时间：2023-06-09 10:02:21
绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇嵌入式产品设计，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
关键词：竞赛；教学；家电产品；设计实践
社会需要人才的类型是多样的，不同类型人才的培养对于教育软硬件、教学内容、实践内容的要求是不一样的。家电产品设计教学作为高等艺术设计教育的重要组成部分，从培养目标的定位，实践教学的实施过程、学生就业的形势等方面谈谈自己在教学过程中对学生实践能力培养的一点看法。
一：制定切合实际的培养目标和任务，让教学与市场接轨
在培养目标任务的定位上，要针对现实情况，贯彻“以就业为导向”原则，根据市场需要，生源基础，学校自身软硬件条件等制定出相应的培养目标，前提是市场中一定岗位需要的人才，自身条件能培养出来的人才，而不能盲目攀高，制定不切实际的培养目标。社会当然需要高级设计人才来引领设计文化，他们具有较为丰富的人文科学知识和自然科学知识，具备一定艺术修养，有很强的设计艺术技能，还具备组织协调及管理能力等方面的综合素质，这应该是高等艺术院校的培养目标，让教学与市场接轨。在产品设计行业，特别是在家电产品设计行业中，市场更需要大量有实践经验的人才，面对刚刚毕业的大学生，如何让这批还没有走出学校、或者将要步入社会的学生，在择业与就业之后，能融入自己的本职工作，适应自己的工作岗位。这是学校在前期制定教学目标与培养方案时就要考虑并完成的，这样教学才能井然有序的进行。同时也为教学提供了理论参考指南。
在现如今的大工业发展形势下，产品设计得到空前的重视与保护，家电产品也不例外，大部分的大中型家电生产企业与设计公司都提倡原创设计的创新模式，并组织大量的设计大赛，主体对象就是大学在校相关专业的在校生，这样，大量学生的参与，学生自身在专业上也得到了实践锻炼，同时也丰富了大赛的内容，企业也有了更多的原创产品选择，教学与市场接轨的初级阶段也就建立起来了。
二：引入大赛实践教学，让学生和课程教学“零距离”
在实践教学实施上，学生先在学校学习理论知识和设计技能，在毕业前一年或半年到公司实习，如果在校期间实践技能课开的比较好，能真正紧密联系实际，那么在进入实习单位后通过实际接触客户，接触家电产品设计案例，跟踪设计过程来检验在校期间学习的知识技能，顺理成章的为正式走上工作岗位奠定基础。相反如果在校期间的实践技能没有得到锻炼，那么在实习期间则是真正意义上的“重新学习”。也就使得部分学生错误地感觉在实践中才能学到东西。那么我们在校期间究竟应该实践哪些课程，如何实施实践课程才能使学生在将来实际工作中感觉到学有所用呢？这就需要教育单位在教学前期要进行大量的市场调研，针对市场和企业对产品设计人才的要求结合起来，同时也制定教学内容和实践内容的统一性。让市场的大赛机制与高校产品设计的教学机制相结合，以“实战”的形式让学生对设计项目全程跟踪、全程参与。这就要让老师与学生主动的去寻找大赛信息，把产品设计相关大赛内容有效的融入到课程教学当中，就是说尽可能的让学生和产品设计大赛实践零距离，学生是在工作实践而非模拟实践。同时也能将整个的家电产品设计流程与方法得到巩固，这就会使得学生不仅在电脑中能做出漂亮的作品，还能在输出后的到满意的结果，实践的重要意义得以充分体现。
在初期专向实践课中的大赛设计项目可由老师为主导，主要是引导学生全程参与，把老师自己的设计经验阐述给学生，定时总结设计案的成败得失。有些被否定的提案若能经过老师的分析总结也会成为一种好的教材，这样也能引导学跳出设计框框，转换角度，提高批判思维能力等。后一个阶段可以由学生自己尝试承担大赛设计，学生可以是个体参与或分组参与，采用竞标方案的形式。这样一方面可以提高学生的竞争意识，一方面也可以培养团队协作精神，这都是将来走上工作岗位后所必须具备的素养。教师在此过程中可以引导学生确定设计方向，帮助学生分析揣摩客户要求，到逐渐放手鼓励学生独立设计，仅给学生提建议，对学生的设计案进行评估等。就是逐渐过度到学生为主导，老师起辅助作用，在给大赛组委会送交方案时，可让学生分别从创意到制作到方案的应用等方面阐述推荐自己的方案，将他们的设计接受市场的检验，这就使的学生从一开始就按照企业、市场、以及大赛的要求来做设计，而非“随心所欲”的做纯表现的设计。这样就能使学生在走上工作岗位后直接或在较短的时间内就能承担实际工作，这也正是许多用人单位所希望的。
