嵌入式产品设计范文

导语：想要提升您的写作水平，创作出令人难忘的文章？我们精心为您整理的13篇嵌入式产品设计范例，将为您的写作提供有力的支持和灵感！

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检 索：.cn

Abstract ：Product form is the appearance of the product design and visual experience， is also the result of designer for the achievements of the product design. This article describes aesthetic rules， understand and grasp the connotation， features elements such as function， materials， colors and other elements of innovative analysis to search for product innovation design method.

Keywords ：Form Elements， Innovation Design， Aesthetic Rules

Internet ：.cn

一、前言

形态是一种设计符号，更是一种语意，其本身作为一种独特的语言成为沟通产品与使用者的桥梁。设计师为了使产品通过外观造型传达出更为丰富的寓意，就要超越产品本身使用功能的层面，由单一的符号转变具有交互语意的符号，使产品上升到满足人精神需求的层面。因此如何运用形态要素和美学规律来表达形态的寓意，实现产品的创新设计，是设计师不断追求和探索的设计精髓，更是寻求创新设计的思维和方法。

我们生活的世界里，不仅仅指可以观察到的具象的物体外观特征，更是蕴藏在物体内部中抽象的神态或精神态势，具有一定的情感因素，反映了人对客观物体的主观感受。在设计实践中，产品形态是产品设计的外观展现和视觉体验，也是设计师为实现产品设计而完成的一种结果。它即取决于设计师主观的构想，又受制于客观物质条件，产品设计视觉符号的组合不能像绘画、音乐等艺术创作那样有较大的自由度，其任意性较小。随着社会的进步，创新设计思维日趋加深，要想实现产品创新就要围绕产品的功能、材料、色彩等要素而展开，深刻理解和把握其内涵，通过对各个要素的创新性分析和运用，设计出更加成功的产品！

二、形态要素理解

（一）形态要素的基本分类

人类文明的发展是一部创造史，人类进步的过程实质就是在不断创新的过程，在自然形态中人类利用一定的材料，经过加工创造出来的如器具、工具等则构成了人为形态，这些人为形态的创造者则是设计活动的形成者。清华大学美术学院教授李砚祖指出：“设计活动是综合性的形的确立和创造，它不是对某一现存对象的操作，也不是对物的再装饰和美化，而是从预想的构建开始就是一种创造，是形的新的生成，即一种形的赋予的活动。”[1]产品设计虽然最终是以物品的形态出现，但是这个形态不是随意的“形”，而是体现出某一特定物品的功能，即把材料、构造、经济、环境等因素有机统一起来的具有一定目的的人为活动。

从现实中抽象出来而构成肌理的基本元素称作抽象形态，是一种不被人直接知觉的形态，比如设计元素点、线、面、体、空间、色彩……但是为了很好利用这些元素来实现一种设计目的，完成一样设计活动，设计师就必须对这些造型要素进行研究，从而把它们变成可见的形态运用在新的产品设计中。

（二）形态要素的心理特征及美学规律

人一般认识一个产品是通过视觉和触觉来实现的，对形态认识之后就会有一个主观的心理反应，呈现出审美方面的差异。人的审美活动是包括人的内在心理活动和外部行为，是感觉、记忆、思维、想象、情感、动机、意志、个性和行为的总和，虽然审美心理有着不一样的感受，但是表现在形态的认识上有着很大的共性。所以设计师要了解消费者心理，扑捉心理活动的共同点，实现设计目的。

产品形态的美不仅仅是一种视觉体验和精神感受，更多的是体现在产品与用户在交互过程中的使用体验和功能表现。产品外观设计是通过形、色、质三大元素展现在用户面前，以一定的形态呈现出来。设计师在创新设计过程中，需要运用一些美学规律和美学原则，如变化统一、韵律、节奏、堆成、分割和积聚等，把握好设计形态的表现力，从力度、通感、体量感、动感、秩序、稳定感和独创性、个性及联想上入手，合理而巧妙的进行组合和创造，使形态设计达到更深的层次，带给消费者新的主题、新的概念和新的感受。

三、形态要素的创新理解

（一）功能创新

功能是为满足消费者使用的第一目标，也是产品设计的第一要素和价值体现。审美功能是通过产品的外在形态给人以赏心悦目的感受，唤起人们的生活情趣和价值体验，使产品对人具有亲和力。随着社会的进步与发展，消费者已经超越了将重点摆放在购买产品功能的阶段，而赋予消费经验更大的意义，出现了极大的延伸，更加追求产品的审美情趣、文化内涵和精神需求等，这一发展也是决定产品形态创新的重要因素。

因此要想利用功能创新来实现产品创新设计，需要设计师组合和延伸功能，即把两种或两种以上的功能巧妙的融合在一起，扩充产品的用途，创造出一种全新的使用方式。当然这种组合并不是简单的加减法，而是恰如其分的“取舍”将高度简洁的造型与自然而富有生命力的设计语言融为一体，使产品本身所具有的技术和艺术建立一种关联，寻求一种感性的共鸣和体验。

（二）材料创新

产品创造的一般过程是先选取材料，然后对其进行定型、组合，最终完成产品的制作。材料的选择不仅为了满足功能的需要，同时也在创造美。因此它是实现产品形态和功能的物质基础。对新材料的每一次开发和运用都意味着一种新的设计产品问世。设计师要了解不同材料的物理、化学及视觉性能特性，善于利用各种新型材料，加强对传统材料的发掘和再利用，调动视觉、触觉、听觉和感知来科学合理地选择材料，发挥材料的最佳性能，设计出合理、独特和美观的产品。如早期代步工具自行车，受工艺的限制，形态基本上呈三角形，随着重量轻、强度高、易成型的碳纤加强玻璃钢合成材料的出现，彻底改变了自行车三角形固定框架，使其外观形态发生了重要变化，从而实现了产品形态的创新。

（三）结构创新

结构是物质的一种运动状态。在设计活动中设计师要掌握结构的基本连接方法，研究材料结构与形态的关系，努力探索出新的结构形式。在生活中我们往往会看到一些不同形态的折叠家具，这些折叠家具通过力学使物体发生变形，使结构发生变位，从而达到全新的使用效果。意大利设计师维逊设计的桌子，被誉为“工程力学与美学的完美结合”，他是利用现代科技与传统相结合的方法连接桌子部件。

对于一个设计成功的产品来说，其结构的合理性与科学性反映了当代科技的发展以及人们对生活方式的追求，产品结构的创新，不仅能改善产品的使用功能，更创造了一种全新的视觉体验。

（四）色彩创新

色彩作为产品最显著的设计语言，具有强烈的视觉吸引力和独特的艺术魅力，能快速、生动和正确的传达出产品的信息，满足人们的审美情趣和精神需求，成为宣传企业和产品的重要手段。设计师在色彩搭配上即要追求纯净、和谐，又要遵循符合生态环境和生态设计的原则。为了实现色彩创新，需要进行系统的色彩计划，打破常规色彩配置规律，运用逆向思维，研究新的色彩配置方法，流行色与时代感的相结合；基于对色彩变化的直观表现和色彩理性的功能分析，有针对性的、主动的进行物象的色彩解析与重组训练，直至设计色彩的意向表达，来获取对色彩的灵活运用，创造出一种全新的视觉体验。

四、结语

产品造型设计的目的是使使用者由对产品造型的审美鉴赏和产品界面的使用方式上升为对产品内容更为深刻的理解，并由此产生使用和购买这种产品的欲望。对于设计师来说，要不断从大自然汲取营养，扩大设计视野，掌握和运用好形态学知识，通过设计行为正确诠释社会发展中所蕴含的生活价值观念，以产品实态构成开辟具有新时展价值的产品设计。

参考文献

1 毛斌，曲振波.形态设计[M].北京：海洋出版社，2010.

