這樣就可以將系統的軟、硬件環境設定在一個合適的狀態，方便于最終調用操作系統內核，并且為運行用戶應用程序準備好正確的環境。

Boot loader程序由匯編和C程序兩部分組成，程序執行過程也分為匯編和C程序代碼部分兩個階段。匯編程序與硬件設備相關，不便移植，第一階段需要完成初始化看門狗、設置中斷異常向量表、堆棧、配置存儲器等，之后再跳轉到第二階段的C語言程序入口處。C程序代碼部分主要完成初始化本階段所需要的外部設備，調用NANDFLASH的API函數，配置SDRAM空間，并將用戶的程序代碼從NANDFLASH存儲器中復制到SDRAM中，最后再跳轉到用戶程序的入口[4]。

3嵌入式技術的應用領域

嵌入式技術無處不在，已經深入到了生活的各個領域，為我們的生活帶來了很大的方便。

（1）無線通訊領域。特別是智能手機，全球95%的手機采用了ARM芯片，隨著手機功能愈像電腦，手機更需要功能強大的嵌入式芯片。現在，全球售出的每一部手機中平均就有2.4塊ARM芯片。

（2）工業控制領域。基于ARM核的32位微控制器芯片逐漸向低端微控制器應用領域擴展，在工業控制領域發揮了很大的作用。

（3）網絡應用。網絡寬帶技術不斷發展，基于ARM技術的ADSL芯片也逐步進入競爭范圍，并取得一定優勢。而且，語音及視頻處理也應用了ARM技術，同時對DSP的應用領域提出了新的挑戰。

（4）儀器儀表方面。有智能儀器、智能儀表、醫療器械、色譜儀、示波器等。

（5）民用方面。如電子玩具、電子字典、游戲機、錄像機、復讀機、投影儀、照相機、空調、冰箱、洗衣機、調制解調器、防盜控制器、激光驅動器、變速控制器、汽車點火控制器、避雷控制、農業節水控制系統、保安控制系統等方面。

（6）導航控制方面。如導彈控制、航天導航系統、電子干擾系統等。

（7）數據處理方面。如圖文圖表終端、復印機、硬盤驅動器等。

（8）農業交通方面。智能公路（汽車導航、流量控制、信息監測與汽車服務）、植物工廠（特種植物工廠、無土栽培技術、智能種子工程）、虛擬顯示VR機器人、信息家電（家用電器的網絡化）等等。

除此以外，眾多領域都用到了基于ARM微處理器的嵌入式技術，在生活的各個領域得到了廣泛的應用。

4結束語

基于嵌入式系統的具體產品應用是計算機工程史上的里程碑。深入到了各行各業，其已成為高科技領域中必不可少的工具。

參考文獻：

[1]魏洪興.嵌入式系統設計師教程[M].北京:清華大學出版社,2006.

篇（10）

在當前數字信息技術和網絡技術高速發展的后PC(Post-PC)時代，隨著國內外各種嵌入式產品的進一步開發和推廣，嵌入式技術越來越和人們的生活緊密結合。

1.嵌入式系統、設計方法和開發平臺化的迫切要求

1.1嵌入式系統及其特性

嵌入式系統是以應用為中心，以計算機技術為基礎，且軟硬件可裁剪，適用于應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統 [1] 。它一般由嵌入式CPU、外圍硬件設備、嵌入式操作系統及應用程序等4個部分組成，用于實現對其它設備的控制、監視或管理等功能，該系統是將先進的計算機技術、半導體技術和電子技術結合后應用到各個具體行業的產物，IP級、芯片級、和模塊級是嵌入式系統的三種主要的體系結構形式，其中，模塊級的形式就是把已成熟的X86處理器構成的計算機系統模塊嵌入到應用系統中，充分利用目前常用的PC架構的通用性和便利性。

嵌入式系統通常具有如下五種特性：通常是面向特定應用的，完成單一或一組緊密相關的特定功能；具有高性能和實時的要求；系統作為設備的一部分，其運行一般不需要人工干預；系統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設計的關鍵一步；

1.2嵌入式系統設計方法

各種硬件平臺性能的提高、EDA綜合開發工具的長足發展以及軟件技術特別是嵌入式實時操作系統EOS的推出，為開發復雜嵌入式系統應用軟件提供了底層支持和高效率開發平臺，嵌入式系統設計方法可以劃分為三個不同的層次：以PCB、CAD和ICE為主要工具的設計方法；以EDA工具軟件和RTOS為開發平臺的設計方法；以IP內核庫為設計基礎，用軟硬件協統設計技術的設計方法。三個層次的設計方法各有其應用范圍，并不會簡單地用后者取代前者，相當長的一段時間內，多采用前兩個層次的設計方法。

