计算机嵌入式技术篇1
通过调查分析发现，如果嵌入式计算机系统结构比较的简单，那么就没有将嵌入式计算机操作系统应用进去，确实是否应用嵌入式计算机操作系统时，需要将系统应用的客观需求充分纳入考虑范围。但是，目前很多有着较大难度的实际问题都需要使用现代嵌入式计算机系统来解决，那么就需要对操作系统的需求进行适当增加。另外，操作系统功能越来越复杂，我们就需要不断的强化和改进嵌入式计算机的内部操作系统。主要有三种类型的操作系统应用到了嵌入式计算机系统中，分别是开发系统、专用操作系统以及商用操作系统，其中，专用操作系统是专业厂家所专门定制的，这种嵌入式计算机操作系统主要是为了对本公司成产商品的特质进行强化。但是，对于计算机用户来讲，却是透明的。对比来讲，专用系统没有较高的整体性能，但是正对性却比较的强，因此，比其他的普通计算机操作系统具有更高的安全性。我们在对嵌入式计算机系统功能性进行深入研究的过程中，非常重要的一个关键就是嵌入式计算机操作陈谷，相较于其他普通计算机的应用程序，嵌入式应用程序是存在着很大不同的，这些差异存在于诸多方面，比如操作开发工具、设计编码语言以及存储形式等等。
2嵌入式计算机发展前景
时代飞速发展，微电子技术日趋成熟，计算机的CpU芯片有着更高集中程度。根据相关专家的预测，我们可以得知，在未来一段时间内，芯片将会获得更快的发展。那么，将其在计算机微处理器系统中应用，就可以有效优化嵌入式计算机应用系统，应用面积可以得到有效缩小，机器功耗可以得到减少，从而不需要那么多的成本，开发出更多类型的CpU芯片，更好的应用于嵌入式计算机应用系统中。其中，比较有代表性的是日本的BiSC芯片，并且将美国的一些先进芯片技术引入了进来，比如mipS、SpaRS等等，在对那些可以应用到嵌入式计算机系统中的芯片大量生产。我们还需要重视的是英国近些年来开发出的aRmRiSC芯片，这种芯片也可以很好的应用到嵌入式计算机系统中，不仅受到了越来越多厂家的重视，还得到了快速发展。外国的一些公司开始将嵌入式eX朝着节能方向发展，并且便携式的计算机技术也开始被大力推广和发展，这些因素都会促使嵌入式计算机系统更快的发展，获得更加优良的性能，促使工作实时化得到有效实现。
3结语
计算机嵌入式技术篇2
【关键词】嵌入式计算机软件测试技术
嵌入式计算机软件的使用必须基于一定的硬件平台，所以其具有专用性，其运行和开发所处的环境也是不同的。正是由于嵌入式计算机软件的开发方式是交叉式的，所以其又具有复杂性。为确保嵌入式计算机软件运行的可靠性，就需要对其进行测试。
1嵌入式计算机及其软件测试特点
1.1嵌入式计算机
嵌入式计算机是一种计算机系统，是针对特定的技术、网络或者功能而设计开发的。将计算机技术与嵌入式系统结合起来，不仅能完善计算机硬件功能，还能完善计算机软件功能，从而满足不同用户对计算机功能的要求。由于嵌入式计算机是针对特定的功能而开发的，所以在开发过程中，不仅要严格控制开发成本，还要尽可能的提高计算机功能的可靠性，并根据实际的需要确定出计算机的大小。在计算机的各种硬件和软件中运用嵌入式技g，能够对计算机技术进行优化。因此，嵌入式计算机技术能在工业生产中得到广泛的应用，通过提高工业生产的效率，能够改善产品的质量，从而促进我国工业的发展。
1.2嵌入式计算机软件测试
嵌入式计算机软件测试，需要将两台计算机连接起来，其中一台计算机是宿主计算机，另一台是目标计算机。宿主计算机并不是固定的，既可以是一台计算机，也可以是一个工作站，所以它是一个通用的平台。目标机的作用则是为嵌入式系统提供其运行所需的空间，以确保嵌入式系统能够正常的运行。在软件进行编译时，是利用通用的计算机来进行的，在完成软件的编译后，就可将其下载到目标机中，然后就能将数据进行传输，并确保程序能正常运行。
1.3嵌入式计算机软件测试的特点
在嵌入式计算机软件的运行过程中，必须确保数据信息的真实性和实效性，所以其内存空间不能过大。并且，在嵌入式计算机软件的开发过程中，会用到不同类型的开发工具，以及不同类别的中央处理器，且这些工具和处理器的价格都比较高，所以其与普通软件之间的差别就比较明显。随着嵌入式计算机软件应用范围的不断扩大，软件系统的复杂程度也在不断加深，所以嵌入式软件测试的难度也越来越大，这就促使着计算机软件测试技术向更加复杂的方向发展。在对嵌入式计算机软件进行测试时，需要不断的切换宿主机和目标机。由于在对目标机进行测试时，不仅需要花费大量的时间，还需要投入大量的资金，而在对宿主机进行测试时，则不需要考虑这些成本，所以研究人员正在设法将测试进行转移，试图只通过宿主机就能完成整个测试工作。
2宿主机测试技术
2.1静态测试技术
静态测试技术的测试对象是整个嵌入式计算机软件系统，通过连接各类数据，能够对源码进行追踪，从而确定出其程序编程、以源码为依据而绘制出来的相关程序逻辑图，以及嵌入式计算机系统软件的相应程序结构。此外，利用静态测试技术，还可实现各种图形之间的转换，包括框架图、逻辑图和流程图等。传统的嵌入式计算机软件测试，是通过人工的方式来进行的，测试人员在对软件检测时，不仅要检测程序的设计流程，还需要检测数据的算法是否正确，然后再对程序进行虚拟运行，以确定出软件出错的地方。随着嵌入式计算机软件的普及，以及其开发的越来越复杂，其开发工作不再是一名工程师就能完成的，而是需要许多工程师的共同协作才能完成。并且，软件程序的原始数据也不是储存于同一台计算机中的，是以分散的形式储存在多台计算机中，所以不可能再依靠人工的方式来完成对嵌入式计算机软件的测试。静态软件测试技术在对软件进行测试时，不需要对每台计算机都进行检测，只要获取系统中的数据，就能判断出软件出错的地方，这种测试技术不仅很方便，还能节约测试时间。
2.2动态测试技术
动态测试技术的测试对象是软件代码，主要检测软件代码的执行能力是否能达到设计要求。在对其进行检测时，还需要确定出其覆盖率，从而对软件的功能进行测试。通过动态测试技术，能找出软件中的缺陷，从而针对性的对系统进行改正，促进嵌入式计算机软件系统的发展。同时，利用动态测试技术，还可对软件的设置情况进行检测，针对其中已经完成开发的数据，还能检测出其完整性，从而为软件的开发提供相应的依据。同时，通过动态检测技术可对软件中的所有函数进行分析，并根据内存的分配情况，将每种元素的分配情况显示出来。
3目标机测试技术
3.1内存分析技术
由于嵌入式计算机系统的内存都比较小，所以利用内存分析技术对其进行检测时，能够确定出其中存在问题的部分。嵌入式计算机软件发生故障的频率比较高，很大原因就是因为其内存的分配不合理。如果内存的分布存在错误，就无法进行二次分布，从而对数据信息造成影响，使其失去实效性。因此，利用内存分析技术可对其内存分配情况进行检测，从而找出内存分配错误的地方，并查找出错误的原因，针对性的对其加以改正。一般情况下，应先利用硬件分析的方式来对内存进行检测，但这种检测方式的花费比较高，所耗费的时间比较长，且环境因素会对分析工具造成一定的影响，在对软件进行分析时，也会影响到计算机的代码和内存的运行状况。所以在对嵌入式计算机软件系统的内存进行分析时，需要根据测试需要，合理选择正确的测试方法，否则就会影响测试结果的准确性。
3.2故障注入技术
在嵌入式计算机软件处于运行状态时，仍然可对其进行设置，但需要依靠人工的方式来完成设置。同时，要完成这类设置，还要求目标机中的各类部件功能要有所保障，其运行能按照所设置的时间和方式来进行。在利用故障注入技术对目标机进行测试时，可只测试目标机其中的一部分，从而针对性的检测目标机中的某项性能，如边界测试、强度性测试等都会用到故障注入技术。通过这样的测试，能将嵌入式计算机软件的运行状态更加明显的表现出来。
3.3性能分析技术
在对目标机进行测试时，性能分析技术是必不可少的一种技术，其主要作用是对嵌入式计算机系统软件的性能进行测试，以确保其性能的稳定性。嵌入式系统是否能正常运行，在很大程度上取决于程序的性能是否良好。而利用性能分析技术对程序的性能进行分析，能够发现其中存在的问题，并找出问题根源，采取针对性的措施解决这些问题，从而提高嵌入式计算机软件质量。
4仿真机测试技术
4.1数据获取技术
在对仿真机的数据进行检测时，往往需要依靠大量的数据信息来进行，而在对嵌入式计算机软件进行检测前，应准备好软件设计过程中产生的源代码。利用仿真测试技术，能够获取更加完整的数据信息，在对数据进行缓存处理后，可将测试工具充分的利用起来，对其进行更改，从而确保数据能够被正常的输入。在完成测试工作后，可读取出已经缓存的数据，并将其保存在计算机系统中。但是，在利用仿真检测技术对嵌入式计算机软件进行测试时，要设置好缓存容量，超过测试容量就无法顺利完成测试。
4.2仿真测试技术
在利用仿真测试技术对嵌入式计算机软件进行测试时，要将各类数据信息收集起来，并对其进行集中处理。并且，此技术需要在其他技术的支撑下才能顺利进行，从而完成对数据的仿真模拟。在模拟过程中，能够掌握软件是怎样使用的，再根据软件性质的不同，将其进行分类，从而确保测试结果的准确性。此外，在测试过程中，要确保传输信号的稳定性，这样才能提高不同数据信息的实时性。
5结束语
综上所述，随着计算机技术的不断发展，嵌入式计算机软件的应用范围在不断的扩大。因此，为确保嵌入式计算机软件在运行过程中的稳定性，就需要对其进行测试。不仅要对宿主机进行测试，还需要对目标机和仿真机进行测试，只有对整个嵌入式计算机系统进行全面的测试，才能进一步提高嵌入式计算机系统的质量。
参考文献
[1]张兵星.探讨计算机软件测试的相关技术应用[J].中国管理信息化，2016（04）：169.