2 苏颜丽.产品形态设计[M].上海：上海科学技术出版社，2010.

3 刘国余，沈杰.产品基础形态设计[M].北京：中国轻工业出版社，2000.

4 何晓佑.产品设计程序与方法[M].北京：中国轻工业出版社，2000.

5 林建群.造型基础[M].北京：高等教育出版社，2001.

6 叶丹.形态构造[M].武汉：华中科技大学出版社，2008：2.

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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。

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1嵌入式软件开发的特点

 

嵌入式软件的开发具有如下几方面的特点：

 

1)需要交叉开发工具和环境。由于嵌入式软件本身不具备自主开发能力，即使设计完成以后用户通常也不能对其中的程序功能进行修改，因此必须有一套开发工具和环境才能进行开发。这些工具和环境一般基于通用计算机上的软硬件设备以及各种逻辑分析仪、混合信号示波器等。开发时往往有主机和目标机交叉开发的概念，主机用于程序的开发、调试，目标机作为最后的执行机构。开发时主机和目标机需要交替结合进行。

 

2)软硬件协同设计。软硬件协同设计涉及以下方面：嵌入式软件设计、实时系统设计、硬件设计和软件设计。软硬件协同设计强调硬件与软件的协同性与整合性、软件与硬件的可裁减，以满足系统对功能、成本、体积和功耗等要求。

 

3)嵌入式软件开发人员以应用专家为主。通用计算机的开发人员一般是计算机科学或计算机工程方面的专业人士，而嵌入式软件则是要和各个不同行业的应用相结合的，要求更多的计算机以外的专业知识，其开发人员往往是各个应用领域的专家。

 

4)软件要求固态化存储。为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中，而不是存储于磁盘等载体中。

 

5)软件代码高质量、高可靠性。尽管半导体技术的发展使处理器速度不断提高，片上存储器容量不断増加，但在大多数应用中，存储空间仍然是宝贵的，还存在实时性的要求。为此要求程序编写和编译工具的质量要高，以减少程序二进制代码长度，提高执行速度。嵌入式软件的核心是系统软件和应用软件，由于存储空间有限，因而要求软件代码紧凑、可靠，大多对实时性有严格要求。

 

6)系统软件的高实时性。在多任务嵌入式软件中，对重要性各不相同的任务进行统筹兼顾和合理调度是保证每个任务及时执行的关键，单纯通过提高处理器速度是无法完成和没有效率的，这种任务调度只能由优化编写的系统软件来完成，因此系统软件的高实时性是基本要求。嵌入式软件应用程序虽然可以没有操作系统直接在芯片上运行，但是为了合理地调度多任务，利用系统资源，系统一般以成熟的实时操作系统作为开发平台，这样才能保证程序执行的实时性、可靠性，并减少开发时间，保障软件质量。

 

2软硬件协同设计概念

 

嵌入式软件设计是使用一组物理硬件和软件来完成所需功能的过程。系统是指任何由硬件、软件或者两者的结合来构成的功能设备。由于嵌入式软件是一个专用系统，所以在嵌入式产品的设计过程中，软件设计和硬件设计是紧密结合、相互协调的。这就产生了一种全新的发展中的设计理论一一软硬件协同设计。这种方法的特点是，在设计时从系统功能的实现角度考虑，把实现时的软硬件同时考虑进去，硬件设计包括芯片级“功能定制”设计。既可最大限度地利用有效资源，缩短开发周期，又能取得更好的设计效果。

 

系统协同设计的整个流程从确定系统要求开始，包含系统要求的功能、性能、功耗、成本、可靠性和开发时间等。这些要求形成了由项目开发小组和市场专家共同制定的初步说明文档。系统设计首先确定所需的功能。复杂系统设计最常用的方法是将整个系统划分为较简单的子系统及这些子系统的模块组合，然后以一种选定的语言对各个对象子系统加以描述，产生设计说明文档。其次，是把系统功能转换成组织结构，将抽象的功能描述模型转换成组织结构模型。由于针对一个系统可建立多种模型，因此应根据系统的仿真和先前的经验米选择模型。

 

3嵌入式软件开发的方法论

 

在建立一个完整的嵌入式软件或是产品时，大部分系统都很复杂，不但功能规格很多，还必须考虑例如价格、性能等其他因素，否则很容易做出一个失败的系统或是产品。因此，在进行系统开发之前，必须先了解一些系统设计技术，使得在开发过程中更为顺利。一般来说，产品设计的过程会经历几个步骤，为了确保这些步骤的合理性，我们需要一个设计方法论来面对整个设计过程。采用方法论有以下三个重要理由。

 

确认所做的每一件事情都是必须要做的，不做无谓的工作，也不漏掉关键性的重要工作，其中包含性能最佳化或是功能测试。

 

根据设计方法论可以发展出计算机辅助工具或是设计经验累积，汲取每一次产品开发的经验。再经过量化之后，可以发展出一套工具或是方法，让往后的产品设计步入自动化。

 

开发团队遵循同一套方法论，可以让团队成员更容易彼此沟通。每个人都能在短时间内了解整体过程中将经历哪些过程，需要何种支持与接收到何种结果。此外，也容易通过一套已经定义好的方法论，彼此相互合作协调。设计过程的目标是做出有一定用途且具有创新点的产品。产品的典型规格包含功能性、制造成本、性能表现、省电考虑和其他特性。

 

4结束语

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这次调查通过电子产品世界网站(省略)和“嵌入式技术和应用论坛上海和深圳站”两种方式发放调查问卷，在2008年8月22日～10月31日期间，我们总共收集了627份有效回函。从整体看，开发、设计工程师和项目经理占88％，他们是本刊的主流读者，也是嵌入式系统应用的主力军。从地域分布看，以北京(35％)、上海(26％)、深圳(33％)为中心的三大电子设计地域基本保持平衡，以成都为中心的西南地域(6％)正在崛起，成为电子设计和嵌入式应用的新热点。