当然，这样的实践教学方式需要学生具备良好的产品设计理论知识和设计技能，此阶段教学就是培养学生利用设计技能把学到的理论知识应用到实际中去，如果结合的好的话，学生就能形成一定的设计思维，从而提高自身的操作能力、创造能力。通过实践，使学生更加专业，更熟悉市场。
三：构建科学的就业模式，让学生的理论知识与实践能力同步提高
首先在学科理论知识的掌握上，这点在产品设计专业的培养目标的定位上可看出，学生必须具备良好的学科理论知识，只有在这个层面上打下良好的基石，才有可能在将来的专业上走的更远，在更高层次的岗位上工作，这就为学生将来的发展提供了可能。其次，在专业技能表达方面。眼高手低，和眼低手高，二者就是说明创意和技能的关系，有了好的想法，却很难有专业技能表达出来，专业表达能力的高低更是衡量艺术设计学科学生的重要尺度。在实践课程教学中则应把评价标准重点放在强调专业技能表达的针对性上，和满足实践需要的表达效率上。另外，应积极鼓励学生参加各类产品设计竞赛、特别是在家电产品设计课程的教学过程中，提倡学生加大量的家电产品设计类大赛，这样就能让课堂理论教学与课外实践环节有效的得到结合，这也是学生在为提前了解社会，对于他们走上社会，进入设计领域也会产生一定的自信。
四：结束语
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。
两化融合的本质是工业化的需求牵引，信息化的技术驱动。软件服务是信息化的灵魂，是信息化与工业化有机融合的“粘合剂”，是两化融合的纽带和桥梁。同时，两化融合为软件服务业的发展提供了前所未有的契机。但软件服务作为两化融合的“粘合剂”，如何发挥作用，如何实现传统产业的改造升级是亟待解决的一个问题。因此本文从两化融合环境下，工业企业对软件服务业的需求出发，寻找软件服务信息化与工业化融合的附着点。产品设计、产品和设备、管理的信息化建
设提升市场的快速响应能力
当今，客户个性化需求日益增多，并且经常会向企业提出定制独一无二的产品。因此，工业企业从批量生产模式渐渐转入按订单定制生产的模式来响应客户的需求。但是，没有灵活的产品设计过程、产品生产过程，过硬的企业管理模式，快速响应定制是很难实现的，其背后必须有强大的实力支撑。与此同时，市场的不确定性，也需要企业的生产对市场需求快速反应。由此，企业只有通过两化融合，走新型工业化道路，从产品设计、产品和设备、管理三个方面进行改造升级，以此提升企业快速响应能力，满足客户的需求。
1.产品设计过程的信息化和数字化，提高产品研发效率
设计是产品制造的第一个环节，是决定产品性能、水平的重要环节，同时，设计又是快速响应市场、满足用户需求的重要工具和手段。一方面，产品设计的信息化和数字化，将使设计开发的效率和成功率大大提高，降低设计和开发的成本，减少物质消耗。另一方面，为了实现快速响应市场和生产的柔性化，制造过程同样要自动化、数字化，从而保证产品的质量和性能，提高劳动生产率。企业在设计过程的数字化，有利于促进并行设计、协同设计，有利于推行网络制造模式，并将加速社会资源的整合和充分利用。
2.产品和设备数字化、网络化、智能化提升企业的生产能力
企业通过建立数字化的车间生产线，把数字化手段和生产设备结合起来，实现高度的自动化和智能化，提升企业的生产能力；将信息化融入到研发体系，将产品定义、仿真分析与实验过程集成为新的研发平台，实现异地协同等。这些都是通过信息技术在工业产品及设备的应用提升企业的核心业务能力，从而支撑工业化的数字化、智能化、网络化的实现。
3.管理过程的信息化建设提升企业管理水平
利用信息化手段，可以提高企业生产、经营、管理水平。在生产控制层面，以数控设备为基础，围绕创新研究和开发设计、工艺管理和加工制造、过程协同和质量控制、物料配送和产品管理等生产制造的关键环节推进信息化，以提高生产制造全过程的工作效能。在资源配置层面，以成本分析为基础，围绕外部协作、内部计划、及时响应等关键环节推进信息化，以提高企业市场响应效率。在管理决策层面，以信息管理为基础，围绕产品市场与客户关系、人力资源与资本运作、发展战略与风险管理等关键环节推进信息化，推广应用业务流程重组(BPR)、企业资源管理(ERP)、管理信息系统(MIS)、计算机决策支持(DSS)、数据挖掘(DM)、商业智能(BI)、供应链管理(SCM)、客户关系管理(CRM)、知识管理(KM)等信息技术，提升企业的管理水平和运行效率，实现管理信息化。例如重庆长安汽车公司通过在汽车生产管理和信息化建设方面的努力探索和实践，保持年均20％以上的增长速度，实现了企业的快速发展。
