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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。
社會需要人才的類型是多樣的，不同類型人才的培養對于教育軟硬件、教學內容、實踐內容的要求是不一樣的。家電產品設計教學作為高等藝術設計教育的重要組成部分，從培養目標的定位，實踐教學的實施過程、學生就業的形勢等方面談談自己在教學過程中對學生實踐能力培養的一點看法。
一：制定切合實際的培養目標和任務，讓教學與市場接軌
在培養目標任務的定位上，要針對現實情況，貫徹“以就業為導向”原則，根據市場需要，生源基礎，學校自身軟硬件條件等制定出相應的培養目標，前提是市場中一定崗位需要的人才，自身條件能培養出來的人才，而不能盲目攀高，制定不切實際的培養目標。社會當然需要高級設計人才來引領設計文化，他們具有較為豐富的人文科學知識和自然科學知識，具備一定藝術修養，有很強的設計藝術技能，還具備組織協調及管理能力等方面的綜合素質，這應該是高等藝術院校的培養目標，讓教學與市場接軌。在產品設計行業，特別是在家電產品設計行業中，市場更需要大量有實踐經驗的人才，面對剛剛畢業的大學生，如何讓這批還沒有走出學校、或者將要步入社會的學生，在擇業與就業之后，能融入自己的本職工作，適應自己的工作崗位。這是學校在前期制定教學目標與培養方案時就要考慮并完成的，這樣教學才能井然有序的進行。同時也為教學提供了理論參考指南。
在現如今的大工業發展形勢下，產品設計得到空前的重視與保護，家電產品也不例外，大部分的大中型家電生產企業與設計公司都提倡原創設計的創新模式，并組織大量的設計大賽，主體對象就是大學在校相關專業的在校生，這樣，大量學生的參與，學生自身在專業上也得到了實踐鍛煉，同時也豐富了大賽的內容，企業也有了更多的原創產品選擇，教學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，讓學生和課程教學“零距離”
在實踐教學實施上，學生先在學校學習理論知識和設計技能，在畢業前一年或半年到公司實習，如果在校期間實踐技能課開的比較好，能真正緊密聯系實際，那么在進入實習單位后通過實際接觸客戶，接觸家電產品設計案例，跟蹤設計過程來檢驗在校期間學習的知識技能，順理成章的為正式走上工作崗位奠定基礎。相反如果在校期間的實踐技能沒有得到鍛煉，那么在實習期間則是真正意義上的“重新學習”。也就使得部分學生錯誤地感覺在實踐中才能學到東西。那么我們在校期間究竟應該實踐哪些課程，如何實施實踐課程才能使學生在將來實際工作中感覺到學有所用呢？這就需要教育單位在教學前期要進行大量的市場調研，針對市場和企業對產品設計人才的要求結合起來，同時也制定教學內容和實踐內容的統一性。讓市場的大賽機制與高校產品設計的教學機制相結合，以“實戰”的形式讓學生對設計項目全程跟蹤、全程參與。這就要讓老師與學生主動的去尋找大賽信息，把產品設計相關大賽內容有效的融入到課程教學當中，就是說盡可能的讓學生和產品設計大賽實踐零距離，學生是在工作實踐而非模擬實踐。同時也能將整個的家電產品設計流程與方法得到鞏固，這就會使得學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果，實踐的重要意義得以充分體現。