MCU和MPU：ARM领先、FPGA崛起、百花齐放

在以微控制器(MCU)和微处理器(MPU)为核心的嵌入式系统中，ARMSoC的各种MCU／MPU占了半壁江山(图1)。ARM在嵌入式系统市场的领先地位，还可用从开发工具的调查结果上得到印证，图4显示ARM和Keil(ARM的子公司)的市场份额加起来有77％，比其他工具使用率要高得多。

值得注意的是，在处理器架构选择的调查中发现，基于CPU核的FPGA嵌入式应用大大增加，达到13％，这也说明，由于嵌入式系统应用的复杂性、安全性正在增加，产品的更新和设计周期缩短等要求，使得FPGA的优势得以体现，应用领域越来越宽广(见图1)。

具体MCU／MPU芯片厂家产品调查结果呈现百花齐放的态势，图2超过100个读者投票的处理器(第一梯队)只有Atmel8051、TI 320DSP和SAMSUNG(三星)ARM，超过80个投票的第二梯队有TI 430，Microchip 8bitPIC和NXPLPCARM。虽然已经剔除了22种投票数少于20个的MCU／MPU种类，但是余下的18个种类的确难分胜负。这也再次验证了嵌入式系统多样性的现状没有改变，即使ARM SoC已经统治了主流的32bitMCU市场，但是分到8家ARM授权半导体公司后，结果是在被分化，除了三星外，其他厂家并无特殊表现，这个现象值得深思。比较2007年的数据，前6名的名单中，Intel X86落榜，NXP LPCARM进入，三星的名次从2007年第6上升到2008年第2名(见图2)。

开发工具和操作系统的选择：注重价格和大众化

关于嵌入式开发工具、操作系统、语言和测试工具，调查结果显示工程师对于开发软件和工具的了解和使用已趋成熟，开源的嵌入式Linux、gC／OS-II和微软WinCE三种嵌入式操作系统占了近90％的市场份额，其中Linux仍然位居榜首。gC／OS-II紧跟其后，这表示了中国市场对于开源软件的认可和对于价格敏感，gC／OS-II和WinCE因为使用简单和大众熟悉受到特别青睐，而价格昂贵的商用RTOS产品VxWork、QNX则得票较少(见图3)。在开发工具方面，ARM公司(含其子公司Keil)占了77％的市场份额，独立工具厂商IAR保住了10％的份额，飞思卡尔的CodeWarror只有6％的市场，这和该公司在MCU／MPU市场份额基本匹配，7％其他选择主要来自日系MCU厂家，他们的用户多数是使用自己的开发工具(见图4)。

C语言的使用率继续增加，较2007年的60％，2008年达到了70％，汇编语言则从31％下降到18％。见图5。

泰克和安捷伦两大巨头依然把持着传统测试工具的市场，值得注意的是NI在经过大力宣传后，正在树立在嵌入式系统的影响和地位，此次调查获得了10％的投票，也说明了面向模型的设计方法和工具在嵌入式系统中正在得到广泛的关注(见图6)。

选择半导体厂家：习惯第一，服务至上

读者选择半导体公司的时候，近半数人选择是：过去曾经使用过这家公司的产品。这样的结果说明嵌入式系统的产品研发和生命周期比较长，设计者在考虑新的设计时要更多地考虑过去的经验、产品的更新换代和配套研发费用支出。使用过去已经使用过的芯片和工具有助于帮助企业降低风险、缩短研发时间和降低额外的工具支出。这个现象也让我们联想起许多半导体公司近年来纷纷推出32-16-8bit兼容的MCU产品，意在希望用户在升级32bit MCU的时候，外设和寄存器尽量和以前8-16 bit保持兼容。另外非常值得注意的是读者技术服务的要求(总体回复是25％)，在上海和深圳论坛的问卷反馈中，这个选择基本和“过去使用过这家公司的产品”反馈保持接近。这说明了虽然产品和价格是决定性因素，但是辅助于更加周到的技术服务，设计方案等软因素也能够打动设计人员的心(见图7)。

金融海啸：催生电子创新

美国金融海啸造成的实体经济形势恶化已经影响到包括中国在内的全球地域，电子和信息产业也难独善其身，电子和信息产业历来有在竞争中生存和创新的基因，谁将在严寒中生存下来，谁将创新出新的技术和产品，谁一定会在春暖花开时收获丰硕果实。但现实毕竟是残酷的，如何在金融海啸中把握电子创新的要点，克服困难，设计和生产出有竞争性的电子产品是大家特别关心的题目，嵌入式系统是电子产品的灵魂也是电子创新的引擎。2008年嵌入式应用调查中，本刊增加了两个全新的项目：“未来嵌入式应用的难度”和“您认为电子产品创新的方法”。

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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

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居住地：广州

电　话：158******（手机）

E-mail：

最近工作[1年8个月]

公　司：XX计算机有限公司

行　业：计算机软件

职　位：嵌入式软件开发

最高学历

学　历：本科

专　业：软件工程

学　校：上海工程技术大学

自我评价

本人多年嵌入式软件领域开发经验，英语流利。很强的软件架构设计能力、严密的逻辑思维能力、快速分析解决问题的能力。熟悉多种软件技术和业务，有项目管理经验，有强的分析问题和解决问题的能力，勇于面对压力和挑战，并善于沟通。自信而乐观，敢于迎接挑战，具有团队精神。

求职意向

到岗时间：一个月之内

工作性质：全职

希望行业：计算机软件

目标地点：广州

期望月薪：面议/月

目标职能：嵌入式软件开发

工作经验

2013/7—至今：XX计算机有限公司[1年8个月]

所属行业： 计算机软件

开发部 嵌入式软件开发

1、 负责基于嵌入式Linux 系统的网络安防产品的开发和管理;

2、 负责项目初期开发计划的制定，风险管理和开发人员的分配;

3、 负责根据开发式样编写代码，修正QA提出的问题点;

4、 负责项目后期开发完成报告总结;

5、 负责量产用程序变更履历管理，生产和市场问题分析和解决。

2012/6—2013/6：XX网络有限公司[1年]

所属行业： 通信/电信/网络设备

开发部 嵌入式软件开发

1、 负责无线通讯产品嵌入式软件开发工作;

2、 负责产品测试性能需求分析和产品定义;

3、 负责分析产品设计文档和各种硬体接口文档;

4、 负责模块接口定义和接口应用文档编写;

5、 负责代码编写和单元测试，使用频谱进行指标测试;

6、 负责代码集成测试和代码除错;

7、 负责代码管理和代码。

教育经历

2008/9—2012/6 上海工程技术大学 软件工程本科

证书

2010/6 大学英语六级

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二嵌入式技术课程门类建设

鉴于嵌入式技术课程授课内容概括性强，讲授难度大；同时高职学生的理解能力又有限，对领会此类课程难度更大，教与学都存在一定的问题，所以在高职学生的培养过程中，需要与本科学生有很大的不同，每门课程都要强调实践，注重理论与实际紧密结合。课程讲授过程中注重知识的前沿性，以适应嵌入式技术的快速更新。