软件服务推动企业的工业化进程
1.嵌入式技术提升产品设计过程、产品及设备的数字化、智能化水平
嵌入式软件是推进工业化的重要工具。嵌入式软件，又可以细分为操作系统、支撑软件(嵌入式数据库和开发工具)、应用软件等，他们被植入嵌入式系统之中，达到自动化、智能化的控制、监测、管理各种装备、机器和系统运行的目的。嵌入式系统和软件在各种工业设计、工业产品、设备和过程控制系统中的应用极为广泛，不仅使企业的产品，而且使企业的工业设计、生产设备、生产流程具备数字化、智能化和网络化的特征，因而是促进“两化融合”极为重要的技术手段之一。
2.IC设计提升产品及设备的数字化水平
IC设计是将系统、逻辑与性能的设计要求转化为具体的物理版图的过程，也是一个把产品从抽象的过程一步步具体化、直至最终物理实现的过程。在工业企业定制化、个性需求的引导下，IC设计在工业产品和设备的应用成为主流，将电路模拟转化为数字模拟，提升产品和设备的数字化水平。
3.辅助设计技术提升产品设计效率
在产品设计过程，计算机辅助技术(Computer Aided Design，CAD)、计算机辅助制造(computer Aided Manufacturing，CAM)、计算机辅助工艺流程(Computer Aided Engineering，CAE)、计算机辅助生产计划(Computer Aided Process Plan-ning，CAPP)、计算机产品数据管理(Product Data Management，PDM)等信息技术，在提高产品设计效率和质量上发挥了重要作用并得到了广泛应用。例如东风汽车公司在产品设计过程中，借助计算机产品数据管理技术建立了CV-BOM管理信息系统，解决了产品研发周期过长，无法快速响应市场的需求的问题。同时降低了产品的设计成本、管理成本，降低了产品研发风险和企业成本，提升汽车产品研发设计知识管理水平，增强了企业的核心竞争力。此外该系统提出并实现了达到了国际先进水平的汽车产品开发创新技术和实现流程，推动中国汽车行业的科技进步。
4.SaaS提升企业管理的信息化水平
SaaS是一种基于互联网提供软件服务的应用模式。SaaS可以为企业搭建信息化所需要的所有网络基础设施及软件、硬件运作平台，并负责所有前期的实施、后期的维护等一系列服务，企业无需购买软硬件、建设机房、招聘IT人员，即可通过互联网使用信息系统。
从嵌入式处理器来看，从最初的4位处理器，目前仍在大规模应用的8位单片机、到日益受到广泛青睐的32位MCU，以及更高性能的64位嵌入式处理器，目前具有嵌入式功能特点的处理器已逾千种，数十种常用的体系架构。广阔的市场应用前景吸引了大量的半导体公司参与竞争，其中从ASIC、MCU、DSP到FPGA以及因为结合了MCU和DSP优势而近年来异军突起的汇聚式处理器，处理器速度越来越快、性能越来越强，而功耗和价格却越来越低。目前。丰富的嵌入式处理器已经广泛应用到从国防、工业、汽车到医疗设备和消费电子等几乎所有的行业和领域。
汇聚式处理器解决嵌入式设计技术挑战
尽管嵌入式设计经过数十年的发展，在核心处理器硬件平台、嵌入式操作系统和开发工具上已经有广泛的选择，然而随着市场竞争加剧、系统日益复杂化，目标应用对系统的功能、性能、成本的要求也日趋苛刻。工程师所面临的设计挑战似乎并没有随着半导体技术的发展降低，甚至日益增高，工程师在进行方案选择时必须正确评估应用面临的挑战。
处理能力要求越来越高。系统本身的复杂功能、友好的界面设计要求、各种接口和通信需求都需要占用大量的MIPS处理能力，单一的传统MCU或ASIC很多时候难以满足系统高处理能力的需求，双芯片甚至三芯片解决方案日益增多，但随之而来的高设计复杂性、功耗和BOM(材料清单)成本让方案缺乏竞争性。此外，当前嵌入式系统设计，特别是一些新产品和功能复杂的嵌入式产品设计，要在设计周期很有限的条件下完全从零开始实现设计已经变得不现实，也不具成本效益。因此，是否能提供完善的开发工具套件、必要的软件模块、成熟的参考设计、系统设计支持，以及是否有完整的设计生态系统等，对于是否能按期高质量地完成系统设计非常关键。