[2]高俊，邹金萍.计算机软件测试技术与开发应用研究[J].中国管理信息化，2016（07）：176-177.
[3]钛螅唐超.嵌入式武控计算机软件测试关键技术的应用[J].科技与创新，2016（20）：160.
作者单位
计算机嵌入式技术篇3
集成电路技术用于嵌入式系统开发
集成电路（iC）是采用半导体制作工艺，在一块较小的单晶硅片上制作上许多晶体管及电阻器、电容器等元器件，并按照多层布线或遂道布线的方法将元器件组合成完整的电子电路。iC技术运用于嵌入式系统开发解决了电子元器件的连接问题，使得系统内小型元件的运转符合用户应用操作的要求，显著提高了专用计算机系统的安全可靠性。（1）全定制/VLSi。在全定制iC技术中，需要根据特定的嵌入式系统的数字实现来优化各层，设计人员从晶体管的版图尺寸、位置、连线开始设计以达到芯片面积利用率高、速度快、功耗低的最优化性能。利用掩膜在制造厂生产实际芯片，全定制的iC设计也常称为大规模集成电路设计，具有很高的nRe成本、很长的制造时间，适用于大量或对性能要求严格的应用[1]。（2）半定制aSiC。半定制aSiC是一种约束型设计方法，包括门阵列设计法和标准单元设计法，要求嵌入式系统结构设计与应用模块相互匹配。它是在芯片制作好一些具有通用性的单元元件和元件组的半成品硬件，设计者仅需要考虑电路的逻辑功能和各功能模块之间的合理连接即可。这种设计方法灵活方便、性价比高，缩短了设计周期，提高了成品率。（3）可编程aSiC。可编程器件中所有各层都已经存在，设计完成后，在实验室里即可烧制出设计的芯片，不需要iC厂家参与，开发周期显著缩短。可编程aSiC具有较低的nRe成本，单位成本较高，功耗较大，速度较慢。考虑到嵌入式系统开发属于高新技术产业，采用可编程技术制作系统芯片，综合改善了系统操作的性能。
处理器技术运用于新系统的研发
微型嵌入式系统由处理器、软硬件、操作系统、应用程序等结构组成，嵌入式系统开发流程如图2所示，采用先进的处理技术是系统研发的重要条件。处理器是计算机系统的核心元件，数字、文字、图像、视频等信息均要经过嵌入式处理器才能表达信息内容。合理运用处理器技术强化了数据存储的安全性，规范了指令程序执行的有序性。（1）通用技术。选择通用型处理器在功能特性方面相对广阔，有助于嵌入式系统的多功能改造。通用处理器适用于不同类型的操作系统，储存程序之间经过相互转换即可安全存储。计算机嵌入式系统开发引入通用技术，数据传输路径也是通用，使寄存器、逻辑单元在处理数据时具有相似的运作流程[2]。如：研发人员只需根据用户要求编写程序，即可满足计算机系统功能的分配。（2）单一技术。计算机嵌入系统是针对特定用户群体研发的专用系统，系统功能设置需坚持单一性原则，这与通用型处理器存在着极大的差异。单一技术条件下处理器功能被简化，只根据用户的某项要求执行程序指令。解码器是单一技术运用的典型代表，核心功能是负责待传输数据的编码、解码，如：原始语言信息的压缩、解压等处理，研发人员设计数字电路既可满足单一模式的要求。（3）专用技术。实现具体应用功能的最优化，这是嵌入式系统开发的根本目的，改善了早期通用型计算机处理器的功能特性。专用技术配备了专用指令集处理器作为控制元件，运用数字信号作为信息传输的载体[4]。用户只需将需要执行应用功能的程序代码传输至微处理器芯片，接收到系统发出的执行命令便可启动嵌入式系统运行，专用处理器技术是计算机系统智能改造的必备条件。
新型系统研发需注意的事项
计算机嵌入式系统是高科技研发的重点项目，关系着计算机应用技术的发展水平。it行业从事系统开发工作，必须以先进的科学技术为基础，重点采用集成电路技术、微处理器技术、设计验证技术等，使开发出的系统功能符合用户的应用标准[3]。需要注意的具体事项：①硬件是嵌入式系统执行程序代码的主要组成，硬件技术决定了系统功能模块的优先级别。研发人员需注意硬件的设计技术，以芯片级、电路板级为中心，使系统各级功能正常的应用。②软件多数是执行于计算机中的程序，在嵌入系统中与硬件共同完成各项功能的操作。系统研发要考虑自然语言与计算机语言之间的转换，编写的程序语言不得与计算机语言发生冲突，程序模拟执行符合标准才能启用系统。
结语
计算机嵌入式技术篇4
关键词：动态可重构技术；嵌入式计算机；FpGa；应用
中图分类号：tp313文献标识码：a文章编号：1009-3044（2014）22-5373-02
随着工业生产、工作环境的日益复杂，计算机的任务需求逐渐增加。未来了满足多样的任务需求，需要嵌入式计算机系统的更新、完善，系统变得更加复杂。而发展的嵌入式计算机系统导致计算机功耗、体积的不断增长，使开发周期随之延长，也随之增加了研发成本。在高新技术的引导下，FpGa得以快速发展，为解决电子系统的高功耗、大型等问题提供条件，使电子系统向低功耗、小型化、高可靠性方向发展，并由于其自身的芯片成本低、开发周期短等优势，在嵌入式计算机中被广泛应用。近几年，动态可重构技术在嵌入式计算机中广泛应用，通过FpGa的重配置使逻辑功能，减少系统的功耗、体积，提高硬件资源的利用率。
1动态可重构技术概述
可重构指的是，当电子系统处于工作状态时，通过局部重新配置、重新配置电子系统中的可编程逻辑器件，实现对电路结构进行动态的改变。根据重构方式，可将系统重构分为两种形式，即动态系统重构、静态系统重构。[1]在系统运行的过程中，系统进行配置，则成为动态系统重构，而系统在运行前进行配置，则为静态系统重构。
分析动态可重构，在其数字逻辑系统中，通过对FpGa进行全部或局部的动态重构，以此产生时序逻辑，省去芯片内区域资源的组合，使系统动态可重构可靠、便捷。同时，在动态系统中，缓存逻辑以FpGa的方式实现，达到对芯片逻辑的快速修改，并通过资源配置对系统进行动态重构。按照动态重构实现的面积，可将其分为局部重构、全局重构，局部重构是重新配置重构系统、部件的局部，不影响其余局部的工作状态，减少重构的单元数据与范围，相应地减短了重构时间。全局重构则只能全部重构FpGa系统、器件，需要进行全过程、全部件的重构。
2动态可重构方法
2.1部分可重构方法
对于部分可重构而言，在系统运行的过程中，对部分硬件资源进行动态配置，而对其他部分正常运行不造成影响。在部分可重构方法中，将FpGa系统分为两部分，分别是可重构区域和静态区域。[2]可重构区域指的是在FpGa中，可进行动态重构配置的区域，而静态区域主要包括关键性任务、基本组件。而图1即为FpGa部分可重构结构图，
目前，主要通过三种方案实现部分可重构，一是，依据硬件宏差异所实施的部分可重构方案，对于这种方案，应先初始化的概括系统，并描述系统中的所有硬件宏。而对于电路的LUt内容的获取，可按照具体算法进行，然后通过FpGa编辑器对LUt的配置信息进行生成，并在FpGa中进行运行。[3]二是，基于模块化的技术方案，在该方案中，在系统运行前，应根据FpGa的不同功能，对其进行模块划分。对FpGa电路进行划分后，便可利用顶层文件，通过系统控制，生产配置文件，然后利用FpGa，下载完整的配置信息，应进行运行，并在运行过程中进行不断的控制、配置，在运行后期，替换某些动态模块。三是，基于bitstream的技术方案，在配置存储器中，以帧的形式对FpGa的编程信息进行保存，在运行的过程中，当某个LUt需要修改时，系统先将对一个的帧进行寻找，然后将整个帧读取下来，进行准确修改，实现动态配置。[4]综上所述，对于部分可重构方法而言，其通过对FpGa硬件资源的分时复用，提高了资源了使用率，提高了系统的灵活性。
2.2软件可编程重构方法
该方法利用软件方法、ip重用技术，实现动态可重构。在FpGa开发中，利用软件化控制方法，并通过ip重用技术，实现FpGa动态可重构系统的快速开发。通常情况下，对于软件可编程重构方法而言，软件代码是在外部通用处理器或嵌入式处理器中执行的，从而改变数据路径的连接与控制组件的功能配置，对嵌入式系统实现动态可重构，其FpGa框架如图2所示。
在软件可编程重构的FpGa框架中，实现数据层的构建与组件功能的配置则需要数据交换网络和专门的控制接口。在组件间连接关系的动态配置中，需要数据交换给予支持，而对于处理器命令的接受则需要控制接口进行，以此实现对功能组件的重配置。此外，迅速开发软件可编程重构方法的FpGa系统，需要多种技术支撑，主要包括控制接口、通用接口、系统集成工具等。[5在该方法的硬件结构中，控制接口是重要接结构，起到控制数据路径的作用，同时实现对组件功能的动态配置。]通用接口为组件间的相互通信提供方便。
3动态可重构技术在嵌入式计算机中的应用
3.1可重构计算机系统
在部分可重构方法的基础上，利用ip重用技术、多核技术，可对计算机系统进行重组，设计如图3所示的新型可重构计算机系统。
在此系统结构中，通过高速光纤网络互联在各个处理单元的利用，组成具有综合核心处理功能的计算机系统，实现良好的计算功能。同时，各处理模块间数据间的高速传输，可通过各交换模块实现。
3.2技术应用