1嵌入式系统处理器及应用

本课程结合典型的ARM芯片，通过讲授ARM的内部架构、ARM的指令系统、ARM汇编程序设计、ARM存储系统、ARM内部资源的C语言编程以及简单的嵌入式系统的设计等知识，使学生熟悉ARM嵌入式处理器结构与简单应用，掌握ARM系统的软硬件构成，具备基于ARM体系架构的应用处理器为核心进行系统设计及相关应用的能力。

2嵌入式系统设计与开发

本课程通过实际的嵌入式应用项目的案例分析，讲授嵌入式系统的开发流程和方法，使学生掌握几种常用的嵌入式应用开发方法，如嵌入式图形系统、嵌入式数据库、嵌入式Web服务器、GSM、GPRS等，熟悉嵌入式系统的开发环境、嵌入式实时操作系统，培养学生从事嵌入式系统设计与开发的能力。

3智能家居系统

本课程通过两室两厅智能家居电子系统设计项目的学习，使学生掌握智能灯光控制、智能电器控制、智能温度控制、智能窗户控制、智能窗帘控制、智能安防控制、智能遥控控制、智能定时控制、智能网络控制、智能远程控制、智能场景控制等智能家居系统组成与控制工作原理，使学生初步具备根据客户要求设计制定智能家居控制系统方案的能力。

4物联网技术

本课程主要内容包括射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按物物与互联网连接起来，及物联网在各个领域的典型应用。让学生学生理解物联网的概念，开阔学术视野，启发学习兴趣。

5教学机器人组装与调试

本课程通过具体的教学机器人制作项目让学生了解机器人的结构、种类、工作原理，使学生熟悉教学机器人的制作及控制调试过程，让学生在掌握机器人的核心技术的基本知识基础上，具备组装、控制、调试和维护机器人的能力。

三嵌入式技术课程实施方法

在进行嵌入式技术授课时，教师可以引入一些实际的嵌入式电子产品，并进行实例分析，分解产品加工特点，进而倒推出整个产品的开发过程。这种教学方法即为实例剖析教学法。实例剖析教学法包含了产品到部件的整个过程。这种教学方法便于学生更好地了解和把握各章节内容的内在联系，从而有效提升其解决实际开发问题的能力。教师可以在具体的学习过程中适当安排一些嵌入式技术学习任务，并划分学习小组，引导和鼓励学生单独完成相应的产品设计和开发工作。同时，在课程结束后，教师还可以单独开设一些综合实训项目，使学生从整体上把握嵌入式产品开发的规律和方法，提升其职业能力，使其更好地适应企业的岗位需求，实现学校到企业的良好过渡。通过三个实践教学环节，学生的专业能力水平得到了极大的提升，并逐渐具备单独完成嵌入式项目开发的能力。这三个环节即章节实验环节、课程设计环节、综合实训环节。其中，章节实验环节主要通过实验的方式进行内容分解，并将章节知识融入实验当中，实现了理论和实践的有机结合。课程设计环节则侧重课程内容的组织和安排，旨在通过课程的优化设计提升学生的专业能力。综合实训过程的实践性较强。在此环节中，学生的主要任务为设计出嵌入式产品雏形，并明确其功能和性能，并制定出具体的改进方案。

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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。

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中图分类号：TP393

1嵌入式系统简介

嵌入式系统可以抽象出一个典型的组成模型，其可划分为硬件层、软件层及功能层。

1.1嵌入式系统定义

嵌入式系统最通用的定义是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪、功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机[1]。

根据IEEE9（国际电气和电子工程师协会）的定义，嵌入式系统也可定义为控制监视或辅助设备机器和车间运行装置。

嵌入式系统的定义很多，统一起来很难。对于其定义有疑问的部分研究人员将嵌入式系统定义为：“嵌入式系统是以嵌入式微处理器为内核，以微电子技术，计算机技术，电子技术、对象技术为基础，软硬件可根据对象需要所设置，并且嵌入到对象器件内，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用智能化的控制系统。”[2]

1.2嵌入式系统的特点

嵌入式系统是面向专业应用领域的，从其应用角度分析，具有以下特点：

（1）硬件层，是所有软件的运行基础，嵌入式系统至少拥有一个高性能处理器为硬件平台。如ARM处理器。

（2）软件层，其能扩充和充分发挥硬件层功能。嵌入式系统需有一个多任务操作系统的软件平台，来控制管理计算机硬件和软件资源以及合理的组织计算机工作流程。如Liunx，UC/OSⅡ等操作系统。

（3）嵌入式系统是先进的技术及资金密集、知识产业化不断创新的集成系统。其将先进的电子科学技术与各行各业的具体应用相结合。

（4）是面向用户、产品及特定应用的。

（5）具有较长的生命周期。与实际产品相结合，并与产品升级同步进行。

（6）对程序质量要求较高。一般都将系统中的软件固化在存储器中，大部分都具有较高的实时性。

（7）嵌入式系统不具备在其上进行进一步开发的能力。需要借助专门的开发工具和环境来满足产品设计完成后的程序功能修改工作。

2基于ARM的嵌入式系统技术应用及开发方法

2.1ARM的技术应用特点

ARM（Advanced RISC Machines）是一种嵌入式微处理器，它具有低功耗、低成本、高性能的特点，采用RISC体系结构，大量使用寄存器，具有高效的指令系统，在实际嵌入式应用中，只保留和嵌入式应用紧密相关的功能硬件，去除其他的冗余功能部分，来实现嵌入式应用的特殊要求[3]。基于ARM微处理器的嵌入式系统不同于单片机、DSP系统，其高性能的特点，在硬件部分的电路板设计方面是比较困难的，绝大多数的ARM板都要在4层以上。其实ARM最关键的是软件部分的操作系统，系统开发应更侧重于软件方面，包括系统裁减，底层驱动和应用程序等。

2.2ARM嵌入式系统的开发流程

基于ARM的嵌入式系统设计的开发流程如图1所示。

图1嵌入式系统设计流程

2.3ARM嵌入式系统的开发方法

（1）建立系统的开发环境

嵌入式系统资源受限制，如果在其硬件平台上直接编写软件，比较困难。因此根据其特点须在特定的开发环境下进行。搭建相应的软硬件平台：在宿主机(HOST)也就是PC机上安装开发工具，并将编写好的软件程序进行交叉编译生成二进制代码，最后将其移植到目标板的特定位置运行。这种在宿主机(HOST)环境下开发，在目标板(TARGET)上运行的开发模式叫交叉开发模式，交叉开发模型如图2所示。