标准的多样性和不确定性带来产品升级换代的顾虑。当前在各个行业都面临一些创新型应用，例如智能电表和智能视频监控等，这些应用都具有一定开创性，目前没有或尚未形成行业统一的标准，如何在保证抢占市场窗口期的先机，同时确保当前的设计满足未来变化的市场和技术需求，必须考虑方案的可扩展性和性能裕量。
低功耗的要求日益苛刻。处理器性能要求越来越高，而系统功耗要求越来越低，这几乎形成一对矛盾。然而，实际设计过程中，工程师不得不面对这种近乎矛盾的需求。随着半导体工艺技术、嵌入式处理器架构优化以及设计技术的改进，低功耗设计技术日新月异，电压、工作频率自适应调整技术、多工作模式的节能技术、数字电源管理技术，以及低功耗的最新半导体工艺技术应用层出不穷。在众多方案中选择满足设计功率预算要求的系统方案也是系统设计成功的关键因素之一。
选择具有广泛嵌入式系统支持能力的解决方案非常重要。目前可用的嵌入式操作系统众多，各具优势，硬件平台方案对这些操作系统的支持能力是进行方案选型的考虑要点之一。
以Mcu或AsIc为核心器件的硬件平台方案在解决上述嵌入式系统设计要求上正面临挑战，有限的处理能力通常难以满足很多应用的高处理能力需求，或者缺乏进行功能扩展和产品升级换代的设计灵活性，某些设计为了满足系统的处理能力要求而增加DsP或协处理器，从而增加系统的复杂性、功耗和成本。
结合MCU和DsP性能优势的汇聚式处理器是有效解决上述设计挑战的方案之一，而ADI公司Blackfin处理器是目前市面上唯一的汇聚式处理器产品。汇聚式处理器典型应用有电力应用的智能电表，安防应用的视频监控，医疗设备的便携式房颤监测仪，工业应用的3DLevelScanner三维曲面测量仪等。预览全文，请访问本刊网。
科学大师是引用出来的
在一次期刊培训会上，我国一位期刊研究专家语出惊人：“科学大师不是评出来的，而是引用出来的。”例如达尔文的相对论、牛顿三大定律的引用率都属最高级。但目前，我国科技论文的引用量和引用率偏少，这不仅不利于众多科研成果传播，也不利于科研新人的显现，因此，应该鼓励科研人员在学术论文中多引用文章和著作。
北京科银京成技术有限公司技术总监
北京科银京成技术有限公司技术总监，副教授，计算机应用博士，研究方向为：普适计算，实时、嵌入式操作系统及其应用，嵌入式应用设计方法。
嵌入式软件是嵌入式产品的核心，如果说PC机的发展带动了整个桌面软件的发展，那么嵌入式产品的广泛普及必将为嵌入式软件产业的蓬勃发展提供无穷的推动力。
中国有世界上最大的家用电子产品消费市场和移动通信市场，移动终端、彩电、VCD等拥有量都居世界第一。随着移动网络的发展，多媒体、娱乐、通信等多功能、多用途的移动终端将成为今后个人数据通信、事务处理和娱乐的最佳选择。随着消费结构的改变，人们对家电的灵活性和可控性提出了更高的要求，这些只能通过家电的数字化和网络化来实现。这些需求都将加快嵌入式软件技术的发展和产业化的进程。嵌入式软件已经成为嵌入式产品设计、创新和软件增值的关键因素，是未来市场竞争力的重要体现。由于嵌入式产品具备硬件平台多样性和应用个性化的特点，因此嵌入式软件呈现出一种高度细分的市场格局，国外产品进入也很难垄断整个市场，这为我国的软件产业提供了一个难得的发展机遇。
标准塑造未来
从软件种类来看，嵌入式软件可以分为嵌入式操作系统、嵌入式开发平台、嵌入式行业应用平台及嵌入式应用软件。由于不同的行业对嵌入式软件的要求不一，因此不会形成像PC一样一支独大的局面，但会吸取PC的成功经验，形成不同行业的标准。统一行业标准具有设计技术共享、软硬件重用、构件兼容、维护方便和合作生产的特点，能够极大地增强行业的产品竞争力。
近几年，一些地区和国家的若干行业协会纷纷制定嵌入式软件行业标准，如欧共体汽车产业联盟规定以OSEK标准作为开发汽车嵌入式系统的公用平台和应用编程接口；在航空电子方面，航空电子工程协会（AEEC）制定了面向航空电子的嵌入式实时操作系统应用编程接口ARINC653。我国各相关产业联盟也在制定本行业的开放式软件标准，提高中国数字产品的竞争能力。走行业开放系统道路、建立行业性的嵌入式软件平台是加快嵌入式软件技术发展的捷径之一。根据应用的不同要求，今后不同行业会定义其嵌入式操作系统、嵌入式开发平台、应用平台等行业标准。
