基于嵌入式系統(tǒng)及其平臺下學科分工的系統(tǒng)研究

在嵌入式系統(tǒng)中，計算機學科要承擔起嵌入式系統(tǒng)應用平臺的構(gòu)建任務，它包括嵌入式系統(tǒng)的集成開發(fā)環(huán)境、計算機工程方法、編程語言、程序設(shè)計方法等內(nèi)容。

2.4 廣泛服務的電子技術(shù)學科

在嵌入式系統(tǒng)中，電子技術(shù)學科提供了最廣泛的技術(shù)服務。電子技術(shù)將微電子領(lǐng)域的集成電路設(shè)計，迅速從電路集成、功能集成、技術(shù)集成發(fā)展到知識集成;為計算機學科提供嵌入式系統(tǒng)的硬件設(shè)計技術(shù)支持;在對象學科中，廣大的應用工程師在嵌入式軟硬件平臺上實現(xiàn)最廣泛的應用。

2.5 對象學科的最終出路

對象學科是嵌入式系統(tǒng)的最終用戶學科。對象學科幾乎囊括了所有的科技領(lǐng)域，形成了嵌入式系統(tǒng)一個無限大的應用領(lǐng)域。至今，嵌入式系統(tǒng)行家不再會回答“嵌入式系統(tǒng)用在什么地方?”這樣的問題。對于對象學科來說，嵌入式系統(tǒng)只是一個智能化的工具，對象學科要在嵌入式系統(tǒng)上構(gòu)建本領(lǐng)域的一個嵌入式應用系統(tǒng)。嵌入式應用系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)是本學科的基礎(chǔ)理論與應用環(huán)境、應用要求。同時，在應用中要不斷給微電子、集成電路設(shè)計、嵌入式計算機學科提出技術(shù)要求，以便不斷提升嵌入式系統(tǒng)平臺的技術(shù)水平。

3、平臺模式下的學科分工

平臺模式是知識經(jīng)濟時代產(chǎn)業(yè)、科技的基本發(fā)展模式，所有的知識創(chuàng)新與創(chuàng)新知識應用都要走平臺化發(fā)展道路。

3.1 平臺模式的由來

平臺模式是知識經(jīng)濟時代的一種基本的產(chǎn)業(yè)、科技模式，是人類知識分離性規(guī)律、集成性規(guī)律發(fā)展到高級階段上的必然現(xiàn)象。它將一體化的產(chǎn)業(yè)、科技模式變革為知識平臺媒介下的平臺模式。只要對比上世紀60年代收音機產(chǎn)業(yè)與90年代的VCD/DVD產(chǎn)業(yè)，就會發(fā)現(xiàn)一體化產(chǎn)業(yè)模式與平臺產(chǎn)業(yè)模式的本質(zhì)差異。

上世紀60年代收音機行業(yè)中的所有企業(yè)，無一例外地都承擔起從創(chuàng)意、產(chǎn)品研發(fā)、樣機設(shè)計、樣機生產(chǎn)、批量投產(chǎn)的全過程，遵循著封閉的一體化產(chǎn)業(yè)模式。到了90年代的VCD/DVD時代，出現(xiàn)了半導體廠家與鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)社會化分工的產(chǎn)業(yè)模式：半導體廠家將VCD/DVD創(chuàng)意轉(zhuǎn)化成VCD/DVD的軟硬件套件，鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)購買VCD/DVD的軟硬件套件，并在半導體廠家的技術(shù)支持下實現(xiàn)VCD/DVD機的大批量生產(chǎn)。半導體廠家絕不生產(chǎn)VCD/DVD機，鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)絕不從事VCD/DVD的技術(shù)研究。VCD/DVD的軟硬件套件就是VCD/DVD技術(shù)的知識平臺。以知識平臺為中心，實現(xiàn)了知識產(chǎn)業(yè)與制造產(chǎn)業(yè)的社會化分工。知識產(chǎn)業(yè)從事知識創(chuàng)新，將知識創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化為知識平臺，不從事知識成果的最終應用;制造產(chǎn)業(yè)則在知識平臺基礎(chǔ)上完成創(chuàng)新成果的最終應用。

3.2 嵌入式系統(tǒng)的平臺模式

按照知識的分離性發(fā)展規(guī)律，知識創(chuàng)新者不從事知識應用，知識應用者不需要了解創(chuàng)新知識原理;按照集成性發(fā)展規(guī)律要求，知識創(chuàng)新者應該將創(chuàng)新知識成果集成到工具之中，轉(zhuǎn)化為知識平臺，知識應用者應該在知識平臺基礎(chǔ)上實現(xiàn)創(chuàng)新知識應用。