对于嵌入式计算机而言，动态可重构技术的应用，通过FpGa通用高速交换网络的互联，组成具有可扩展性、高灵活性、高性能的处理结构。在该结构中，根据系统的具体任务要求，对FpGa逻辑资源进行动态配置以此实现资源的最优组合。同时，利用noC技术可实现芯片内部的片上交换网络，也是ip核之间的连接更为方便，是点对点的通信连接成为可能，从而提高了交互网络的扩展性。[6]在FpGa内部，还为计算机系统了可重构接口和微处理核，为芯片的多任务的重配置和自主控制给予支持。此外，为了降低嵌入式系统的开发风险与开发周期，ip重用技术的使用成为关键，利用可重用的ip核，实现FpGa芯片的基础组件，如中断控制器、通信接口、存储器等，也使系统的可复用性增强，便于快速开发嵌入式计算机系统。
动态可重构嵌入式计算机，通过可编程逻辑芯片，配置系统处理资源，在同一硬件模块中，需求的不同，其所需的执行功能也不同。因此，应按照具体的应用需求进行合理的功能执行，使系统的灵活性得以增强。同时，不同功能模块利用同一硬件模块，提高了资源使用率，可使硬件模块的种类得到相应减少，使嵌入式计算机的Swap得以降低。
4结束语
伴随着数字逻辑系统功能的复杂化要求，系统规模逐渐向高密度、大规模的方向发展。然后，在大规模的数字系统中，在各种逻辑功能模块的基础上形成了系统规模，降低了功能模块的平均使用率。为了提高资源利用率，实现更大规模的逻辑设计，动态可重构技术的利用成为关键，它在系统运行的过程中，对资源进行配置，利用部分可重构方法、软件可编程重构方法，合理配置数据路径、组件功能，提高资源利用率，系统向低功耗、小型化、高可靠性方向发展，使嵌入式计算机的未来发展具有广阔前景。
参考文献：
[1]彭晓明，庞建民，郭浩然.动态可重构技术研究综述[J].计算机工程与设计，2012（12）：4514-4519.
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[3]王仪洁，王烈，许晓洁.基于FpGa的局部动态可重构技术研究[J].集成技术，2013（6）：36-40.
[4]谷銮，徐贵力，王友仁.FpGa动态可重构理论及其研究进展[J].计算机测量与控制，2007（11）：1415-1418.
计算机嵌入式技术篇5
【关键词】嵌入式系统；学科体系；平台模式；对象学科
一、嵌入式系统简介
（一）嵌入式系统的产生
嵌入式系统诞生于微型机时代，经过微型计算机的嵌入式专用化的短暂探索后，便进入到嵌入式系统独立的微控制器发展时代。直接在嵌入式处理器与集成电路技术基础上发展的带处理器内核的单片机，即微控制器的智能化电子系统。即便有处理器内核，也是嵌入式处理器而非通用微处理器。
（二）专用计算机探索的失败之路
无论是工控机，还是单板机，都无法彻底地满足嵌入式系统的微小体积、极低价位、高可靠性的要求。人们便直接将微型计算机体系结构进行简化，集成到一个半导体芯片中，做成单片微型计算机。motolora公司的6801系列就是由6800系列微型机简化后集成的单片微型计算机。单片微型计算机彻底解决了嵌入式系统的极小体积、极低价位，但在高可靠性及对象可控性方面没有本质上的改进。
（三）嵌入式系统的独立发展道路
嵌入式系统的微控制器（mcu）发展道路，是一条摆脱“专用计算机”羁绊，独立发展的道路。这是一条由intelmcs51单片机、idcx51实时多任务操作系统开辟的单片机独立发展的道路。mcs51是一个在微电子学、集成电路基础上，按照嵌入式应用要求，原创的嵌入式处理器。mcs51原创的体系结构、控制型的指令系统与布尔空间、外部总线方式、特殊功能寄存器（sfr）的管理模式，奠定了嵌入式系统的硬件结构基础；idcx51是专门与mcs51单片机配置，满足嵌入式应用要求原创的实时多任务操作系统。
二、嵌入式系统的四个支柱学科
目前，嵌入式系统尚未形成独立的学科体系。从“嵌入式系统”的诞生、独立的单片机发展道路、微控制器技术发展的内涵、嵌入式系统的多种解决方案来看，“嵌入式系统”是四个支柱学科的交叉与融合，并以平台模式进行学科定位与分工。
（一）四个支柱学科的关系
嵌入式系统的四个支柱学科是微电子学科、计算机学科、电子技术学科、对象学科。微电子学科是嵌入式系统发展的基础，对象学科是嵌入式系统应用的归宿学科，计算机学科与电子技术学科是嵌入式系统技术发展的重要保证。
（二）领衔的微电子学科
微电子学科与半导体集成电路的领衔作用，在于它为嵌入式系统的应用提供了集成电路基础。电子技术学科、计算机学科的许多重要成果，最终都会体现在集成电路中，从早期的数字电路集成，到如今的模混合、软/硬件结合、以ip为基础的知识与知识行为集成。
（三）为平台服务的计算机学科
现代计算机出现后，在计算机学科中形成了两大学科分支，即通用计算机学科与嵌入式计算机学科。通用计算机学科与嵌入式计算机学科有不同的技术发展方向与技术内涵。由于嵌入式计算机学科与对象学科、微电子学科紧密相关，而嵌入式计算机学科与原有计算机学科内容有较大差异，不能用通用计算机的概念来诠释嵌入式系统，因此、嵌入式计算机要加强与微电子学科、电子学科、对象学科的沟通，共同承担起嵌入式系统新学科的建设任务。在嵌入式系统中，计算机学科要承担起嵌入式系统应用平台的构建任务，它包括嵌入式系统的集成开发环境、计算机工程方法、编程语言、程序设计方法等内容。
（四）广泛服务的电子技术学科
在嵌入式系统中，电子技术学科提供了最广泛的技术服务。电子技术将微电子领域的集成电路设计，迅速从电路集成、功能集成、技术集成发展到知识集成；为计算机学科提供嵌入式系统的硬件设计技术支持；在对象学科中，广大的应用工程师在嵌入式软硬件平台上实现最广泛的应用。
（五）对象学科的最终出路
对象学科是嵌入式系统的最终用户学科。对象学科几乎囊括了所有的科技领域，形成了嵌入式系统一个无限大的应用领域。对于对象学科来说，嵌入式系统只是一个智能化的工具，对象学科要在嵌入式系统上构建本领域的一个嵌入式应用系统。嵌入式应用系统的技术基础是本学科的基础理论与应用环境、应用要求。同时，在应用中要不断给微电子、集成电路设计、嵌入式计算机学科提出技术要求，以便不断提升嵌入式系统平台的技术水平。
三、平台模式下的学科
（一）平台模式的由来
平台模式是知识经济时代的一种基本的产业、科技模式，是人类知识分离性规律、集成性规律发展到高级阶段上的必然现象。它将一体化的产业、科技模式变革为知识平台媒介下的平台模式。只要对比上世纪60年代收音机产业与90年代的vcd/dvd产业，就会发现一体化产业模式与平台产业模式的本质差异。
（二）嵌入式系统的平台模式
按照知识的分离性发展规律，知识创新者不从事知识应用，知识应用者不需要了解创新知识原理；按照集成性发展规律要求，知识创新者应该将创新知识成果集成到工具之中，转化为知识平台，知识应用者应该在知识平台基础上实现创新知识应用。对象学科领域是嵌入式系统的最终用户，对象学科领域的电子技术应用工程师应该在一个现成的嵌入式系统平台上实现嵌入式应用系统设计。微电子学科、嵌入式计算机学科、电子技术学科（非对象学科领域中的应用工程师）不是嵌入式系统最终用户，这些学科的重要任务是将创新科技成果转化成形形的知识平台。
（三）平台模式下的学科定位与分工
嵌入式系统中四个支柱学科的定位，除了学科知识结构的定位外，还要体现出在知识平台模式中的定位。这种平台模式的定位，是一种3+1的定位。即微电子学科、计算机学科、电子技术学科为嵌入式应用构筑各种类型的应用平台，不介入嵌入式系统的具体应用；对象学科一定要在嵌入式系统应用平台基础上，实现嵌入式系统在本学科领域中的产品化应用，不必介入嵌入式系统的平台构建。
嵌入式系统是一个无限大的空间，不论是嵌入式系统平台构建还是嵌入式系统平台应用，都有无限广阔的发展空间，关键是把握好自己的“定位”与“分工”，了解学科的“交叉”与“融合”。
参考文献
[1]何立民。嵌入式系统的产业模式[j].单片机与嵌入式系统应用，2006,（1）。
计算机嵌入式技术篇6
(一)嵌入式系统的产生
嵌入式系统诞生于微型机时代,经过微型计算机的嵌入式专用化的短暂探索后,便进入到嵌入式系统独立的微控制器发展时代。直接在嵌入式处理器与集成电路技术基础上发展的带处理器内核的单片机,即微控制器的智能化电子系统。即便有处理器内核,也是嵌入式处理器而非通用微处理器。
(二)专用计算机探索的失败之路
无论是工控机,还是单板机,都无法彻底地满足嵌入式系统的微小体积、极低价位、高可靠性的要求。人们便直接将微型计算机体系结构进行简化,集成到一个半导体芯片中,做成单片微型计算机。motolora公司的6801系列就是由6800系列微型机简化后集成的单片微型计算机。单片微型计算机彻底解决了嵌入式系统的极小体积、极低价位,但在高可靠性及对象可控性方面没有本质上的改进。
(三)嵌入式系统的独立发展道路
嵌入式系统的微控制器(mCU)发展道路,是一条摆脱“专用计算机”羁绊,独立发展的道路。这是一条由intelmCS51单片机、iDCX51实时多任务操作系统开辟的单片机独立发展的道路。mCS51是一个在微电子学、集成电路基础上,按照嵌入式应用要求,原创的嵌入式处理器。mCS51原创的体系结构、控制型的指令系统与布尔空间、外部总线方式、特殊功能寄存器(SFR)的管理模式,奠定了嵌入式系统的硬件结构基础;iDCX51是专门与mCS51单片机配置,满足嵌入式应用要求原创的实时多任务操作系统。