在初期專向實踐課中的大賽設計項目可由老師為主導，主要是引導學生全程參與，把老師自己的設計經驗闡述給學生，定時總結設計案的成敗得失。有些被否定的提案若能經過老師的分析總結也會成為一種好的教材，這樣也能引導學跳出設計框框，轉換角度，提高批判思維能力等。后一個階段可以由學生自己嘗試承擔大賽設計，學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生的競爭意識，一方面也可以培養團隊協作精神，這都是將來走上工作崗位后所必須具備的素養。教師在此過程中可以引導學生確定設計方向，幫助學生分析揣摩客戶要求，到逐漸放手鼓勵學生獨立設計，僅給學生提建議，對學生的設計案進行評估等。就是逐漸過度到學生為主導，老師起輔助作用，在給大賽組委會送交方案時，可讓學生分別從創意到制作到方案的應用等方面闡述推薦自己的方案，將他們的設計接受市場的檢驗，這就使的學生從一開始就按照企業、市場、以及大賽的要求來做設計，而非“隨心所欲”的做純表現的設計。這樣就能使學生在走上工作崗位后直接或在較短的時間內就能承擔實際工作，這也正是許多用人單位所希望的。
當然，這樣的實踐教學方式需要學生具備良好的產品設計理論知識和設計技能，此階段教學就是培養學生利用設計技能把學到的理論知識應用到實際中去，如果結合的好的話，學生就能形成一定的設計思維，從而提高自身的操作能力、創造能力。通過實踐，使學生更加專業，更熟悉市場。
三：構建科學的就業模式，讓學生的理論知識與實踐能力同步提高
首先在學科理論知識的掌握上，這點在產品設計專業的培養目標的定位上可看出，學生必須具備良好的學科理論知識，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上走的更遠，在更高層次的崗位上工作，這就為學生將來的發展提供了可能。其次，在專業技能表達方面。眼高手低，和眼低手高，二者就是說明創意和技能的關系，有了好的想法，卻很難有專業技能表達出來，專業表達能力的高低更是衡量藝術設計學科學生的重要尺度。在實踐課程教學中則應把評價標準重點放在強調專業技能表達的針對性上，和滿足實踐需要的表達效率上。另外，應積極鼓勵學生參加各類產品設計競賽、特別是在家電產品設計課程的教學過程中，提倡學生加大量的家電產品設計類大賽，這樣就能讓課堂理論教學與課外實踐環節有效的得到結合，這也是學生在為提前了解社會，對于他們走上社會，進入設計領域也會產生一定的自信。
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。
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。
匯聚式處理器解決嵌入式設計技術挑戰
盡管嵌入式設計經過數十年的發展，在核心處理器硬件平臺、嵌入式操作系統和開發工具上已經有廣泛的選擇，然而隨著市場競爭加劇、系統日益復雜化，目標應用對系統的功能、性能、成本的要求也日趨苛刻。工程師所面臨的設計挑戰似乎并沒有隨著半導體技術的發展降低，甚至日益增高，工程師在進行方案選擇時必須正確評估應用面臨的挑戰。
處理能力要求越來越高。系統本身的復雜功能、友好的界面設計要求、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MCU或ASIC很多時候難以滿足系統高處理能力的需求，雙芯片甚至三芯片解決方案日益增多，但隨之而來的高設計復雜性、功耗和BOM(材料清單)成本讓方案缺乏競爭性。此外，當前嵌入式系統設計，特別是一些新產品和功能復雜的嵌入式產品設計，要在設計周期很有限的條件下完全從零開始實現設計已經變得不現實，也不具成本效益。因此，是否能提供完善的開發工具套件、必要的軟件模塊、成熟的參考設計、系統設計支持，以及是否有完整的設計生態系統等，對于是否能按期高質量地完成系統設計非常關鍵。
標準的多樣性和不確定性帶來產品升級換代的顧慮。當前在各個行業都面臨一些創新型應用，例如智能電表和智能視頻監控等，這些應用都具有一定開創性，目前沒有或尚未形成行業統一的標準，如何在保證搶占市場窗口期的先機，同時確保當前的設計滿足未來變化的市場和技術需求，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，而系統功耗要求越來越低，這幾乎形成一對矛盾。然而，實際設計過程中，工程師不得不面對這種近乎矛盾的需求。隨著半導體工藝技術、嵌入式處理器架構優化以及設計技術的改進，低功耗設計技術日新月異，電壓、工作頻率自適應調整技術、多工作模式的節能技術、數字電源管理技術，以及低功耗的最新半導體工藝技術應用層出不窮。在眾多方案中選擇滿足設計功率預算要求的系統方案也是系統設計成功的關鍵因素之一。