市场决定一切
从国际市场上看，据VDC预测，嵌入式软件其GAGR的增长率为13.5%，到2006年将达到21亿美元的规模。其在各领域的市场份额为：消费电子占26.8%，通讯和通信占20.2%，军事/航空占18.6%，汽车电子占12.9%，工业控制占9.6%，医疗电子占3.1%，办公自动化占2.2%，零售自动化占1.0%，信息自动化、建筑/家庭自动化占0.4%，其他占4.6%。
在国内，消费电子、通信、汽车电子、军事、航空、工业控制也将是嵌入式软件的主要市场，其中操作系统、开发平台、行业应用平台和特色应用软件都将成为独立软件开发商的发展方向。与产业链互动既可形成符合国际/国内标准的产品，又具有中国的特色，从而确立同国外同类产品的竞争优势。
国产软件 大步前行
北京科银京成技术有限公司（科银京成）以嵌入式操作系统和开发平台为基础，形成了嵌入式系统基础软件平台、行业软件平台和嵌入式软硬件解决方案等三个产品方向。
嵌入式系统基础软件平台包括嵌入式实时操作系统DeltaOS、开发工具Lambda TOOL、测试工具Gamma RAY和性能分析工具Gamma PROFILLER等内容，工具既支持嵌入式实时操作系统Delta OS，也可支持第三方的嵌入式操作系统（如嵌入式Linux等），为嵌入式应用提供基础性的系统软件平台；嵌入式系统行业软件平台密切同行业结合，为具有强大产业背景的行业提供符合行业产品特点需要的软件平台。
目前，科银京成已先后面向航空电子、飞行控制计算机、舰载计算机和税控POS等行业形成了基于嵌入式系统的软件平台，对行业的进一步发展起到了极大的推动作用;嵌入式软硬件解决方案则以完整产品为目标，形成包括软硬件内容在内的产品级解决方案，可由行业内相关厂商直接进行产品生产。科银京成已拥有嵌入式税控POS、MP3、M2M和面向教育应用的软硬件全面可靠的解决方案。
作为长期从事嵌入式系统软件相关技术研究与产品发展的公司，科银京成提供的嵌入式软件产品内容完备，能适应产品开发生命周期的需要，为最终产品开发提供全过程支持。针对操作系统领域，科银京成的产品既支持日益被消费电子领域所广泛接受的嵌入式Linux等操作系统，也提供具有强实时、高可靠特性的嵌入式操作系统，使产品具有比较广泛的适应性。在嵌入式开发工具领域，科银京成提供了内容丰富、且高度集成、能有效提高软件质量和开发效率的开发工具，解决了嵌入式系统中普遍存在的软件开发比较困难的问题。另外，科银京成提供的嵌入式产品还具有成熟、可靠的特点，拥有强大的本地化服务和支持能力。科银京成的产品已成功应用于数十种国防和民用电子产品，并且在多年嵌入式系统软件开发和产品应用过程中，积累了丰富的服务与多行业按需定制经验。同时，科银京成非常重视嵌入式领域相关标准的制定工作，先后参与制定了《航空电子应用软件接口要求》（GJB-5357-2005）、《手持电子产品嵌入式软件API标准》、《税控收款机标准》等标准内容，为推进相关行业的持续发展奠定了基础。
关键词：嵌入式教学；实践能力；实践教学
作者简介：梁冀（1985-），女，广西贵港人，广西民族师范学院物理与电子工程系，讲师；蒋志年（1965-），男，壮族，广西宾阳人，广西民族师范学院物理与电子工程系，副教授。（广西 崇左 532200）
基金项目：本文系广西民族师范学院2013年教育教学改革研究项目（项目编号：JGYB201322）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）03-0119-02
近年来，随着嵌入式系统在通信、电子、工业、网络等领域的应用越来越广泛，人才需求也越来越旺盛，各高校都相继开设了嵌入式系统相关课程。[1]嵌入式系统是通信类和电子信息类专业的一门实践性很强的后续课程，是专用于培养学生实践能力的系统课程中很重要的一门。但由于嵌入式系统所包含的基础知识非常多，涉及的知识内容相当广，学科随着应用的发展迅猛，知识的更新相当快，开设课程课时偏少尤其是实践课时严重缺乏，[2]导致了高校中嵌入式系统课程的学习远远跟不上嵌入式系统技术的发展趋势，直接造成了学生实践能力跟不上实际生活领域的应用和相关实践人才的缺乏。