二、嵌入式系统的四个支柱学科
目前,嵌入式系统尚未形成独立的学科体系。从“嵌入式系统”的诞生、独立的单片机发展道路、微控制器技术发展的内涵、嵌入式系统的多种解决方案来看,“嵌入式系统”是四个支柱学科的交叉与融合,并以平台模式进行学科定位与分工。
(一)四个支柱学科的关系
嵌入式系统的四个支柱学科是微电子学科、计算机学科、电子技术学科、对象学科。微电子学科是嵌入式系统发展的基础,对象学科是嵌入式系统应用的归宿学科,计算机学科与电子技术学科是嵌入式系统技术发展的重要保证。
(二)领衔的微电子学科
微电子学科与半导体集成电路的领衔作用,在于它为嵌入式系统的应用提供了集成电路基础。电子技术学科、计算机学科的许多重要成果,最终都会体现在集成电路中,从早期的数字电路集成,到如今的模混合、软/硬件结合、以ip为基础的知识与知识行为集成。
(三)为平台服务的计算机学科
现代计算机出现后,在计算机学科中形成了两大学科分支,即通用计算机学科与嵌入式计算机学科。通用计算机学科与嵌入式计算机学科有不同的技术发展方向与技术内涵。由于嵌入式计算机学科与对象学科、微电子学科紧密相关,而嵌入式计算机学科与原有计算机学科内容有较大差异,不能用通用计算机的概念来诠释嵌入式系统,因此、嵌入式计算机要加强与微电子学科、电子学科、对象学科的沟通,共同承担起嵌入式系统新学科的建设任务。在嵌入式系统中,计算机学科要承担起嵌入式系统应用平台的构建任务,它包括嵌入式系统的集成开发环境、计算机工程方法、编程语言、程序设计方法等内容。
(四)广泛服务的电子技术学科
在嵌入式系统中,电子技术学科提供了最广泛的技术服务。电子技术将微电子领域的集成电路设计,迅速从电路集成、功能集成、技术集成发展到知识集成;为计算机学科提供嵌入式系统的硬件设计技术支持;在对象学科中,广大的应用工程师在嵌入式软硬件平台上实现最广泛的应用。
(五)对象学科的最终出路
对象学科是嵌入式系统的最终用户学科。对象学科几乎囊括了所有的科技领域,形成了嵌入式系统一个无限大的应用领域。对于对象学科来说,嵌入式系统只是一个智能化的工具,对象学科要在嵌入式系统上构建本领域的一个嵌入式应用系统。嵌入式应用系统的技术基础是本学科的基础理论与应用环境、应用要求。同时,在应用中要不断给微电子、集成电路设计、嵌入式计算机学科提出技术要求,以便不断提升嵌入式系统平台的技术水平。[论-文-网]
三、平台模式下的学科
(一)平台模式的由来
平台模式是知识经济时代的一种基本的产业、科技模式,是人类知识分离性规律、集成性规律发展到高级阶段上的必然现象。它将一体化的产业、科技模式变革为知识平台媒介下的平台模式。只要对比上世纪60年代收音机产业与90年代的VCD/DVD产业,就会发现一体化产业模式与平台产业模式的本质差异。
(二)嵌入式系统的平台模式
按照知识的分离性发展规律,知识创新者不从事知识应用,知识应用者不需要了解创新知识原理;按照集成性发展规律要求,知识创新者应该将创新知识成果集成到工具之中,转化为知识平台,知识应用者应该在知识平台基础上实现创新知识应用。对象学科领域是嵌入式系统的最终用户,对象学科领域的电子技术应用工程师应该在一个现成的嵌入式系统平台上实现嵌入式应用系统设计。微电子学科、嵌入式计算机学科、电子技术学科(非对象学科领域中的应用工程师)不是嵌入式系统最终用户,这些学科的重要任务是将创新科技成果转化成形形的知识平台。[论*文*网]
(三)平台模式下的学科定位与分工
计算机嵌入式技术篇7
【关键词】嵌入式系统；概述与特点；分类；发展
0.前言
嵌入式计算系统通常不会使用较为普通的计算机，运用大量的固化软件，也就是固件，而对于终端用户来说，是不可以改变固件的，通常在计算机硬件系统中，既有操作系统也有应用软件。对于嵌入式系统来说，有很多的特点，例如：软件代码少、自动化技术应用较多、反应时间短等，通常会用在实时与处理多个任务的情况中。和普通的计算机系统相比较来说，此系统不仅功耗低，而且可靠性非常高，另外，性价比较高、占用较小的空间，同时支持的任务较多等优势。
1.嵌入系统的概述与特点
嵌入式系统指的是在对象体系中嵌入一种专用的计算机系统。而最基本的三个要素指的是嵌入性、专用性以及计算机系统。嵌入式系统把计算机技术、电子技术等和各行业的应用相结合得到的产物，这直接决定了嵌入式系统是技术与资金密集、创新能力较强的集成系统。通常情况下，嵌入式系统都是与实际应用紧密结合在一起的，并且产品的升级与系统的升级都是同步的。为进一步提高系统的运行速度与可靠性，通常会把软件固化在单片机中，并不是和普通系统一样储存在磁盘中。普通计算机的开发人员通常都是专业的计算机人员，但是，嵌入式系统的开发人员是来自各个领域的专业人士。
2.嵌入式系统的分类
根据形态，可以把嵌入式系统分为以下几种：设备级、板级与芯片级。对于嵌入式系统来说，必须和对象系统联系紧密，而对于嵌入式技术的发展则是要满足嵌入式应用的需求，继续扩大对象系统要求的电路，从而更好的符合对象系统应用系统的需求。所以，可以将嵌入式系统看作是一个特殊的计算机系统，并不断朝着计算机应用系统方向快速发展。
3.嵌入式系统的应用领域
早在上世纪80年代，单片机嵌入式系统的应用就得到了广泛推广和使用，例如：农业生产、国防科技、教育事业、日常生活用品等领域中都应用了嵌入式系统。另外，在其它领域也有所应用，例如：在工业上，可以用于物理量的检测、机器人、传感器等。在生活中，点玩具、冰箱、照相机、电扇、空调等。在汽车制造上，变速控制、节能控制、报警控制等。由此看来，嵌入式系统的应用领域还是比较广泛的。
4.嵌入式系统今后的发展探究
从嵌入式技术的发展来看，主要经历了三个阶段的发展：第一阶段，也就指的是嵌入式技术的发展初期，都是以单片机或者是功能简单的计算机为核心的可编程控制器形式存在的，拥有监测与指示等的功能。通常情况下，此系统主要应用在工业制造、导弹等装备中，但是，在嵌入式系统的发展初期阶段不具备操作系统的支持，主要是利用汇编语言来控制系统，一旦完成运行任务就会立即清楚内存。系统发展的初期阶段特点是结构与功能都过于单一，并且处理效率也不高，另外，储存容量过小，通常会用在各个专用领域中。主要是以CpU与操作系统为核心的发展。而对于此阶段的系统来说，主要的特点是操作系统占用空间较小、工作效率非常高，可以支持多个设备、同时完成多个任务，另外，还有很多应用程序接口。第三阶段的发展是芯片技术与网络技术为核心。嵌入式系统的占用空间逐渐减小，但是功能却逐渐增强。但是，有很多嵌入式系统并没有和网络相连接，但是，随着网络技术的不断发展，势必会使嵌入式系统和网络技术相结合，从而进一步推动嵌入式技术的发展。
由于当前市场竞争非常激烈，因此，想要快速适应激烈的市场竞争，必须加快嵌入式系统的发展。首先，我们应该大力开发嵌入式应用软件，并且要有相应的操作系统的支持。在系统升级和设计过程中，要使用更大的嵌入式处理器，比如：32位与64位。另外，还要应用先进的编程技术来控制系统复杂的变化，重点在于优化软件的设计，提高软件质量，从而大大缩短软件的开发周期。其次，网络互联成为嵌入式系统发展的一个主要趋势，为尽可能满足用户的需求，在新时期的嵌入式系统应该有标准的网络通信接口，并且要有tCp/ip协议的支持。再次，嵌入式系统能够支持电子设备，并且尺寸越来越小，功耗大大降低，成本也较低，所以，系统的设计人员应该降低处理器性能，限制存储容量与使用接口芯片数量。这样一来，嵌入式系统的开发设计人员必须要有丰富的经验，利用先进的技术来发展嵌入式系统，比如：JaVa、web等。最后，人机界面的设计。嵌入式系统的广泛推广和使用主要是因为此系统的设计和使用人员有一定的亲和力，比较自然的人机界面。现如今，手写录入、收发邮件和图像取得了一定成效。
5.结束语
总体来说，现如今，嵌入式系统广泛应该到科研行业、军事领域、商业发展、娱乐行业，甚至是人们的日常生活中也随处可见。可以说，嵌入式系统是计算机软件与硬件的统一体，另外，还包含各种机械零件等装置。然而，和普通系统比较来说，具有功能强大、功耗与成本消耗低等特点。可以说，嵌入式系统包含计算机、电子技术等多个领域的知识，与此同时，嵌入式产品出现在各个行业中，并且和人们的日常生活密切相关，因嵌入式系统的广泛应用，势必会使人们更加专注与嵌入式系统的研究与开发工作中，由此看来，嵌入式系统的发展有广阔的发展前景。在今后嵌入式系统的发展过程中，必须由经验非常丰富的设计人员来设计，并使系统的发展朝着网络互联的方向发展，从而在激烈的市场竞争中站稳脚步，更好的服务与人们的生产与生活。 [科]
【参考文献】
［1］陈永峰.浅谈嵌入式系统应用与发展趋势[J].科技风,2011(6).
［2］郭金玲,赵怡.嵌入式系统应用概述[J].办公自动化（综合版），2011（4).