在早期的嵌入式系統(tǒng)中，集成電路芯片(單片機和外圍電路)、開發(fā)裝置是半導體廠家提供給用戶的應用平臺，對象領(lǐng)域的電子工程師在這樣的平臺上完成嵌入式系統(tǒng)的應用。當前，在四個支柱學科支持下的嵌入式系統(tǒng)，必然形成一個按平臺模式分工發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、科研生態(tài)系統(tǒng)。

對象學科領(lǐng)域是嵌入式系統(tǒng)的最終用戶，對象學科領(lǐng)域的電子技術(shù)應用工程師應該在一個現(xiàn)成的嵌入式系統(tǒng)平臺上實現(xiàn)嵌入式應用系統(tǒng)設(shè)計。

微電子學科、嵌入式計算機學科、電子技術(shù)學科(非對象學科領(lǐng)域中的應用工程師)不是嵌入式系統(tǒng)最終用戶，這些學科的重要任務是將創(chuàng)新科技成果轉(zhuǎn)化成形形色色的知識平臺，如微電子領(lǐng)域的集成電路提供先進的MCU、外圍芯片、SoC等IC平臺;嵌入式計算機學科提供集成開發(fā)環(huán)境、編程語言、算法、計算機工程方法平臺;電子工程師與微電子設(shè)計、嵌入式計算機學科、OEM廠家配合，完成嵌入式系統(tǒng)的產(chǎn)品平臺，以及產(chǎn)品平臺的技術(shù)服務。

從平臺觀念出發(fā)，一個優(yōu)秀的嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品，必須在一個優(yōu)秀的嵌入式系統(tǒng)平臺基礎(chǔ)上開發(fā)。

3.3 平臺模式下的學科定位與分工

由于嵌入式系統(tǒng)有四個支柱學科的跨學科特點，每個學科在嵌入式系統(tǒng)中都會體現(xiàn)出它的優(yōu)勢與弱勢，因此，嵌人式系統(tǒng)中有一個學科定位與交叉融合問題。“學科定位”體現(xiàn)在每個學科利用自己的學科優(yōu)勢，在自己的學科基礎(chǔ)上，介入嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展;“交叉融合”是在學科定位的基礎(chǔ)上，不斷了解其他學科對嵌入式系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展要求，以便為嵌入式系統(tǒng)構(gòu)筑最佳的知識平臺，實現(xiàn)最佳的嵌入式系統(tǒng)應用。

由于各學科的交叉融合，每個學科的團隊建設(shè)，應在自身學科基礎(chǔ)上，吸收一定比例的其他學科人員。例如近年來，在集成電路設(shè)計領(lǐng)域吸收了不少嵌入式應用系統(tǒng)設(shè)計人才;在高等學校計算機學院設(shè)立嵌入式系統(tǒng)專業(yè)時，引進了許多對象領(lǐng)域中的嵌入式系統(tǒng)的應用型人才。

嵌入式系統(tǒng)中四個支柱學科的定位，除了學科知識結(jié)構(gòu)的定位外，還要體現(xiàn)出在知識平臺模式中的定位。這種平臺模式的定位，是一種3+1的定位。即微電子學科、計算機學科、電子技術(shù)學科為嵌入式應用構(gòu)筑各種類型的應用平臺，不介入嵌入式系統(tǒng)的具體應用;對象學科一定要在嵌入式系統(tǒng)應用平臺基礎(chǔ)上，實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)在本學科領(lǐng)域中的產(chǎn)品化應用，不必介入嵌入式系統(tǒng)的平臺構(gòu)建。例如，就嵌入式操作系統(tǒng)而言，操作系統(tǒng)的構(gòu)建應該定位在計算機學科領(lǐng)域，但是要構(gòu)建一個優(yōu)秀的嵌入式操作系統(tǒng)，必須了解嵌入式的應用特點與應用環(huán)境，同時能夠預見未來的MCU芯片中的固件化趨勢;在對象領(lǐng)域中，把操作系統(tǒng)視為工具，只須了解操作系統(tǒng)性能與應用界面;微電子技術(shù)專家要了解嵌入式操作系統(tǒng)與應用軟件特點，以便芯片技術(shù)到達一定階段后，納入集成電路設(shè)計中。