選擇具有廣泛嵌入式系統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眾多，各具優勢，硬件平臺方案對這些操作系統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設計要求上正面臨挑戰，有限的處理能力通常難以滿足很多應用的高處理能力需求，或者缺乏進行功能擴展和產品升級換代的設計靈活性，某些設計為了滿足系統的處理能力要求而增加DsP或協處理器，從而增加系統的復雜性、功耗和成本。
結合MCU和DsP性能優勢的匯聚式處理器是有效解決上述設計挑戰的方案之一，而ADI公司Blackfin處理器是目前市面上唯一的匯聚式處理器產品。匯聚式處理器典型應用有電力應用的智能電表，安防應用的視頻監控，醫療設備的便攜式房顫監測儀，工業應用的3DLevelScanner三維曲面測量儀等。預覽全文，請訪問本刊網。
科學大師是引用出來的
關鍵詞: 嵌入式系統;教學體系;實驗室配置;師資建設
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
嵌入式系統涵蓋了微電子技術、電子信息技術、計算機軟件和硬件等多項技術領域的應用。國內許多高校已在研究生和本科生中,較早開設了嵌入式系統的相關課程,并籌建了嵌入式系統教學實驗平臺,高職類院校進行嵌入式系統教學的院校相對較少。由于嵌入式系統產品千變萬化,小到MP3播放器,大到飛機導彈,差異非常大,個性多于共性,而且嵌入式技術本身學習難度比較大,由此導致嵌入式系統的人才培養比較困難。嵌入式技術教學目前還沒有完整和現成的體系可供參考,而高職由于學生特點和師資的原因不能直接應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,我校根據自身的特點在嵌入式系統教學和實驗室建設方面進行了有益的嘗試與探索。在實踐教學基地建設時,首先對嵌入式系統課程體系、實驗內容、師資隊伍等諸多方面進行詳細設計和規劃,以保證嵌入式系統實踐基地能夠滿足學生學習掌握嵌入式技術的基本要求及部分較好學生和老師的需要。
1高職嵌入式人才培養的目標定位
通過對嵌入式系統人才需求報告的研究,我們發現嵌入式系統行業和一般的制造業并不相同,即高技能人才的需求并不在嵌入式產品的制造過程,而是在研發及技術支持環節,這兩個環節一個在產品生產之前,一個在產品生產之后。這也是由嵌入式產品自身的特點決定的。由于嵌入式產品普遍采用32位RISC技術,芯片采用超大規模集成電路制造,也決定了產品的生產過程全部采用SMT設備完成。很多從事嵌入式產品設計制造的公司可能都沒有自己的制造廠,而是直接委托行業的制造廠家來生產。針對嵌入式技術的特點及高職學生和我校師資的實際情況,我們把培養的嵌入式系統人才定位在嵌入式助理工程師(主要崗位:研發助理工程師,硬件測試工程師,軟件測試工程師,系統功能測試工程師,硬件維修工程師和嵌入式產品銷售工程師,技術支持工程師等崗位。)
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構與原理;(3)掌握一個嵌入式操作系統;(4)熟悉嵌入式軟件開發流程并至少做過一個嵌入式軟件項目。
2嵌入式系統理論教學體系
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.