图2交叉开发模型

（2）Boot Loader引导程序开发

Boot loader是在嵌入式操作系统内核运行前运行的一段程序，与我们经常提到的BIOS功能相近，每种体系结构都有与其相匹配的Boot Loader。通过Boot loader程序的运行，可以初始化硬件设备，建立系统的内存空间映射图，这样就可以将系统的软、硬件环境设定在一个合适的状态，方便于最终调用操作系统内核，并且为运行用户应用程序准备好正确的环境。

Boot loader程序由汇编和C程序两部分组成，程序执行过程也分为汇编和C程序代码部分两个阶段。汇编程序与硬件设备相关，不便移植，第一阶段需要完成初始化看门狗、设置中断异常向量表、堆栈、配置存储器等，之后再跳转到第二阶段的C语言程序入口处。C程序代码部分主要完成初始化本阶段所需要的外部设备，调用NANDFLASH的API函数，配置SDRAM空间，并将用户的程序代码从NANDFLASH存储器中复制到SDRAM中，最后再跳转到用户程序的入口[4]。

3嵌入式技术的应用领域

嵌入式技术无处不在，已经深入到了生活的各个领域，为我们的生活带来了很大的方便。

（1）无线通讯领域。特别是智能手机，全球95%的手机采用了ARM芯片，随着手机功能愈像电脑，手机更需要功能强大的嵌入式芯片。现在，全球售出的每一部手机中平均就有2.4块ARM芯片。

（2）工业控制领域。基于ARM核的32位微控制器芯片逐渐向低端微控制器应用领域扩展，在工业控制领域发挥了很大的作用。

（3）网络应用。网络宽带技术不断发展，基于ARM技术的ADSL芯片也逐步进入竞争范围，并取得一定优势。而且，语音及视频处理也应用了ARM技术，同时对DSP的应用领域提出了新的挑战。

（4）仪器仪表方面。有智能仪器、智能仪表、医疗器械、色谱仪、示波器等。

（5）民用方面。如电子玩具、电子字典、游戏机、录像机、复读机、投影仪、照相机、空调、冰箱、洗衣机、调制解调器、防盗控制器、激光驱动器、变速控制器、汽车点火控制器、避雷控制、农业节水控制系统、保安控制系统等方面。

（6）导航控制方面。如导弹控制、航天导航系统、电子干扰系统等。

（7）数据处理方面。如图文图表终端、复印机、硬盘驱动器等。

（8）农业交通方面。智能公路（汽车导航、流量控制、信息监测与汽车服务）、植物工厂（特种植物工厂、无土栽培技术、智能种子工程）、虚拟显示VR机器人、信息家电（家用电器的网络化）等等。

除此以外，众多领域都用到了基于ARM微处理器的嵌入式技术，在生活的各个领域得到了广泛的应用。

4结束语

基于嵌入式系统的具体产品应用是计算机工程史上的里程碑。深入到了各行各业，其已成为高科技领域中必不可少的工具。

参考文献：

[1]魏洪兴.嵌入式系统设计师教程[M].北京:清华大学出版社,2006.

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中图分类号：TN919.8 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）03（c）-0013-03

近年来，物联网技术发展迅速，产品的智能化水平不断提高。嵌入式系统技术在提高产品智能化水平方面作用显著。与人们生活息息相关的网络视频、视频监控等智能监控技术广泛应用于军事、安全、医疗卫生、交通运输、航空航天等领域。随着嵌入式处理器技术的高速发展，嵌入式系统在数字视频技术中的应用越来越受到人们的关注。传统的嵌入式视频监控系统主要使用ARM+DSP来搭建硬件处理平台，在前端对视频进行处理分析并实时产生分析结果。这种搭建方式硬件平台设计比较复杂，成本也比较高。现在TI公司利用达芬奇技术将ARM核和DSP核集成于一片SOC，不仅有利于系统的模块化设计，而且有效降低了系统开发成本，缩短了系统开发周期，其研究价值和应用前景广阔。

1 嵌入式系统、智能监控及达芬奇架构简介

嵌入式系统是以应用为中心，以嵌入式微处理器为内核，以微电子技术、计算机技术、信号处理技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。其应用模式有两种：其一是单片机式的应用模式，该模式的嵌入式系统的硬件平台以功能较为简单的微处理器为核心搭建，软件的开发基于微处理器硬件资源完成，缺乏统一标准，移植性较差。适用于成本低，功能简单的应用。其二是处理器加操作系统的应用模式，该模式的嵌入式系统的硬件平台以功能强大的微处理器为核心，并在微处理器的flash中安装操作系统。软件开发基于操作系统完成，由于操作系统的标准统一，功能完善，因此，其移植性较好。该模式适用于功能较为复杂的应用。

智能监控系统是近几年发展起来的一种网络化数字视频监控系统，它将所采集的视频监控信号在采集端进行图像处理，然后对图像处理结果通过网络进行传输，而监控端采集的视频直接存储于监控端的数字化设备中。在这样的监控系统中，监控端做了大部分的视频处理工作，只有数据量较少的处理结果通过网络完成传输。将智能监控系统与即将登场的5G移动通信网络技术相结合必将给人们的生活带来很大的便捷，其应用前景广阔。

达芬奇架构是根据多媒体应用的各种需要，由德州仪器公司将一系列全新技术和服务整合在一起，成功实现数字视频需要的四大要素的最新进步，即处理器、开发工具、软件以及系统专业技术。其采用双核嵌入式处理器架构，内部集成了ARM内核和C64x+DSP内核。ARM内核主要负责系统控制功能，而C64x+DSP内核主要负责高密度数据处理。移植嵌入式操作系统后可更大限度地发挥硬件作用，构成一个良好的基于网络的嵌入式产品开发平台。由于能蛟诩成这4种要素的平台中实现数字视频、音频、语音与话音技术等，从而形成一套完整易用的多媒体应用开发解决方案，特别是针对视频应用的开发，该架构全方位满足各种数字视频终端设备对价格、性能以及功能等多方面的需求。其系统架构如图1所示。

智能监控系统不但需要对视频数据进行实时处理，还需要对处理结果的网络传输实现很好的控制，因此基于达芬奇架构的DM6446处理器成为了我们组建智能监控系统的最佳选择。

2 达芬奇架构的嵌入式系统的搭建

基于达芬奇架构的嵌入式系统的组成一般是由嵌入式硬件系统和嵌入式软件系统两部分组成，其系统组成如图2所示。嵌入式硬件系统由达芬奇架构的处理器和相关的接口电路构成，它的功能是搭建一个硬件平台支持嵌入式软件系统的运行。嵌入式软件系统包括嵌入式操作系统、硬件设备驱动程序和嵌入式应用软件3部分，它是整个系统的控制和数据运算核心。

达芬奇架构的嵌入式系统的硬件系统设计方案采用模块化的设计方法。该系统硬件设计是以达芬奇架构的处理器为核心，分别设计了视频采集模块、视频输出模块、存储模块、电源模块、通信模块包括以太网和232串口以及其他模块包括时钟模块等。