计算机嵌入式技术篇8
关键词:人才培养;课程体系;教学模式;嵌入式技术
中图分类号:G642文献标识码:a
随着我国it技术的飞速发展,教育规模也得到猛速增长。在经济和科学技术不断提高,国民经济强劲发展的新形势下,企业的it人才需求量在急剧增长,这与时下高校it毕业生就业难问题形成尖锐的矛盾。本着计算机应用技术专业学生就业难,寻找办学突破口问题,本专业团队展开对it企事业、电子信息类公司、权威咨询网、知名it人才网和同行院校等多类型、多途径的深度调研。实际的调研结果显示:目前我国中低端计算机软件人才过剩,而新型的嵌入式技术人才严重稀缺。
1人才需求调研分析
1.1嵌入式技术需求状况
嵌入式技术是当前最热门最有发展前景的it应用技术之一。目前,嵌入式技术产品已广泛地应用于消费电子、通信、汽车、国防、航空航天、工业控制、仪表、办公自动化等领域,产品主要有手机、可视电话、数码相机、摄像机、机顶盒、路由器、数控设备或仪表、医疗仪器、航天航空设备等。形式多样的嵌入式系统消费量将以亿为单位,逐步形成一个充满商机的巨大产业。据预测,未来十年将有90%以上的微处理器和65%以上的软件应用于各种嵌入式系统中。随着工控、汽车电子、仿真、医疗仪器等领域,随着工业、汽车、医疗卫生等各部门对智能控制需求的不断增长,需要对设备进行智能化、数字化改造,为嵌入式系统提供了很大的市场。就汽车电子系统而言,目前的大多数高档轿车每辆拥有约50个嵌入式微处理器;通信领域大量应用嵌入式系统,主要包括程控交换机、路由器、ip交换机、传输设备等。由于互联的需要,特别是宽带网络的发展,诸如DSLmodem/Router等各种网络设备的数量将远远高于传统的网络设备。它们基于32位的嵌入式系统、价格低廉,将为企业、家庭提供更为廉价的、方便的、多样的网络方案。嵌入式产品已经深深浸入到家庭消费产品的大军中,为我国未来的制造业提供了广阔的前景。
根据知名咨询公司赛迪顾问对嵌入式行业情况统计及预测情况看,2003年中国嵌入式软件市场规模达到190亿元人民币,2005年则为308.5亿元,到2006年,嵌入式软件市场规模达到432.5亿元。从2006年至2010年,中国嵌入式软件产业规模仍将保持快速增长态势,年均复合增长率为25.8%,到2010年将达到3339.6亿元的规模。产业规模从2005年,中国嵌入式软件产业规模达到1061.4亿元,同比增长41.3%,2005年我国嵌入式软件在全球嵌入式软件产业中的比重已经提升至4.8%,比2004年提升了0.8%。2005年嵌入式应用软件同比增长率达到42.6%,在整个嵌入式软件产业中的份额有所扩大,达到了94.9%,继续占据主要份额。从产业的区域分布来看,全国的嵌入式软件产业主要集中在广东省、北京、上海、江苏、浙江等少数省市。
以信息家电、移动终端、汽车电子、网络设备等为代表的互联网时代的嵌入式系统,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,提出新的挑战,包括了对熟悉嵌入式技术人才的培养问题。
1.2行业对嵌入式人才的需求
前程无忧的人力资源专家表示,嵌入式软件开发是未来几年最热门和最受欢迎的职业之一。权威部门统计,我国目前嵌入式软件人才缺口每年为20万人左右,未来随着“三网融合”不断提速,3G网络全面铺开,这一数字还将成倍增长,很难想像,如果这一问题得不到解决,嵌入式软件产业未来将面临怎样的危机。
在职位需求上,在CSDn人才频道进行工作查询,以“嵌入式”作为职位关键字搜索,可以找到的职位约1000个,其中每个职位招聘的人数从1到若干不等。按平均每个职位需要招3人计算,那么仅在CSDn的位置就有3000人。在职业薪水上,根据前程无忧网的薪资报告,具有10年工作经验的高级嵌入式软件工程师年薪在30万元左右。即使是初级的嵌入式软件开发人员,平均月薪也在5000元左右,中高级的嵌入式软件工程师月薪平均已超过万元,相比这下,应用软件工程师月薪才2000多的水平,可见嵌入式人才市场缺口之大。在职位所需技术上,市场上需要的嵌入式人才必须具备C语言编程经验、嵌入式操作系统、嵌入式应用程序开发经验。
1.3国内嵌入式人才培养现状
嵌入式软件未来的前景被看好,但现在国内从事嵌入式应用软件开发的人员队伍业务水平和教育水平参差不齐,主要来自软件类专业和电子类专业。电子类专业设计人员系统全面整合设计的能力较差,而软件发展人员只要看到硬件问题就无所适从。大多数嵌入式人才依靠自身的多年经验积累,逐渐转型而来,时间周期较长,不能满足市场需求。因此,目前国内非常缺乏嵌入式系统所需要的软硬件系统集成人才。
我国高校办学存在的问题也造成了这类人才的严重缺乏。目前我国无论是普高和职高,计算机软件教育普遍以应用软件为主,学生更多接触的是.net、Java之类应用层面的东西,使得软件业呈现出中低端人才过剩。而开设嵌入式软件专业的学校很少,并且学校不能向学生提供足够的实践机会。国内很多学校教学内容极度老化,不能跟上最新技术的发展,在计算机原理课中甚至还在开设8086/8088的内容,操作系统原理都流于形式,只有理论讲解,没有实践操作。这对于高校毕业学生进入嵌入式开发领域是极为不利的。
目前市场上的嵌入式技术培训已成为it职业教育的热点之一,但这些培训大多都是基于某一固定开发平台,通用性比较差,造成培训出来的学员缺少相应的专业背景知识,很难适应繁多的嵌入式产品开发领域。
可喜的是,中国软件行业协会颁布了有关中国软件行业人才培养方案,提炼出符合我国软件行业现状的14个典型专业技术工作岗位,对岗位职责、专业技能要求以及知识结构进一步明确量化。培养方案首次确立了软件行业的14个典型岗位,分别由8个软件开发类岗位和6个软件应用类岗位构成,并针对嵌入式软件开发的人才培养提出了要求,为嵌入式人才培养指明了方向。
国内高校嵌入式人才培养也开始兴起。2002年北京大学软件学院成立了我国第一个嵌入式系统系,其培养体系是由北京大学软件学院将国际上先进的嵌入式系统知识体系和工程实践有机结合设计出来的、注重能力培养的课程体系。这之后陆续有知名高校办起了嵌入式实验室,培养起嵌入式研究生、本科生,为我国嵌入式人才培养铺出一条道路,同时为高职院校嵌入式高技能型人才培养模式提供了探索思路。