根据嵌入式系统课程的特点，结合广西民族师范学院（以下简称“我校”）通信类和电子信息类专业实践能力、职业能力的培养目标以及学生的学习特点，在嵌入式系统课程教学过程当中，以培养学生实践能力为切入点，在嵌入式系统教学内容、教学方式和教学方法等方面，遵循由易到简、由基础过渡到综合的原则基础上，进行了一系列的教学改革与探索，[3]使得嵌入式系统教学分别从理论知识、实验操作、实际应用的设计三方面相互提携，全面提升课程的教学效果，提高学生的实践能力，提升学生的职业能力。
一、软硬件理论方面知识教学改革
嵌入式系统是一门实践应用性很强的课程，在课程理论知识的深度上，并没有也不需要知识深度的要求，更多是介绍处理器的各个模块各种功能的性能特点、相关寄存器以及使用要求、步骤。但是课程所需要的知识广度要求却相当高，如课程需要学生具备有“电路基础”、“模拟电子技术”、“数字电子技术”、“微机原理”、“汇编语言”、“C语言”、“单片机”等相关方面的知识，而学生在学习过程当中广度远远不够，这就要求在理论知识的教学方面，根据课程的特点，做出相对应的调整、改革，以满足课程教学的要求。
1.教材
目前，市场上关于嵌入式系统方面的教材种类相当多，内容分布各具特点，但缺乏一本权威的教材。而因为嵌入式技术更新相当快的特点，想要选择一本内容和难度方面都非常合适的教材很难，为了更好完成教学目标，同时结合我校的实验设备，笔者选择了周立功先生主编的《ARM嵌入式系统基础教程》作为教参。结合实际情况，添加相关部分的内容，教参只是教学内容的参考，不拘泥于教材，具体的教学内容必须要跟学生的具体知识结构、专业基础结合起来。在51单片机的基础之上，开展软硬件协同开发的理论教学，主张缺什么补什么，有什么省略什么，多本教材多方面知识协同，强化教学内容。
2.教学模式、方法
传统的教学，往往是教师在授课前先设置好教学大纲，然后按照教学大纲设置内容，通过教师的讲解、授课，让学生能够掌握相关知识点，做好理论准备。然而，这种教学模式并不适合实践性很强的嵌入式系统教学，不能激发学生的学习兴趣，学生的学习能动性较差，不能学以致用，这对培养学生的实践能力非常不利。
针对这些实际情况，笔者在嵌入式系统教学的过程当中更加注重理论与实际的结合，教学内容尽量做到一边讲解知识点，一边对该知识点的相关原理过程进行演示，加强教学立体效果。因此，在我校的嵌入式系统教学过程当中，笔者主要通过在理论教学中采用现代计算机仿真技术，如proteus加IAR软件仿真等，将嵌入式系统各个模块各种功能的工作原理、工作过程等看不见摸不着的抽象过程具体化、形象化，让学生更加直观了解、掌握课程的重点、难点；同时充分利用现代教育技术的辅助作用，利用多媒体技术容量大、图文并茂的生动特点，将课本中一些难以理解的知识点，通过动画演示，是学生能够形象地理解一些抽象的理论知识，调动学生视觉、听觉等各方面的感观，变抽象为具体，充分调动学生的学习兴趣、积极性；而在理论教学的方法上，笔者主要采用的是分类法、比拟法，把嵌入式系统的众多知识点按照模块进行分类，把种类繁多的知识点分成有序的模块。同时，将各个分类好的模块与之前开设的51单片机进行一个类比学习，充分利用之前学习51单片机的知识、经验，以达到提高教学效果的目的。
3.共享学习资源
在课程教学过程当中，笔者主要通过自己建立的网络课堂进行学习交流，同时给学生介绍一些著名的学习网站，如21IC网、电子工程师网等。通过这些网络资源，使同学们能充分了解行业的发展情况，通过与工作经验丰富的工程师进行在线交流，也能培养学生的专业兴趣，提高学生课外解决问题的能力；而另外一方面，在课余的时间，笔者也尽可能地邀请行业内的嵌入式系统开发技术工程师来校做一些相关方面的学术报告，使学生能更直接地接触专业技术人员，更深入体会行业的风范。课外与课堂的有机结合，充分保证学习的效果，为培养学生的实践能力、职业能力做好理论铺垫。
二、实践操作教学改革
实践能力的培养体现在通信工程专业学生身上，就是通过教学和训练，使得学生具有实际产品设计的总体意识，依据这种意识掌握、运用相关科学技术，实现产品的总体设计。这要求在实践课程教学当中有目的有意识地引导、培养学生，因此，实践操作的教学在嵌入式课程教学当中更为重要。
基于以上因素的考虑，在我校的嵌入式系统实践教学当中，主要依托嵌入式系统开发实验室，利用ARM7开发系统，将嵌入式实践教学融入“两种模式，三个阶段”的团队学习模式。所谓两种模式，就是课堂必修训练模式和课外开放实验室训练模式。而三个阶段，指的是基础验证实验阶段、综合实验阶段和设计性实验阶段。