1.3嵌入式系統開發平臺化的迫切要求

“后PC時代是嵌入式系統時代”嵌入式系統應用領域的廣度和深度目前都呈爆炸式增長。傳統單片機系統下的小作坊開發模式面面俱到、開發周期長、門檻高、項目對個別技術人員的依賴很大，而且很難保證程序質量，因此已經不能滿足現今嵌入式世界的需求。

在現代社會化大生產方式下，平臺化方式是現代電子產品進行產品開發唯一的正確模式，嵌入式系統設計模式應該從計算機軟件工程設計模式中吸取有用元素，構建有自己特色的嵌入式開發系統平臺，在進行嵌入式系統開發時，只有應用平臺化思想開發模式，才能以最小的代價最大程度的滿足應用的需求。

2.嵌入式系統的開發及其平臺化

2.1嵌入式系統平臺化開發模式

平臺模式不是新概念，很多嵌入式產品開發人員的工作就是應用平臺的雛形，但平臺化開發模式與傳統開發模式還是有所區別的。平臺化開發模式下，所有個人的技術貢獻完全融化在平臺中，企業技術人員必須接受平臺培訓，并在平臺的高起點上起步。這一模式下，技術人員能夠迅速成長，通過平臺培訓快速掌握產品開發技術，平臺的知識繼承減少了企業對個別員工的依附性。

2.2嵌入式系統開發的技術要點

嵌入式系統開發平臺化包括硬件開發平臺化和軟件開發平臺化兩個方面。從硬件方面說，平臺化要求電路的設計盡量做到“模塊化”，“拼圖化”。。首先最大程度從半導體廠家索取芯片相關資料，減少產品設計中單片機資源應用的盲目性。其次，針對不同的應用，規劃出優選的硬件結構。最后，產品的硬件主電路應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，具體實現上，在系統級上引入操作系統平臺，借助于操作系統平臺多任務編程思想來簡化事務處理模式，縮短開發周期。在代碼級建立獨立于具體產品的函數庫和驅動接口平臺。

2.3嵌入式操作系統是實現平臺化最有力的工具

以開發工具和技術咨詢為基礎，然后掌握處理器結構及其應用是進行嵌入式開發的正常程序，優秀的開發工具不僅能夠開發出處理器的全部功能，而且其界面是用戶友好的，當前，主流嵌入式系統得開發工具平臺可以分為四類：實時在線仿真系統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（Embedded Operation Systems）。其中，嵌入式操作系統與傳統單片機運行模式相比具有顯著優點，是目前實現平臺化最有力的工具。傳統的單片機沒有操作系統，因此運行的應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調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內核，就可以把它固化在Flash ROM，在加電引導后控制應用程序的多個任務并行運行。。由于嵌入式操作系統的上述優點，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提高了系統的可靠性。其次，嵌入式實時操作系統充分發揮了32位CPU的多任務潛力。再次，嵌入式實時操作系統提高了開發效率，縮短了開發周期。當然，應用嵌入式實時操作系統開發也存在一些難點，主要有進程調度、啟動加載、任務的劃分三個方面。

2.4嵌入式系統的生命周期

與其他任務事物一樣，嵌入式系統產品也有其自身的生命周期。首先得到對嵌入式系統的需求，然后才能開發出產品的概念模型，接著進一步進行產品的生產設計、生產以及擴展。影響系統生命周期的主要因素有以下四個，系統成本的獲取、系統驗證、維護與后勤、升級。

2.5嵌入式系統開發的一般過程和具體步驟

在嵌入式開發過程分為兩個主要部分，選擇宿主機和目標機以及調試目標機上的應用程序。宿主機執行編譯、鏈接、定址；目標機是運行嵌入式軟件的硬件平臺。嵌入式調試試用交叉調試器，采用宿主機-目標機的調試方式，包括任務級、源碼級和匯編級的調試。

結合相關理論和項目經驗，將嵌入式平臺化開發一般分為五個步驟：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、硬件設計和軟件設計、測試、文檔整理。

客戶需求分析

嵌入式系統的客戶需求一般都明確清晰，但應考慮客戶潛在的后續應用，在設計系統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