也許。使產品設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品。實際上他們還在購買超出設備本身的電子產品的體驗。這一視野更少與電路和軟件算法直接相關，而是更多地與開發用戶界面、定義設備與外界的交互方式，以及它連接到什么系統和服務相關。這涉及產品的外觀、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是在后來才確定的。
當各個設計領域被整合入單一開發環境，從而在整體上提高了設計抽象的層次，則系統級設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計需要封裝進一個使用單一設計數據模型的系統。這個單一數據存儲庫變成針對公司內各種系統的單一聯系點，而且更重要的是，它允許各設計領域進行實時設計互動。
這與嵌入式設計領域特有的使用基于C語言的系統語言或算法建模技術來提高設計抽象層次的概念有重要區別。如果高層次嵌入式設計是在使用單一設計數據模型的統一設計環境中實現，則其本身就包含其他領域。通過提供包含應用軟件與硬件的完整而統一的系統設計能力，系統設計才能夠名副其實。
設計抽象層次的提高，系統設計師可以采用高層次、以軟件為中心的整體產品設計方法。使用示意圖或流程圖等圖形設計界面，你可以迅速將IP區塊、軟件例程和I/O系統結合起來，以研究和開發創新的產品功能，而不會受到低層次工程設計需求的干擾。單一設計環境可以讓系統設計方法論服務于開發完整的產品功能而不是其中的一部分。
關鍵詞：嵌入式;光機電一體化;工業控制;分布控制
1 前言
機電一體化是計算機技術、微電子技術、光電技術和機械工業技術融合成的一種新興的綜合技術，光機電一體化技術不僅極大推動了社會、經濟的發展，還改變了人們對工業控制技術的傳統觀念?，F代化的光機電一體化技術正在朝著微型化、網絡化、智能化方向發展，因此，在光機電一體化設備中引入嵌入式技術正迎合了這種需求。將嵌入式控制技術引入光機電一體化設備中，將更能促進光機電一體化技術的快速發展，這是滿足機械對象網絡化、智能化和復雜化控制要求的需求，機器人技術、辦公自動化、智能玩具和數控機床都是嵌入式光機電一體化技術的代表。本文主要對嵌入式控制技術在光機電一體化設備中的應用進行了探討和研究。
2 傳統光機電一體化技術融入嵌入式技術的必要性
傳統的光機電一體化技術主要以機械工業技術和電子技術的結合為主要特征，隨著經濟的發展和人們對自動化控制技術要求的提高，這種技術已經無法適應現代工業對設備可靠性和性能的要求：
（1）設備結構的復雜和控制精密性逐漸提高。計算機技術、網絡技術的發展以及產品性能要求的提高，光機電一體化設備的輸入輸出通道快速增加，使得設備結構更加復雜，進而帶來很多不可測的干擾因素，因此要求控制系統進一步提高其抗干擾能力。另外，傳統機電一體化設備的實時性要求較高，在一定程度上降低了產品的精密型，而現代機電設備則要求時間和空間上控制系統都能做到精確、快速的控制。這些方面只有依靠嵌入式技術才能找到很好的解決方案;（2）機電一體化設備對網絡化的需求不斷上升?，F代化的控制設備要求控制系統具有網絡化特點，即能夠通過遠程控制、狀態報告等對控制系統進行遠程監控，這樣能夠顯著提高系統控制的實時性、安全性、智能性和便利性要求，而這一需求是無法通過傳統的機電一體化系統實現的;（3）市場的競爭要求降低產品的開發周期，因此對光機電一體化設備提出了新要求。傳統的光機電一體化系統中，產品的設計開發周期能夠滿足當時社會的需求，但是，隨著經濟的發展和技術的進步，現代化市場的競爭需求要求光機電一體化系統不斷改進產品設計和研發方式，以適應現代化產品的要求。另外，機械系統的壽命要比軟、硬件系統長，而后期維護工作都是由軟件升級完成的。這就需要系統在設計初期就對系統的軟件可維護性和可移植性進行考慮。
為了解決上述問題，人們將嵌入式技術融入到機電一體化技術中。具體來說，就是將嵌入式數據的設計和開發理念、相關技術和基礎理論融入到機電一體化系統的設計和開發過程中，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，這樣不僅滿足了被控對象的復雜性控制要求，還具有網絡化、智能化的控制特點。
3 嵌入式控制技術在光機電一體化設備中的應用
和其它領域相比，機電一體化設備是嵌入式技術應用最廣泛、最典型的領域，在未來的光機電一體化設備發展中具有巨大的發展前景和應用市場。
3.1 工業化機器人技術