2基于嵌入式的计算机应用专业人才培养
2.1计算机应用专业现状分析
计算机应用技术专业是国内高职院校计算机系最早开设的传统专业,讲授以应用软件开发设计为培养目标,以数据库应用设计编程加软件开发方法为主线,涵盖多媒体技术和网络技术领域内容。随着it技术的发展和社会服务的专业细化,从计算机应用技术专业不断孵化出网络技术、多媒体技术、软件技术和信息管理技术专业多个细化专业方向,计算机应用技术专业学习的内容被逐渐地支解分到各专业,并在各专业中更深入更细化地专门学习训练,计算机应用技术从此有“万金油专业”的味道,意味着专业面广而不专,随着it人才竞争激烈,就业日益严峻的形势下,计算机应用技术专业面临着生存的危机,能否找到办学特色的突破口是决定能否生存的关键。
2.2探索基于嵌入式技术的新型专业方向
通过深入对行业嵌入式人才的需求分析,我们了解到市场所需人才主要为嵌入式软件设计开发和嵌入式硬件设计开发、检测维护人才。对于硬件设计人才,需要掌握较深厚的硬件基础及硬件接口方面的知识,对于计算机系的学生难度较大。结合我院的实际情况,探索我院计算机应用技术专业转入面向嵌入式系统定制和嵌入式应用软件开发助理工程师的人才培养。通过分析嵌入式职业岗位任务,整合出其典型工作任务,根据认知及职业成长规律重构行动领域,分解其知识与技能,构建专业学习领域,制定出适合我院嵌入式人才培养目标的课程体系,使专业方向从一般应用开发转入具有嵌入式定制与嵌入式应用软件开发的能力培养,增强学生对嵌入式硬件系统的应用技能,培养学生在嵌入式软件工程方面的技能,达到初级嵌入式开发人才的培养目的。
2.3课程体系与教学模式改革
依据当前我国高职教育倡导的工学结合的教育模式,以就业为导向,培养学生职业能力为目标,通过对嵌入式系统开发职业岗位的分析和工作任务的分解,遵循人的学习规律、职业成长和职业生涯发展规律,构建从简单到复杂、从新手到专家的嵌入式技术人才培养课程体系,体现嵌入式人才所需具备的专业能力、方法能力和社会能力三大关键能力的培养。计算机应用技术专业在现有软件开发技术强优势的情况下,可从调整专业课程结构,整合一体化课程,增加嵌入式人才培养所需的专业基础课程和专业核心课程入手,进行课程体系的重构。
专业基础课程的设置应考虑为学生学习专业核心课程铺垫基础的同时,还应为学生未来职业生涯发展提供宽厚的基础。但考虑到高职高效产出和时效性特点,可以整合某些it行业通用技能课程,按工学结合思想设置一体化课程。如以网页制作为主线,动态加入图像处理和Flas制作可以将原来的photoshop图像处理、Flas制作和网页三门基础课程整合为一门课程,使学生在做网页的同时,学会了图像处理和Flas制作的基本技能。可以将微机组装与计算机应用基础课程整合为一门一体化课程,通过学生对微机组装的认识,编写家庭和办公电脑配置方案,制作配置表和粗精选的报价表,再扮演推销员的演讲为主线,通过做一个完整的工作过程任务掌握相关的技能。这样既抛掉了验证性零散练习,节省了时间,同时又能使学生快速掌握行业通用技能,还为嵌入式人才所需开设专门专业基础课程如模拟与数字电路、C硬件程序设计、pCB板设计,单片机原理与应用、嵌入式系统基础等课程换出了时间。在前面专门专业基础课支撑的前提,就可以围绕培养目标增加专业核心课程,如单片机应用设计、嵌入式操作系统应用,嵌入应用软件设计、嵌入式软件工程、嵌入式产品检测等核心课程,使学生具备操作系统内核定制能力、嵌入式产品硬件测试能力、嵌入式应用程序的开发与测试能力嵌入式产品地移植能力、嵌入式产品维护维修能力以及嵌入式产品生产管理能力。
专业能力是培养学生在社会上得以就业、生存的基本能力,除此之外,还应培养学生职业生涯能够持续发展的方法能力和社会能力。方法能力是指在工作环境中所需要的工作方法和学习方法,是人基本发展能力,学生只有掌握了工作与学习的方法,才能在嵌入式系统技术快速发展中,不断获取新的技能与知识,得以保证自己的可持续发展。社会能力是指与他人交往、合作、共同生活和工作、履行社会责任的能力,主要体现为合作能力和职业素养能力。嵌入式系统的开发与测试要求开设的硬件专业课程较多,传统的硬件课程历来是以验证性实验为主,造成教学内容抽象、教学乏味,不利于学生关键能力的培养,必须通过教学模式改革来改变这种现状。
采用工学结合的教学模式,建立工作过程系统化的课程教学,是培养学生关键能力的有效途径。要切实开展工学结合的教学模式,首先要求我们教育者教育理念的改变,思想上要充分理解工学结合内涵,不能只停留在“工学”字眼上,教条地认为只有顶岗实习、到企业锻炼才是工学结合。工学结合应是因“学”而“工”,从“工”中学,“工”应该是指工作任务,学习的场所不只限于在企业、工厂,在学校教师的指导下完成工作任务同样是“工”,这样才不会因it软件行业顶岗实习困难的特殊性而影响工学结合的开展。相反,把学生拉到企业、工厂而没有教师适当的引导不叫工学结合。我们教育者只有充分理解了工学结合内涵,才不会被场地环境所困,真正能在教学上行动起来,深入思考探索如何开展工学结合,建立完整的工作过程系统化任务,真正激发学生为做而积极主动思考,从而学到知识。这样我们的课堂才能从教师“教”给学生的被动验证状态,转变为学生因“做”而需进行资讯、决策、计划、实施、检查、评估的主动状态,教师不再是“教”的身份,而是咨询顾问的身份。在这种工学结合教学方法过程中,学生不但获得了完成工作任务的专业能力,同时也获得了遇到问题如何解决的方法能力,以及在与队友交流、咨询时获得了与人交往、合作和职业素养的社会能力。
3结束语
嵌入式软件行业是整个软件体系结构中最有潜力的一个方向,计算机应用技术专业应利用自身软件开发的资源优势,抓住这个契机,及时进行专业方向调转,适应行业人才需求,探索出适合培养嵌入式系统应用技术人才的课程体系和教学模式,使之在未来嵌入式软件领域中占有一席之地,率先办出特色。
参考文献:
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[5]姜大源.学科体系的解构与行动体系的重构――职业教育课程内容序化的教育学解读[J].中国职业技术教育,2006(7):14-17.