首先要確定所選作為整個系統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。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、市場應用反應良好的、硬件配置最少，另外，開發人員對此系列處理器的熟悉程度和它對嵌入式操作系統的支持程度也應屬于考慮因素。其次，根據應用需要和已經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。嵌入式操作系統的性能評價指標、能支持何種處理器硬件平臺和何種API以及是否支持該應用的服務等十考慮的重點方面。

硬件設計和軟件設計

兩者的關系串行或者并行均可，即可以先設計和調試硬件部分，再設計和調試軟件部分，也可以同時進行硬件和軟件的設計調試工作。常見的開發模式有串行的瀑布模式開發過程，屬于并行模式的V模式開發過程和在此基礎上進行改進的機遇硬件抽象層和操作系統移植層的系統設計三種。

無論串行還是并行，每一種方法都有各自的優點和缺點，要根據實際項目的需要選擇系統設計模式。

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、系統測試。軟硬件聯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的健壯性。

文檔整理

平臺的技術文檔必須有全面注釋，技術交流內容必須以文字說明，全面注釋應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. 一種基于監測的嵌入式系統設計技術[J]. 計算機學報, 2003, 26(12): 1728-1733.

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1嵌入式ARM技術及應用

隨著嵌入式系統處理器的不斷發展，典型的32位RISC芯片——ARM處理器，不論是在PDA，STB，DVD等消費類電子產品中，還是在GPS，航空，勘探，測量等軍方產品中都得到了廣泛的應用。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等公司都有相應的產品。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將其技術授權給世界上許多著名的半導體、軟件和OEM廠商，每個廠商得到的都是一套獨一無二的ARM相關技術及服務。利用這種合伙關系，ARM很快成為許多全球性RISC標準的締造者。

ARM架構是面向低預算市場設計的第一款RISC微處理器。

ARM提供一系列內核、體系擴展、微處理器和系統芯片方案。由于所有產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品中運行（理論上如此）。典型的產品如下。

①CPU內核

——ARM7：小型、快速、低能耗、集成式RISC內核，用于移動通信。

——ARM7TDMI(Thumb):這是公司授權用戶最多的一項產品，將ARM7指令集同Thumb擴展組合在一起，以減少內存容量和系統成本。同時，它還利用嵌入式ICE調試技術來簡化系統設計，并用一個DSP增強擴展來改進性能。該產品的典型用途是數字蜂窩電話和硬盤驅動器。

——ARM9TDMI:采用5階段管道化ARM9內核，同時配備Thumb擴展、調試和Harvard總線。在生產工藝相同的情況下，性能可達ARM7TDMI的兩倍之多。常用于連網和頂置盒。

②體系擴展

——Thumb:以16位系統的成本，提供32位RISC性能，特別注意的是它所需的內存容量非常小。

③嵌入式ICE調試

由于集成了類似于ICE的CPU內核調試技術，所以原型設計和系統芯片的調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、封裝式常規系統微型處理器，配有高速緩存（Cache）、內存管理、寫緩沖和JTAG。廣泛應用于手持式計算、數據通信和消費類多媒體。

——ARM940T、920T系列:低價、低能耗、高性能系統微處理器，配有Cache、內存管理和寫緩沖。應用于高級引擎管理、保安系統、頂置盒、便攜計算機和高檔打印機。

——StrongARM:性能很高、同時滿足常規應用需要的一種微處理器技術，與DEC聯合研制，后來授權給Intel。SA110處理器、SA1100 PDA系統芯片和SA1500多媒體處理器芯片均采用了這一技術。

——ARM7500和ARM7500FE:高度集成的單芯片RISC計算機，基于一個緩存式ARM7 32位內核，擁有內存和I/O控制器、3個DMA通道、片上視頻控制器和調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絡計算機（NC）。

2嵌入式系統的特點

嵌入式計算機系統同通用型計算機系統相比具有以下特點：

21嵌入式系統通常是面向特定應用的。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計的系統中，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集成在芯片內部，從而有利于嵌入式系統設計趨于小型化，移動能力大大增強，跟網絡的耦合也越來越緊密。

22嵌入式系統是將先進的計算機技術、半導體技術和電子技術與各個行業的具體應用相結合后的產物。這一點就決定了它必然是一個技術密集、資金密集、高度分散、不斷創新的知識集成系統。