工業化機器人的發展從一開始就和嵌入式技術密不可分。機器人技術其實是上世紀50年代提出來的一種數控技術。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。之后很長一段時間內，由于智能控制理論和處理器技術的限制，機器人技術沒有得到足夠的發展。從上世紀70年代開始，智能理論的發展促進了機器人技術的研究。而最近幾年來嵌入式技術的高度發展，使得以光機電一體化設備為基礎的機器人技術得到前所未有的發展趨勢。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，是一種高新技術密集型的先進機器人系統，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，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 工業控制設備技術
工業控制設備是嵌入式技術應用最為廣泛的一類。現在的工業控制設備中，工控機的應用最為廣泛，這些工控機通常使用工業級處理器和處理設備，工控要求較高，除了需要對設備進行實時控制以外，還要將設備的狀態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。傳統的PCI04總線系統穩定性較強，體積小，因此得到了廣泛的推廣，但是由于這些系統大多使用Windows系統，因此不屬于純粹的嵌入式系統。另外，工控機和設備控制器是嵌入式處理器應用最為廣泛的領域，這些控制處理器占據控制器的核心位置，為控制器提供了豐富的總線接口，因而能夠實現數據收集、數據處理、數據通信和數據顯示的功能。
3.3 分布式控制技術
分布式控制技術是嵌入式系統應用最早，范圍最為廣泛的領域之一。目前，世界上已經有數十家公司涉及到分布式控制領域。在工業領域普遍使用分布式控制技術的主要原因包括如下幾個方面：
（1）被控對象的種類較多，數量較大，且分布范圍較廣，因此需要分布式的控制技術;（2）除了生產過程控制外，還希望在管理方面實現控制的自動化。
由于嵌入式系統的小型化、專用化和嵌入式特點，使其非常適合分布式系統的應用，隨著近年來分布式系統的發展，嵌入式技術在光機電一體化設備中的應用也越來越廣。
4 結論
本文首先對嵌入式技術在光機電一體化技術中的相關應用和理論知識進行了分析，并對嵌入式技術在光機電一體化技術中的應用現狀進行了介紹?？梢灶A見，嵌入式技術與光機電一體化技術的融合是未來工業自動化控制領域的發展方向，因此，需要加強嵌入式技術與光機電技術的研究，為光機電一體化系統的發展和完善奠定良好的理論基礎和實踐基礎。
參考文獻：
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.
Xilinx亞太區DSP產品及解決方案營銷業務的高級經理林鴻瑞：嵌入式系統是一個復雜的高技術系統，要在短時間內開發出所需功能的產品是很不容易的，而市場競爭則要求產品能夠快速上市，需要有容易掌握和使用的開發工具平臺。嵌入式開發工具將向高度集成、編譯優化、具有系統設計、可視化建模、仿真和驗證功能方向發展。
嵌入式系統開發工具的發展已經有二十多年的歷史，目前開放性和開放源碼成為一股強大的潮流，推動嵌入式系統設計技術向前發展，傳統的嵌入式系統開發工具已不能適應這一潮流。
目前的發展趨勢是嵌入式系統的集成度越來越高，因而CMOS+NVM技術變得越來越重要。實現高集成度的另一個途徑是采用系統級封裝(SiP)，即把基于不同技術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收發器。
美國風河公司中國區總經理韓青：關于嵌入式系統開發的發展趨勢，從總體上看，嵌入式系統的一個明顯趨勢就是復雜度的急劇提升，這是由于我們已經進入了一個網絡化和智能化的時代，連網能力、多樣化和智能化必然會增加嵌入式軟件的復雜度。
從軟件平臺的角度來看，Linux所發揮的作用越來越大。Linux在嵌入式領域的發展一開始就遠比在桌面PC環境中要順利，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(開放手機聯盟)、LiMo等行業協會的建立與發展，Linux平臺上軟件開發工具和規范的標準化進程正在不斷加快，這就為廣大嵌入式系統開發人員提供了更加穩固的基礎。
從應用領域的角度來看，消費電子產品的迅速發展為嵌入式系統提供了巨大的空間，特別是移動通信娛樂裝置、汽車信息娛樂系統等產品的多樣化趨勢，都為嵌入式系統提供了充滿想象空間的應用。網絡基礎設施和國防軍工多年來一直是嵌入式系統的重要應用領域，仍然將會延續下去?？紤]到Linux在上述這些領域的光明前景和開發工具標準化進程相對滯后的現狀，一些有助于標準化的技術將會成為關鍵。如DSO(Device Software Opimization，設備軟件優化)的理念和方法、層次化的設計方法和工具，都將對嵌入式系統開發技術的發展起大重要的推動作用。