由于达芬奇架构采用双核嵌入式处理器架构，内部集成了ARM内核和C64x+DSP内核。因此，我们在软件系统搭建的过程中除了建立ARM开发环境外，还需要安装DVEVM软件。DVEVM软件包括多媒体数字信号编解码器引擎组件、DSP/BIOS链接器、音视频演示文件、xDAIS和xDM头文件、Linux邻接存储空间分配器等，其具体操作过程该文不再详述。

3 利用达芬奇架构的嵌入式系统实现智能监控

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Xilinx亚太区DSP产品及解决方案营销业务的高级经理林鸿瑞：嵌入式系统是一个复杂的高技术系统，要在短时间内开发出所需功能的产品是很不容易的，而市场竞争则要求产品能够快速上市，需要有容易掌握和使用的开发工具平台。嵌入式开发工具将向高度集成、编译优化、具有系统设计、可视化建模、仿真和验证功能方向发展。

嵌入式系统开发工具的发展已经有二十多年的历史，目前开放性和开放源码成为一股强大的潮流，推动嵌入式系统设计技术向前发展，传统的嵌入式系统开发工具已不能适应这一潮流。

目前的发展趋势是嵌入式系统的集成度越来越高，因而CMOS+NVM技术变得越来越重要。实现高集成度的另一个途径是采用系统级封装(SiP)，即把基于不同技术的芯片整合在同一个封装中。一个典型例子是在单个封装中整合MCU、闪存和RF收发器。

美国风河公司中国区总经理韩青：关于嵌入式系统开发的发展趋势，从总体上看，嵌入式系统的一个明显趋势就是复杂度的急剧提升，这是由于我们已经进入了一个网络化和智能化的时代，连网能力、多样化和智能化必然会增加嵌入式软件的复杂度。

从软件平台的角度来看，Linux所发挥的作用越来越大。Linux在嵌入式领域的发展一开始就远比在桌面PC环境中要顺利，但是由于组织过于松散，标准化的进程一直比较滞后。近年来，随着相关标准化组织的完善，特别是Google等国际巨头的支持，OHA(开放手机联盟)、LiMo等行业协会的建立与发展，Linux平台上软件开发工具和规范的标准化进程正在不断加快，这就为广大嵌入式系统开发人员提供了更加稳固的基础。

从应用领域的角度来看，消费电子产品的迅速发展为嵌入式系统提供了巨大的空间，特别是移动通信娱乐装置、汽车信息娱乐系统等产品的多样化趋势，都为嵌入式系统提供了充满想象空间的应用。网络基础设施和国防军工多年来一直是嵌入式系统的重要应用领域，仍然将会延续下去。考虑到Linux在上述这些领域的光明前景和开发工具标准化进程相对滞后的现状，一些有助于标准化的技术将会成为关键。如DSO(Device Software Opimization，设备软件优化)的理念和方法、层次化的设计方法和工具，都将对嵌入式系统开发技术的发展起大重要的推动作用。

GlObal IPSolutions亚太区市场总监曾志佳；在VoIP嵌入式硬件平台开发方面，目前许多这些平台使用的语音处理方案都是基于公共交换电话网(PSTN)技术，这是传统的电话技术。人们对IP电话的质量非常关心，因为同电路交换网络相比，分组网络具有截然不同的特性。

■今日电子：现代嵌入式软件／硬件技术的发展已经进入什么样的阶段?

Philippe Faure：对许多嵌入式系统应用而言，相对于硬件的开发，软件的开发时间更长，开发成本更高。为了更紧密地整合硬件和软件的开发，目前业界在电子系统级(ESL)设计方法方面投入了大量的努力。然而，这些工作进展缓慢，而且其焦点主要放在硬件／软件并行设计流程上，以求缩短嵌入式产品的上市时间。采用基于FPGA的仿真板来验证硬件和软件，可以大幅度缩短嵌入式应用的开发时间，并降低成本和风险。

林鸿瑞为响应目标市场不断演化的需求，赛灵思公司极大地增强了其嵌入式处理解决方案的处理能力，在包括处理器、外设和系统架构等所有方面全面升级了嵌入式处理解决方案，同时还通过嵌入式开发套件(EDK)所提供的直观硬件和软件设计工具极大地简化了这些解决方案的使用。基于EDK v9.2提供的FPGA嵌入式处理解决方案下一阶段的演进将重点瞄准两大以客户为中心的关键目标：使软件开发更容易，并支持高性能嵌入式系统的快速设计。

Xilinx的处理解决方案为很多领域提供了高性能和定制功能，这些领域包括：航天和军用产品、有线和无线通信、汽车、音频／视频广播、工业控制、测试与测量、以及消费类。Xilinx嵌入式处理解决方案得到了大量Virtex和Spartan FPGA平台的支持。

韩青；如今的大多数电子设备都有多个不同的功能模块组成，为了加快产品上市速度，每个功能模块可能需要独立的团队来承担开发工作，然后再组装起来。通过采用层次(Layer)技术，可以让开发团队在开发工作中保持相对的独立性，在功能模块开发完场后又可以快速方便地组合起来，迅速构成产品系统。在产品设计与调试过程中，层次技术可以很好地发现、测试和交流各个模块所发生的变化，降低嵌入式软件出现Bug的概率，从而大幅度地节省开发时间和工作量。显然，层次技术也会极大地加快DSP与MCU等不同功能模块的协同应用。

■今日电子：32位MCU的发展对硬件／软件提出怎样的要求，DSP和MCU怎样走向功能融合?

Philippe Faure：某些32位MCU架构如ARM9、ARM11、ARM Cortex以及Atmel的AVR32，都内建有DSP功能。其他架构如Atmel的CAP，则可使DSP核与MCU整合在同一个芯片上。如果MCU架构内建有DSP功能，便可利用相同的开发工具，把DSP软件作为MCU软件的一部分来开发。但如果DSP核是独立的，则需要单独开发DSP软件，且采用不同于MCU的开发工具。虽然单独的MCU和DSP软件开发较为复杂，但好处是MCU和DSP核能够并行工作。相比内建DSP功能的单核MCU架构，可获得更高的性能和更低的功耗。

除了MCU内核以外，我们还必须考虑到对外设模拟／数字IP的需求，以及MCU是否能够支持实时操作系统(RTOS)。

林鸿瑞：选择MCU内核仅仅解决了复杂问题的一部分。开发人员需要选择配有适当外设的MCU来满足自己的最终产品要求。如果选择的MCU带有许多用不到的外设可能会增加总体系统成本。另外，对能够运行RTOS的MCU的需求也在增长。使用RTOS有几大显著原因：除了提供实时多任务能力以

外，RTOS施加的任务型设计流程比没有RTOS的系统更清晰、更容易组织；RTOS支持代码重利用，通过提供中间件链接和缩短开发时间为应用提供有用的服务。在时序关键的应用中，RTOS可预测的响应时间也进一步保证了应用的质量。

为进一步适应这一趋势，除已经为Microblaze软内核提供的免费IP以外，赛灵思公司还新提供了4款免费IP(IIC、UART、FPU和10/100 liteEMAC)。为满足RTOS需求，赛灵思还了其支持Linux 2.6 RTOS的Microblaze软内核版本。

赛灵思FPGA是硬件可配置的并且能够利用Microblaze实现嵌入式处理器功能，以及利用内部DSP48逻辑片完成DSP加速，因此对于带可定制外设的32位嵌入式应用开发来说，无论是否包括DSP加速，都是极佳的开发平台。

■今日电子如何看待国内行业应用市场?贵公司在中国的发展策略如何?