23嵌入式系統的硬件和軟件都必須高效率地設計，量體裁衣、去除冗余，力爭在同樣的硅片面積上實現更高的性能，這樣才能在具體應用中對處理器的選擇更具有競爭力。 24嵌入式系統和具體應用有機地結合在一起，它的升級換代也是和具體產品同步進行，因此嵌入式系統產品一旦進入市場，具有較長的生命周期。

25為了提高執行速度和系統可靠性，嵌入式系統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。

26嵌入式系統本身不具備自舉開發能力，即使設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，必須有一套開發工具和環境才能進行開發。

3嵌入式的系統與分類

根據不同的分類標準嵌入式系統有不同的分類方法，這里根據嵌入式系統的復雜程度，可以將嵌入式系統分為以下四類：

31單個微處理器這類系統可以在小型設備中（如溫度傳感器、煙霧和氣體探測器及斷路器）找到。這類設備是供應商根據設備的用途來設計的。這類設備受Y2K影響的可能性不大。

32不帶計時功能的微處理器裝置。這類系統可在過程控制、信號放大器、位置傳感器及閥門傳動器等中找到。這類設備也不太可能受到Y2K的影響。但是，如果它依賴于一個內部操作時鐘，那么這個時鐘可能受Y2K問題的影響。

33帶計時功能的組件。這類系統可見于開關裝置、控制器、電話交換機、電梯、數據采集系統、醫藥監視系統、診斷及實時控制系統等。它們是一個大系統的局部組件，由它們的傳感器收集數據并傳遞給該系統。這種組體可同PC機一起操作，并可包括某種數據庫(如事件數據庫)。

34在制造或過程控制中使用的計算機系統。對于這類系統，計算機與儀器、機械及設備相連來控制這些裝置的工作。這類系統包括自動倉儲系統和自動發貨系統。在這些系統中，計算機用于總體控制和監視，而不是對單個設備直接控制。過程控制系統可與業務系統連接（如根據銷售額和庫存量來決定定單或產品量）。

4嵌入式系統發展趨勢

以信息家電為代表的互聯網時代嵌入式產品，不僅為嵌入式市場展現了美好前景，注入了新的生命；同時也對嵌入式系統技術，特別是軟件技術提出新的挑戰。這主要包括：支持日趨增長的功能密度、靈活的網絡聯接、輕便的移動應用和多媒體的信息處理，此外，當然還需對付更加激烈的市場競爭。

41嵌入式應用軟件的開發需要強大的開發工具和操作系統的支持隨著因特網技術的成熟、帶寬的提高，ICP和ASP在網上提供的信息內容日趨豐富、應用項目多種多樣，像電話手機、電話座機及電冰箱、微波爐等嵌入式電子設備的功能不再單一，電氣結構也更為復雜。為了滿足應用功能的升級，設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編程技術和交叉開發工具技術來控制功能復雜性，簡化應用程序設計、保障軟件質量和縮短開發周期。

目前，國外商品化的嵌入式實時操作系統，已進入我國市場的有WindRiver、Microsoft、QNX和Nuclear等產品。我國自主開發的嵌入式系統軟件產品如科銀(CoreTek)公司的嵌入式軟件開發平臺DeltaSystem，它不僅包括DeltaCore嵌入式實時操作系統，而且還包括LamdaTools交叉開發工具套件、測試工具、應用組件等；此外，中科院也推出了Hopen嵌入式操作系統。

42聯網成為必然趨勢。為適應嵌入式分布處理結構和應用上網需求，面向21世紀的嵌入式系統要求配備標準的一種或多種網絡通信接口。針對外部聯網要求，嵌入設備必需配有通信接口，相應需要TCP/IP協議簇軟件支持；由于家用電器相互關聯(如防盜報警、燈光能源控制、影視設備和信息終端交換信息)及實驗現場儀器的協調工作等要求，新一代嵌入式設備還需具備IEEE1394、USB、CAN、Bluetooth或IrDA通信接口，同時也需要提供相應的通信組網協議軟件和物理層驅動軟件。為了支持應用軟件的特定編程模式，如Web或無線Web編程模式，還需要相應的瀏覽器，如HTML、WML等。

43支持小型電子設備實現小尺寸、微功耗和低成本。為滿足這種特性，要求嵌入式產品設計者相應降低處理器的性能，限制內存容量和復用接口芯片。這就相應提高了對嵌入式軟件設計技術要求。如，選用最佳的編程模型和不斷改進算法，采用Java編程模式，優化編譯器性能。因此，既要軟件人員有豐富經驗，更需要發展先進嵌入式軟件技術，如Java、Web和WAP等。