GlObal IPSolutions亞太區市場總監曾志佳；在VoIP嵌入式硬件平臺開發方面，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(PSTN)技術，這是傳統的電話技術。人們對IP電話的質量非常關心，因為同電路交換網絡相比，分組網絡具有截然不同的特性。
■今日電子：現代嵌入式軟件／硬件技術的發展已經進入什么樣的階段?
Philippe Faure：對許多嵌入式系統應用而言，相對于硬件的開發，軟件的開發時間更長，開發成本更高。為了更緊密地整合硬件和軟件的開發，目前業界在電子系統級(ESL)設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／軟件并行設計流程上，以求縮短嵌入式產品的上市時間。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用的開發時間，并降低成本和風險。
林鴻瑞為響應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、外設和系統架構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套件(EDK)所提供的直觀硬件和軟件設計工具極大地簡化了這些解決方案的使用?；贓DK 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鍵目標：使軟件開發更容易，并支持高性能嵌入式系統的快速設計。
Xilinx的處理解決方案為很多領域提供了高性能和定制功能，這些領域包括：航天和軍用產品、有線和無線通信、汽車、音頻／視頻廣播、工業控制、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；如今的大多數電子設備都有多個不同的功能模塊組成，為了加快產品上市速度，每個功能模塊可能需要獨立的團隊來承擔開發工作，然后再組裝起來。通過采用層次(Layer)技術，可以讓開發團隊在開發工作中保持相對的獨立性，在功能模塊開發完場后又可以快速方便地組合起來，迅速構成產品系統。在產品設計與調試過程中，層次技術可以很好地發現、測試和交流各個模塊所發生的變化，降低嵌入式軟件出現Bug的概率，從而大幅度地節省開發時間和工作量。顯然，層次技術也會極大地加快DSP與MCU等不同功能模塊的協同應用。
■今日電子：32位MCU的發展對硬件／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架構如ARM9、ARM11、ARM Cortex以及Atmel的AVR32，都內建有DSP功能。其他架構如Atmel的CAP，則可使DSP核與MCU整合在同一個芯片上。如果MCU架構內建有DSP功能，便可利用相同的開發工具，把DSP軟件作為MCU軟件的一部分來開發。但如果DSP核是獨立的，則需要單獨開發DSP軟件，且采用不同于MCU的開發工具。雖然單獨的MCU和DSP軟件開發較為復雜，但好處是MCU和DSP核能夠并行工作。相比內建DSP功能的單核MCU架構，可獲得更高的性能和更低的功耗。
除了MCU內核以外，我們還必須考慮到對外設模擬／數字IP的需求，以及MCU是否能夠支持實時操作系統(RTOS)。
林鴻瑞：選擇MCU內核僅僅解決了復雜問題的一部分。開發人員需要選擇配有適當外設的MCU來滿足自己的最終產品要求。如果選擇的MCU帶有許多用不到的外設可能會增加總體系統成本。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能力以
外，RTOS施加的任務型設計流程比沒有RTOS的系統更清晰、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時間為應用提供有用的服務。在時序關鍵的應用中，RTOS可預測的響應時間也進一步保證了應用的質量。
為進一步適應這一趨勢，除已經為Microblaze軟內核提供的免費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軟內核版本。
賽靈思FPGA是硬件可配置的并且能夠利用Microblaze實現嵌入式處理器功能，以及利用內部DSP48邏輯片完成DSP加速，因此對于帶可定制外設的32位嵌入式應用開發來說，無論是否包括DSP加速，都是極佳的開發平臺。
■今日電子如何看待國內行業應用市場?貴公司在中國的發展策略如何?