Philippe Faure：中国的嵌入式应用增长极其迅速，部分原因是由于中国国内市场的发展，另一原因则在于中国嵌入式应用产品出口的持续增长。Atmel在制定中国战略时，考虑到了中国市场对价格极为重视的现实。中国的电子产品公司对单个芯片的价格和总体物料清单(BoM)的成本都非常关注。对Atm el而言，能够提供把物料清单(BoM)的总体成本降至最低的系统解决方案十分重要。在中国，消费市场非常强劲，其中家电行业推动着国内市场的急速发展。

林鸿瑞：近年来，中国嵌入式系统应用产品的市场需求日益增加，嵌入式系统的产值不断增长，在冶金、汽车、造船、装备制造、节能降耗、环保、家电、电子、汽车、通信、交通、金融、网络、监控、工业自动化等领域尤其明显。

目前在中国市场，FPGA技术主要应用在传统的通信及消费电子领域。赛灵思在中国电信市场，特别是无线基站领域始终处于领导地位。在未来2～4年里，赛灵思的业务将集中在TD-SCDMA、平面电视和便携式产品，在接下来的发展中，赛灵思将重点开拓汽车电子、工业控制、测试测量等领域。赛灵思在中国的发展策略如下：

首先，通过继续加强客户服务支持，满足不断增长的客户需求，同时不断拓展销售渠道，继续完成中国业务的快速增长。第二，继续对能帮助赛灵思建立产业链生态系统的合作伙伴进行投资。第三，继续对电子工程师进行培训和教育，使那些从来没有用过赛灵思FPGA产品的工程师能够发现其中的潜力并且能够使用这些产品。第四，继续深入开展大学计划。

韩青：国内嵌入式系统的应用方向与全球情况大致相同，主要集中在航空航天与国防、消费电子、汽车电子、工业自动化和网络基础设施等几大领域，只是在各个不同领域的发展速度与国外略有不同。例如，国内消费电子产品由于市场巨大、进入门坎相对较低而在很短时间内表现出巨大的活力，这也是国际厂商认为短期内可以迅速成长并且进入比较容易的一个领域。再来看汽车电子，由于国外厂商利用整车设计对国内厂商造成了一定的进入门坎，导致国内厂商很难踏入预装在车内的汽车电子产品，但是对于后装的车载电子产品来说，其市场形态比较接近消费电子产品，也给国内厂商造就了一定的机会。

风河公司在国内的发展策略是顺应国内市场趋势，以全球最先进的嵌入式软件开发理念、方法和工具来引导国内的技术趋势。在嵌入式软件开发领域，以DSO(设备软件优化)为核心的理念、方法和工具是目前和今后将会长期延续的技术趋势。

■今日电子贵公司在嵌入式开发的一些领域很活跃，如何看待贵公司在这个领域中所扮演的角色?

Philippe Faure：MCU和DSP已经被广泛地使用在大量的嵌入式产品中。规模最大的嵌入式应用是手机，同时，数码相机、便携式媒体播放器和GPS系统的量也很大。另外，MCU和DSP还被使用在工业和医疗产品中，这方面的应用虽然出货量较少但单价较高，且产品生命周期更长。汽车电子则是嵌入式产品市场中增长最快的领域之一。总而言之，这些应用在可预见的未来将确保嵌入式系统销售量和销售额的长期增长。

ATMEL专注于以微控制器产品为其核心竞争力，并辅以RF、功率管理、非易失性存储器和传感器接口等器件，可为众多嵌入式应用提供一个完整的系统级解决方案。ATMEL致力于巩固其作为嵌入式系统市场主要厂商的地位。

篇12

一、嵌入式ARM技术及应用

随着嵌入式系统处理器的不断发展，典型的32位RISC芯片――ARM处理器，不论是在PDA，STB，DVD等消费类电子产品中，还是在GPS，航空，勘探，测量等军方产品中都得到了广泛的应用。

ARM将其技术授权给世界上许多著名的半导体、软件和OEM厂商，每个厂商得到的都是一套独一无二的ARM相关技术及服务。利用这种合伙关系，ARM很快成为许多全球性RISC标准的缔造者。

ARM架构是面向低预算市场设计的第一款RISC微处理器。

ARM提供一系列内核、体系扩展、微处理器和系统芯片方案。由于所有产品均采用一个通用的软件体系，所以相同的软件可在所有产品中运行（理论上如此）。典型的产品如下。

1.CPU内核

ARM7：小型、快速、低能耗、集成式RISC内核，用于移动通信。

ARM7TDMI(Thumb):这是公司授权用户最多的一项产品，将ARM7指令集同Thumb扩展组合在一起，以减少内存容量和系统成本。同时，它还利用嵌入式ICE调试技术来简化系统设计。该产品的典型用途是数字蜂窝电话和硬盘驱动器。

ARM9TDMI:采用5阶段管道化ARM9内核，同时配备Thumb扩展、调试和Harvard总线。在生产工艺相同的情况下，性能可达ARM7TDMI的两倍之多。常用于连网和顶置盒。

2.体系扩展

Thumb:以16位系统的成本，提供32位RISC性能，特别注意的是它所需的内存容量非常小。

3.嵌入式ICE调试

由于集成了类似于ICE的CPU内核调试技术，所以原型设计和系统芯片的调试得到了极大的简化。

4.微处理器

ARM710系列，包括ARM710、ARM710T、ARM720T和ARM740T:低价、低能耗、封装式常规系统微型处理器，配有高速缓存（Cache）、内存管理、写缓冲和JTAG。广泛应用于手持式计算、数据通信和消费类多媒体。

ARM7500和ARM7500FE:高度集成的单芯片RISC计算机，基于一个缓存式ARM7 32位内核，拥有内存和I/O控制器、3个DMA通道、片上视频控制器和调色板以及立体声端口;ARM7500FE则增加了一个浮点运算单元以及对EDO DRAM的支持。特别适合电视顶置盒和网络计算机（NC）。

二、嵌入式系统的特点

嵌入式计算机系统同通用型计算机系统相比具有以下特点：

（1）嵌入式系统通常是面向特定应用的。嵌入式CPU与通用型的最大不同就是嵌入式CPU大多工作在为特定用户群设计的系统中，它通常都具有低功耗、体积小、集成度高等特点，能够把通用CPU中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部，从而有利于嵌入式系统设计趋于小型化，移动能力大大增强，跟网络的耦合也越来越紧密。