在实践教学阶段，笔者将整个教学过程分为三个阶段，其中基础性试验阶段主要用于熟悉和巩固嵌入式系统各个模块的功能。初步掌握独立模块使用的方法、步骤，这部分的实验课时设置相对缩短，保证只占整个实践课时的五分之一左右。掌握独立模块的使用后，紧接着要进入综合实验阶段，在这个阶段主要设置一些综合性较强的实验，在一个实验当中，将会同时使用三个或者三个以上的模块，这样，通过这部分实验主要培养学生的调节能力，使学生逐渐掌握同时使用多个模块时，各个模块之间该如何调节，如何关联，这阶段较为关键，主要占据实践教学的一半课时。最后，为了巩固学生的综合能力，同时也为了培养学生的实际应用能力，笔者将设置1～2个的设计性实验，让学生利用嵌入式技术去动手设计一个小产品，完整地体验一个小产品的开发过程，达到课程教学的真正目的，这一部分的课时占据课程的大概2/5的课时。
当然，在这三个阶段实施的过程当中，不仅仅只是在课堂上利用课堂教学时间让学生在实验室真正地学习、操作，更重要的是必须要提供一个课外的实验室开放学习模式。不仅只是在嵌入式的教学期间，在整个大学生涯期间嵌入式实验室利用专人负责管理，全天候开放环境的模式，为广大的学生们提供一个开放式学习环境。学生可以在任何有空余的时间，有学习想法的时候，随时进入实验室进行开发学习，展宽他们的学习机会以及为学习提供必要的帮助。同时，考虑到学生的实际基础各有不同以及嵌入式系统所需知识的广度太大，学生单人实践，学习效果将会产生参差不齐的状况，效果非常有限，因此，在实施两种模式，三个阶段的实践教学过程当中，将学生分成若干个团队进行实践练习。一方面，可以促进学生之间的学习交流，使他们能够取长补短，彼此之间深入探索问题，共同合作，增进学习效果的同时，也逐渐培养学生一种团队合作的意识和习惯，为将来走上职业岗位做好充分的准备。
三、以赛带练，强化实践
嵌入式系统是一门实践为主的课程，尽管笔者在课程教学过程中有意识地偏向实践教学，但毕竟实践教学都处于实验室教学，实验室操作开发阶段，即使在实践教学过程中为了弥补这个缺点加入了设计性试验的环节，但实践教学证明，这个过程虽然具备一定的效果，但由于设计性实践教学课时较短，只能设置一两个较为简单的小应用设计，与实际应用当中真正做一个嵌入式系统开发的过程差别较大。因此需要为学生提供一个更加具备挑战性，更加接近实际应用的一种锻炼机会，那就是组织学生参加各种学科设计竞赛，[4]比如全国大学生电子设计竞赛、广西区电子设计竞赛等。在这些权威的学科竞赛当中，每一年都有嵌入式系统相关的开发设计，并且严格规定设计要求、设计时间，学生的参与面非常广。通过组织学生参加这样一些设计比赛，以比赛带动练习，使学生能够学会应用自己所学的知识去解决产品开发的问题，同时充分体会产品设计过程，掌握产品设计过程当中应该怎么做，遇到问题该如何解决等，参加学科设计竞赛，以赛带练。通过这样一种延伸式的实践教学，真正使学生的实践能力、职业能力得到很好的锻炼，从根本上提高我校通信工程的人才培养质量。
四、总结
为了适合社会的需求，也为了使得学生能够更好地进入社会，笔者在通信类及电子类专业的培养过程中必须时刻调整，注意培养学生的实践能力、职业能力。作为通信类及电子类专业实践课程的最后一类课程，嵌入式系统课程的教学有着十分重要的作用，嵌入式系统的教学改革，从一定程度上，影响着学生的培养质量。我校通过一系列理论、实践及延伸式实践的改革，在理论教学时，注意抓重点，抓知识广度，理论与实践相结合，将抽象的理论知识具体化、形象化。在实践教学上，根据我校的实际采用了“两种模式，三个阶段”的团队式学习模式的改革，不仅从教学的角度，更重要的是在实践的角度进行改革，并且通过权威性的学科设计竞赛，充分带动学生的学习、训练，使学生的实践能力、职业能力得到了最充分的锻炼。实践证明，这样的教学改革深得我校通信类及电子类学生的认可及肯定，带动了学生的学习兴趣。组织学生参加各类的学科竞赛都有省部级、地厅级等各方面的奖励，毕业生走向工作岗位也受到了用人单位的一致肯定，这使得我校的人才培养质量得到了进一步的提高。
参考文献：
[1]王慧娟.嵌入式课程中实践教学的探讨[J].北华航天工业学院学报，2011，21（5）：54-56.
[2]陈小梅.加强实践教学培养应用型技能人才[J].科教文汇（中旬刊），2007，（3）：109-110.