Philippe Faure：中國的嵌入式應用增長極其迅速，部分原因是由于中國國內市場的發展，另一原因則在于中國嵌入式應用產品出口的持續增長。Atmel在制定中國戰略時，考慮到了中國市場對價格極為重視的現實。中國的電子產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，其中家電行業推動著國內市場的急速發展。
林鴻瑞：近年來，中國嵌入式系統應用產品的市場需求日益增加，嵌入式系統的產值不斷增長，在冶金、汽車、造船、裝備制造、節能降耗、環保、家電、電子、汽車、通信、交通、金融、網絡、監控、工業自動化等領域尤其明顯。
目前在中國市場，FPGA技術主要應用在傳統的通信及消費電子領域。賽靈思在中國電信市場，特別是無線基站領域始終處于領導地位。在未來2～4年里，賽靈思的業務將集中在TD-SCDMA、平面電視和便攜式產品，在接下來的發展中，賽靈思將重點開拓汽車電子、工業控制、測試測量等領域。賽靈思在中國的發展策略如下：
首先，通過繼續加強客戶服務支持，滿足不斷增長的客戶需求，同時不斷拓展銷售渠道，繼續完成中國業務的快速增長。第二，繼續對能幫助賽靈思建立產業鏈生態系統的合作伙伴進行投資。第三，繼續對電子工程師進行培訓和教育，使那些從來沒有用過賽靈思FPGA產品的工程師能夠發現其中的潛力并且能夠使用這些產品。第四，繼續深入開展大學計劃。
韓青：國內嵌入式系統的應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、工業自動化和網絡基礎設施等幾大領域，只是在各個不同領域的發展速度與國外略有不同。例如，國內消費電子產品由于市場巨大、進入門坎相對較低而在很短時間內表現出巨大的活力，這也是國際廠商認為短期內可以迅速成長并且進入比較容易的一個領域。再來看汽車電子，由于國外廠商利用整車設計對國內廠商造成了一定的進入門坎，導致國內廠商很難踏入預裝在車內的汽車電子產品，但是對于后裝的車載電子產品來說，其市場形態比較接近消費電子產品，也給國內廠商造就了一定的機會。
風河公司在國內的發展策略是順應國內市場趨勢，以全球最先進的嵌入式軟件開發理念、方法和工具來引導國內的技術趨勢。在嵌入式軟件開發領域，以DSO(設備軟件優化)為核心的理念、方法和工具是目前和今后將會長期延續的技術趨勢。
■今日電子貴公司在嵌入式開發的一些領域很活躍，如何看待貴公司在這個領域中所扮演的角色?
Philippe Faure：MCU和DSP已經被廣泛地使用在大量的嵌入式產品中。規模最大的嵌入式應用是手機，同時，數碼相機、便攜式媒體播放器和GPS系統的量也很大。另外，MCU和DSP還被使用在工業和醫療產品中，這方面的應用雖然出貨量較少但單價較高，且產品生命周期更長。汽車電子則是嵌入式產品市場中增長最快的領域之一?？偠灾?，這些應用在可預見的未來將確保嵌入式系統銷售量和銷售額的長期增長。
ATMEL專注于以微控制器產品為其核心競爭力，并輔以RF、功率管理、非易失性存儲器和傳感器接口等器件，可為眾多嵌入式應用提供一個完整的系統級解決方案。ATMEL致力于鞏固其作為嵌入式系統市場主要廠商的地位。