theprofessionalneedsanalysisandinnovationexplorationofComputerapplicationtechniquemajor
Basedontheembeddedtechnique
HeXiao-yuan
(DepartmentofComputerinformationengineering,GuangdongtechnicalCollegeofwaterResourcesandelectricengineering,Guangzhou510635,China)
计算机嵌入式技术篇9
关键词：嵌入式操作系统；设备管理；设备驱动程序开发
中图分类号：tp368.1文献标识码：a文章编号：1007-9599（2013）01-0251-02
eoS常见主要有windowsembedded操作系统、嵌入式Linux操作系统、Vxworks操作系统、手机类的android操作系统、手机类ioS操作系统、uClinux系统等。eoS可以分为实时性嵌入式操作系统以及非实时性嵌入式操作系统。实时性主要是针对通信领域以及控制方面来进行的，非实时性则主要是针对消费类进行的。硬件层主要包括嵌入式处理器以及嵌入式设备，嵌入式处理器主要包括微处理器、微控制器、DSp处理器（即数字信号处理器）、嵌入式片上系统芯片等具有控制功能的硬件设备。嵌入式设备则是指除了嵌入式微处理器之外的硬件设备，主要包括用于存储功能的存储设备、用于通信连接功能的通讯设备以及显示类设备等。
2嵌入式操作系统中设备管理
eoS中设备管理主要是指对嵌入式操作系统中的嵌入式处理器（包括微处理器、微控制器、DSp处理器以及嵌入式片上系统芯片）以及嵌入式设备进行管理。嵌入式设备具体包括：Rom存储器、Ram存储器、SRamDRam存储器、FLaSH存储器、epRom存储器、嵌入式计算机与机电系统接口（如串口、以太网接口、i2C接口、USB接口以及红外接口等）、触摸屏幕、LCD显示屏幕等。嵌入式微处理器的设计是基于计算机系统的处理器进行的，主要包括powerpC、aml86/88、aRm等；嵌入式微控制器多用于工业方面的控制，实现嵌入式微控制器扩展功能的模块主要包括i/o接口、D/a与a/D转换接口等。嵌入式片上系统芯片主要包括CpU单元（中央处理器）、外部电路、外部接口、存储模块等。
对设备进行管理的目的主要有两方面：第一是通过对设备的管理使设备的利用率得到提高；第二是通过对设备的管理使得操作系统更简洁、友好，有利于操作方式简便、统一。首先关于设备的利用率，是通过中断技术、缓冲技术、通道技术以及Dma技术等对系统各种设备统一管理，可以提高i/o接口以及CpU等运行效率。
在计算机应用中，eoS的设备管理即是对计算机进行控制，本文主要从计算机控制角度介绍eoS的设备管理。计算机设备控制管理技术是一种主要作用于嵌入式计算机及机电系统接口应用中的技术，主要包括中断技术、缓冲技术、通道技术以及Dma技术等。中断技术是指在嵌入式系统中，通过中断驱动的方式对i/o接口进行管理控制，流程是检测i/o接口控制器所处状态，或出错或准备就绪、读取指令，然后向Ram写入指令，或传送完成或没有完成，没有完成便向i/o接口控制器发送一条指令；缓冲技术可以用来减少CpU与i/o接口匹配不符的矛盾，缓冲系统主要分为硬件缓冲以及软件缓冲，硬件缓冲是指用作缓冲器功能的专用寄存器，软件缓冲是指eoS中划出的用于缓冲的区域，缓冲也可分为循环缓冲、单缓冲以及双缓冲等；通道技术是指与设备控制器一起，通过通道程序实现对i/o接口的控制管理，其特点是指令中含有的信息量较大，对i/o接口的指令主要分为i/o指令和通道指令；Dma技术即直接存储器访问模式，可以进一步使CpU对i/o接口干预减少，主要包含数据预处理、传送数据、数据后处理等阶段。
3嵌入式操作系统中设备驱动程序的开发
关于eoS中设备驱动程序的开发，本文主要基于的驱动程序开发环境是虚拟仪器labview程序设计，并且涉及DSp应用以及捷联惯导系统（SinS）中陀螺仪信号的检测和分析等。
Labview是程序开发环境的一种，由美国国家仪器公司（ni公司）研发，Labview编程系统的函数库主要包括采集数据、分析数据、显示数据、存储数据、GpiB以及串口控制等。与C、Basic等开发环境相比较，Labview的不同之处在于其所使用的计算机开发语言为基于图形化编辑的G语言，其产生的驱动程序形式为框架图形式，而其他计算机语言如C语言等，大部分是基于文本格式。虚拟仪器即virtualinstrument是一种数据采集系统，它的组织依据是仪器的需求。虚拟仪器主要应用于Labview编程系统，主要依据的理论原理是DSp以及计算机数据采集。
在labview中开发设备驱动主要有三种方法：直接对端口进行读写、通过CLF（CallLibraryFunction）节点调用DLL函数，以及通过Cin节点调用由C语言编写的程序，
基于eoS中设备驱动程序开发的labview程序设计步骤主要包括：分析eoS设备驱动程序开发任务（包括分析开发最终目标、会出现的问题以及解决方案等），将虚拟仪器嵌入Labview编程系统（DSp应用以及捷联惯导系统中陀螺仪信号的检测和分析），对算法进行设计（主要包括选择程序开发过程中的算法以及详细步骤等），进行编程程序（将算法编写成为计算机G语言，并编辑、翻译、连接源程序），调试程序（对编写出来的eoS设备驱动程序进行试运行，并分析其结果，如果有不符合要求的地方，对其进行调试），记录程序设计步骤并编制说明书。
捷联惯导系统中陀螺仪信号的检测和分析主要是指对陀螺仪表等惯性元件的原始信号进行传感、测试度量、数据采集、数据分析的步骤。DSp是用数字形式对信号进行处理的技术，处理方式主要包括分析处理、滤波处理、变换处理、检测处理、解调处理、快速计算以及调试处理等。DSp设计包括预设数据以及信号指标，语言模拟，DSp硬件设计，DSp软件设计等。DSp主要应用于处理信号、处理语音、处理图像、仪器仪表信号处理、军事、医疗等方面，DSp技术也可以应用于仪器仪表的信号检测和分析中。
4、结论
本文通过对嵌入式操作系统硬件设备以及驱动程序的研究，深入浅出地阐述了嵌入式操作系统中设备的机制、类型；管理的对象、目的以及控制技术；重点介绍了虚拟仪器labview程序对设备驱动程序开发的概念、特点、通用设计方法、流程以及在航空、航天等军事惯性导航领域的应用。
参考文献：
[1]金伟正，金汤.嵌入式操作系统VisualDSp++Kernel的原理与应用[J].电气电子教学学报，2011，2：95-97.