（2）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。

（3）嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣、去除冗余，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能，这样才能在具体应用中对处理器的选择更具有竞争力。

（4）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。

（5）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。

（6）嵌入式系统本身不具备自举开发能力，即使设计完成以后用户通常也是不能对其中的程序功能进行修改的，必须有一套开发工具和环境才能进行开发。

三、嵌入式系统分类

根据不同的分类标准嵌入式系统有不同的分类方法，这里根据嵌入式系统的复杂程度，可以将嵌入式系统分为以下四类：

（1）单个微处理器这类系统可以在小型设备中（如温度传感器、烟雾和气体探测器及断路器）找到。这类设备是供应商根据设备的用途来设计的。这类设备受Y2K影响的可能性不大。

（2）不带计时功能的微处理器装置。这类系统可在过程控制、信号放大器、位置传感器及阀门传动器等中找到。这类设备也不太可能受到Y2K的影响。但是，如果它依赖于一个内部操作时钟，那么这个时钟可能受Y2K问题的影响。

（3）带计时功能的组件。这类系统可见于开关装置、控制器、电话交换机、电梯、数据采集系统、医药监视系统、诊断及实时控制系统等。它们是一个大系统的局部组件，由它们的传感器收集数据并传递给该系统。这种组体可同PC机一起操作，并可包括某种数据库(如事件数据库)。

（4）在制造或过程控制中使用的计算机系统。计算机用于总体控制和监视，而不是对单个设备直接控制。过程控制系统可与业务系统连接（如根据销售额和库存量来决定定单或产品量）。

四、嵌入式系统发展趋势――与Internet技术的融合

以信息家电为代表的互联网时代嵌入式产品，不仅为嵌入式市场展现了美好前景，注入了新的生命；同时也对嵌入式系统技术。这主要包括：支持日趋增长的功能密度、灵活的网络联接、轻便的移动应用和多媒体的信息处理。

（1）嵌入式应用软件的开发需要强大的开发工具和操作系统的支持随着因特网技术的成熟、带宽的提高，ICP和ASP在网上提供的信息内容日趋丰富、应用项目多种多样，像电话手机、电话座机及电冰箱、微波炉等嵌入式电子设备的功能（转上页）(接下页)不再单一，电气结构也更为复杂。为了满足应用功能的升级，设计师们一方面采用更强大的嵌入式处理器如32位、64位RISC芯片或信号处理器DSP增强处理能力；同时还采用实时多任务编程技术和交叉开发工具技术来控制功能复杂性，简化应用程序设计、保障软件质量和缩短开发周期。

目前，国外商品化的嵌入式实时操作系统，已进入我国市场的有WindRiver、Microsoft、QNX和Nuclear等产品。我国自主开发的嵌入式系统软件产品如科银(CoreTek)公司的嵌入式软件开发平台DeltaSystem,它不仅包括DeltaCore嵌入式实时操作系统,而且还包括LamdaTools交叉开发工具套件、测试工具、应用组件等；此外，中科院也推出了Hopen嵌入式操作系统。

（2）联网成为必然趋势。为适应嵌入式分布处理结构和应用上网需求，面向21世纪的嵌入式系统要求配备标准的一种或多种网络通信接口。针对外部联网要求，嵌入设备必需配有通信接口,相应需要TCP/IP协议簇软件支持.

（3）支持小型电子设备实现小尺寸、微功耗和低成本。为满足这种特性，要求嵌入式产品设计者相应降低处理器的性能，限制内存容量和复用接口芯片。这就相应提高了对嵌入式软件设计技术要求。如，选用最佳的编程模型和不断改进算法，采用Java编程模式，优化编译器性能。因此，既要软件人员有丰富经验，更需要发展先进嵌入式软件技术，如Java、Web和WAP等。

篇13

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2012）10-040-01

一、产品开发的过程:包括建立创意，产品价值的评价，产品的研发，进入市场

学生在建立创意过程是第一步，也是重要的一步。学生是社会成员的准人才。对市场的意识薄弱。在产品开发过程中创意的建立，可能来自生活当中的需要。不一定是市场需要的产品。但不管怎样，有创意希望实现它并不简单。重要的是能运用课程上的知识如何去开发自己的产品。目的是增加自己的技能。这样产品研发过程起到增加自己的学识，促使增强自己解决科学知识难点的能力，通过网上查找资料等方法更快解决问题。

二、开发嵌入式机器人过程

包括机器人工作任务、选择芯片及其存储器、电路设计、系统抗干扰设计、系统仿真、印制电路，产品成型。

在传统的电子产品设计流程中，电路设计当中要运用电脑画图电路设计软件比较方便。传统的电子产品的开发流程，存在很多的弊端，特别在PCB设计流程这个阶段。设计工程师在项目的总体规划、详细设计、原理图设计各阶段上，由于缺乏有效的对信号在实际PCB板上的传输特性的分析方法和手段，电路的设计一般只能根据元器件厂家和专家建议及过去的设计经验来进行。所以对于一个新的设计项目而言，通常都很难根据具体情形作出信号拓扑结构和元器件的参数等因素的正确选择。它开发步骤如下：

三、如果设计的机器人性能级别高，速度反应快

可能用到arm系列芯片制作。那需要更加多的知识和工具开发。对这类嵌入式的开发流程如下：

1、建立开发环境。在进行嵌入式开发之前，首先要建立一个交叉编译环境，这是一套编译器、连接器和libc库等组成的开发环境。

2、配置开发主机。主机环境配置， 在主机上完全安装Linux操作系统；确认主机的网络接口驱动成功，并且配置网络接口的ip地址；把交叉开发工具链的路径添加到环境变量PATH中，以方便在Bash或者MAKEFILE中使用这些工具。

3、建立引导装载程序BOOTLOADER。BootLoader(引导装载程序)是嵌入式系统软件开发的第一个环节，它把操作系统和硬件平台衔接在一起，对于嵌入式系统的后续软件开发十分重要，在整个开发中也占有相当大的比例。U-BOOT是当前比较流行、功能强大的BootLoader，可以支持多种体系结构。

4、下载已经移植好的Linux操作系统，如MCLiunx、ARM-Linux、PPC-Linux等，如果有专门针对所使用的CPU移植好的Linux操作系统那是再好不过，下载后再添加特定硬件的驱动程序，然后进行调试修改，对于带MMU的CPU可以使用模块方式调试驱动，而对于MCLiunx这样的系统只能编译内核进行调试。

5、建立根文件系统。根文件系统就是要包括Linux启动时所必须的目录和关键性的文件。Linux支持多种文件系统类型，在嵌入式上常用的有：ROMFS，JFFS2，NFS，CRAMFS，YAFFS等等。在Linux系统中是通过mount命令来挂载不同的文件系统。