在设计过程中，每个设计人员各司其职，所完成的各个设计部分最后被归拢起来，构成完整的产品设计。负责定义设计的各个组成部分并将其组合起来以满足产品设计规范的人就是通观产品开发全局的人，多数情况下是系统设计师。对产品开发过程采取系统层次观点的优点在于，这样就有机会考察在封闭的电子设计领域以外的市场差异化问题。这一工作并不像听上去那么容易，为了应对复杂的新技术，电子工程变得日益专业化，设计领域的划分越细致，整体‘图景’就越模糊。
也许。使产品设计视野更开阔的一条显而易见的途径就是考虑那些购买和使用电子产品的用户。在这里，不断变化的影响因素在于意识到客户不只是购买产品。实际上他们还在购买超出设备本身的电子产品的体验。这一视野更少与电路和软件算法直接相关，而是更多地与开发用户界面、定义设备与外界的交互方式，以及它连接到什么系统和服务相关。这涉及产品的外观、感觉和功能，且后者更为重要。这些要素主要是在软件中定义的，而支持这些功能所需的电子硬件和系统是在后来才确定的。
当各个设计领域被整合入单一开发环境，从而在整体上提高了设计抽象的层次，则系统级设计师就有可能采用这种方法。为使这一点成为可能，硬件、软件和可编程硬件设计需要封装进一个使用单一设计数据模型的系统。这个单一数据存储库变成针对公司内各种系统的单一联系点，而且更重要的是，它允许各设计领域进行实时设计互动。
这与嵌入式设计领域特有的使用基于C语言的系统语言或算法建模技术来提高设计抽象层次的概念有重要区别。如果高层次嵌入式设计是在使用单一设计数据模型的统一设计环境中实现，则其本身就包含其他领域。通过提供包含应用软件与硬件的完整而统一的系统设计能力，系统设计才能够名副其实。
设计抽象层次的提高，系统设计师可以采用高层次、以软件为中心的整体产品设计方法。使用示意图或流程图等图形设计界面，你可以迅速将IP区块、软件例程和I/O系统结合起来，以研究和开发创新的产品功能，而不会受到低层次工程设计需求的干扰。单一设计环境可以让系统设计方法论服务于开发完整的产品功能而不是其中的一部分。
随着合适的工具陆续出现，新一代电子产品设计师也已登台亮相。他们采取传统上被视为‘从前向后’的电子产品设计方法，即从软件而非硬件开始设计。基于其现有的硬件开发专业知识，这些系统级设计师可以从以用户为中心的高层次角度(即产品是如何被创造的)来看待系统开发。
Nios Ⅱ开发板的实现
SOPC开发板的核心器件是Altera公司生产的Cyclone系列FPGA，其关键技术是在Quartus Ⅱ、SOPC Builder及Nios IDE平台上实现可配置、可剪裁系统的设计。
1 Nios Ⅱ软核处理器的特点
Nios Ⅱ系列32位RISC嵌入式处理器具有很大的灵活性，可以在多种系统设置组合中进行选择，达到性能、特性和成本目标。其具有超过200DMIP的性能。
Nios Ⅱ系列嵌入式处理器是一款采用流水线技术、单指令流的RISCCPU，广泛应用于嵌入式系统。Nios Ⅱ包括三种内核，即快速的Nios Ⅱ/f(最高性能的优化)内核、经济的NiosⅡ/e(最小逻辑占用的优化)内核以及标准的NiosⅡ/s(平衡于性能和尺寸)内核，每种内核根据不同的性能而优化。
考虑到性能和成本，通常采用Nios Ⅱ标准内核设计。Nios Ⅱ嵌入式CPU支持32位指令集、32位数据线宽度、32个通用寄存器、32个外部中断源、2GB寻址空间，包含高达256个用户自定义的CPU定制指令。其可选的片上JTAG调试模块是基于边界测试的调试逻辑，支持硬件断点、数据触发和片外片内的调试跟踪。Nios Ⅱ标准内核设计框图如图1所示。
2 SOPC技术的实现
SOPC技术是一种灵活、高效的片上系统SOc设计方案，其工作环境是Altera Quarlus Ⅱ中的SOPC Builder。与其他SOC设计相比，其优点在于可编程性，利用FPGA的可编程性进行SOC设计。通过采用SOPC Builder工具，用户可以很方便地将处理器、存储器和其他外设连接起来，组成一个完整的嵌入式系统。SOPC从内部的角度，主要包含两个部分：图形用户界面(GUI)和系统生成程序。图形用户界面内每个组件也可以提供自己的配置图形用户界面，GUI创建系统PTF文件对系统进行描述；生成程序创建针对目标器件的系统HDL描述。利用SOPC Builder创建的GUI如图2所示。
SOPC开发板设计实例
SOPC开发板选择Cyclone系列器件EPIC3，该器件基于成本优化的全铜1.5VSRAM工艺，容量为2910个逻辑单元，59904比特嵌入式RAM，支持单端I/O标准，通过LVDS标准可提供104个信道的I/O支持。利用锁相环(PLL)可设计复杂的时钟管理电路。
1 开发板的硬件设计
开发板主要包括以下几部分：4个七段共阳数码管、4个LED、2个RS232接口、1个USB接口、1个PS2接口、LCD接口(192×64)、蜂鸣器和25MHz有源晶振，下载电路包括JTAG方式和AS方式，采用EPCSl作为串行配置器件。硬件原理框图如图3所示，下载电路如图4所示。
2 Nios Ⅱ内核设计实例
Nios Ⅱ内核的设计是建立在Quartus Ⅱ、SOPC Builder和Nios IDE等开发环境基础上的，Nios CPU内核设计流程，生成的Nios CPU内核。
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