[2]徐炎.基于DSp的嵌入式实时操作系统的设计研究[J].信息与电脑（理论版），2010，3：145-146.
计算机嵌入式技术篇10
【关键词】嵌入式移动数据库移动计算系统结构
嵌入式移动数据库技术目前已经从研究领域向广泛的应用领域发展，各种嵌入式移动数据库产品纷纷涌现。尤其是对移动数据处理和管理需求的不断提高，紧密结合各种智能设备的嵌入式移动数据库技术已经得到了学术界、工业界、军事领域、民用部门等各方面的重视，不断实用化。随着智能移动终端的普及，嵌入式移动数据库技术目前已经从研究领域逐步走向广泛的应用领域。
一、嵌入式移动数据库的发展现状
1、数据库技术一直随着计算的发展而不断进步，随着移动计算时代的到来，嵌入式操作系统对移动数据库系统的需求为数据库技术开辟了新的发展空间。嵌入式移动数据库技术目前已经从研究领域逐步走向广泛的应用领域。随着智能移动终端的普及，人们对移动数据实时处理和管理要求的不断提高，嵌入式移动数据库越来越体现出其优越性，从而被学界和业界所重视。
2、移动计算是一种新型的技术，它使得计算机或其他信息设备在没有与固定的物理连接设备相连的情况下能够传输数据。移动计算的作用在于，将有用、准确、及时的信息与中央信息系统相互作用,分担中央信息系统的计算压力,使有用、准确、及时的信息能提供给在任何时间、任何地点需要它的任何用户。所谓移动数据库是指支持移动计算环境的分布式数据库。由于移动数据库系统通常应用在诸如掌上电脑、pDa、车载设备、移动电话等嵌入式设备中，因此，它又被称为嵌入式移动数据库系统。
3、移动计算环境比传统的计算环境更为复杂和灵活。计算平台的移动性、连接的频繁断接性、网络条件的多样性、网络通讯的非对称性、系统的高伸缩性和低可靠性以及电源能力的有限性等因素对移动数据库的性能提出了相当高的要求。移动技术的发展必将对嵌入式移动数据库的发展起强大的推动作用，同时嵌入式移动数据库的发展也能促进移动计算的广泛应用。
二、嵌入式移动数据库的主要特点
嵌入式移动数据库系统的核心是嵌入式微处理器。嵌入式微处理器一般就具备以下五个特点：
1、系统内核小。由于嵌入式移动数据库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。
2、专用性强。嵌入式移动数据库系统的个性化很强，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。
3、为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入式移动数据库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。
4、高实时性的系统软件(oS)是嵌入式移动数据库软件的基本要求。而且软件要求固态存储，以提高速度；软件代码要求高质量和高可靠性。
5、嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机中，而不是存贮于磁盘等载体中。由于嵌入式系统的运算速度和存储容量仍然存在一定程度的限制，另外，由于大部分嵌入式系统必须具有较高的实时性，因此对程序的质量，特别是可靠性，有着较高的要求。系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机中，而不是存贮于磁盘等载体中。由于嵌入式系统的运算速度和存储容量仍然存在一定程度的限制，另外，由于大部分嵌入式系统必须具有较高的实时性，因此对程序的质量，特别是可靠性，有着较高的要求。
三、嵌入式移动数据库的关键技术
嵌入式移动数据库技术目前已经从研究领域向更广泛的应用领域发展，随着移动通信技术的进步和人们对移动数据处理和管理需求的不断提高，与各种智能设备紧密结合的嵌入式移动数据库技术已经得到了学术界、工业界、军事领域、民用部门等各方面的重视。人们将发现，不久的将来嵌入式移动数据库将无处不在。人们希望随时随地存取任意数据信息的愿望终将成为现实。
1、备份恢复。嵌入式数据库的备份和恢复与大型DBmS管理数据库不同，不能简单以独立的服务或类似形式进行，而要按照某种简化方式完成。
2、数据复制与缓存技术。该技术是解决移动数据库数接性的关键技术，在现有DBmS基础上进行修补以适应移动计算也采用该技术。传统的复制/缓存技术都是假设客户机和服务器之间是经常保持连接的，并基于这个前提来维护一致性。这在移动计算中是不适用的。目前，针对移动计算特点开展数据复制/缓存技术的研究最具代表性的是：J.Gray的两级复制机制、CoDa系统以及缓存失效报告广播技术等。另外，SYBaSe公司的移动数据库产品SQLanYwHeRe和SQLRemote也采用该技术来支持移动计算环境。
3、事务处理。嵌入式数据库系统中的事务处理在前端可以简单化，但在整个应用系统中，可能需要结合移动计算环境的特征进行事务处理控制。
4、数据广播。数据广播的研究可分为服务器和客户机两个方面：服务器主要考虑如何组织广播数据，即数据广播的调度；移动节点主要考虑如何利用本地缓存进一步减少查询广播数据的时间。在国内，长沙国防科技大学的周兴铭院士对数据广播进行了深入研究，提出了数据广播的多盘调度算法。
5、系统快速启动。嵌入移动设备的系统可靠性和可用性，相对于固定主机而言一般相对偏低，因此发生系统故障的概率可能大大提高。因此，在这样的计算环境或计算平台上，必须保证系统在发生软件纠错不可实现的情况下，能够通过硬件进行系统的快速启动。由于移动设备的资源限制，嵌入式移动数据库一般和应用系统集成在一起，作为整个应用系统的前端而存在，而它所管理的数据集可能是后端服务器中数据集的子集或子集的副本。
6、安全性。许多应用领域的嵌入式设备，是系统中数据管理或处理的关键设备，因此嵌入式设备上的数据库系统，对存取权限的控制较严格。同时，许多嵌入式设备具有较高的移动性、便携性和非固定的工作环境，也给嵌入式移动数据库带来了潜在的不安全因素。同时，某些数据的个人隐私性又很高，因此在防止碰撞、磁场干扰、遗失、盗窃等对个人数据安全的威胁上，还需要提供充分的安全性保证。
五、嵌入式移动数据库的方向
信息时代,数字时代使得嵌入式产品获得了巨大的发展契机,为嵌入式移动数据库市场展现了美好的前景,同时也对嵌入式生产厂商提出了新的挑战,从中我们可以看出未来嵌入式移动数据库系统的几大发展方向:
1、嵌入式移动数据库开发是一项系统工程,因此要求嵌入式系统厂商不仅要提供嵌入式软硬件系统本身,同时还需要提供强大的硬件开发工具和软件包支持。目前很多厂商已经充分考虑到这一点,在主推系统的同时,将开发环境也作为重点推广。比如三星在推广arm7,arm9芯片的同时还提供开发板和版及支持包(BSp),而windowCe在主推系统时也提供embeddedVC++作为开发工具,还有Vxworks的tonado开发环境,DeltaoS的Limda编译环境等等都是这一趋势的典型体现。当然,这也是市场竞争的结果。
2、网络化、信息化的要求随着因特网技术的成熟、带宽日益提高,使得以往单一功能的设备如电话、手机、冰箱、微波炉等功能不再单一,结构更加复杂。这就要求芯片设计厂商在芯片上集成更多的功能,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,同时增加功能接口,如USB,扩展总线类型,如CanBUS,加强对多媒体、图形等的处理,逐步实施片上系统(SoC)的概念。软件方面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。
本文给出嵌入式移动数据库的定义，描述了嵌入式移动数据库的体系结构并简单分析它的特点，然后详细分析了嵌入式移动数据库的关键技术。相信随着科技的发展，嵌入式移动数据库技术也必将给人们的生活带来更大的方便和改变。（3300字）
参考文献：
1、蕊.党群.邓先习嵌入式移动数据库系统研究[期刊论文]-福建电脑2008(9)
2、姚敏锋.张晶嵌入式移动数据库的应用研究[期刊论文]-电脑与信息技术2007(05)