时间：2023-06-07 15:58:20
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【关键词】嵌入式产品制作实践；目标定位；教学理念；模式方法
一、嵌入式产品制作实践课程目标与定位
通过本课程的学习与训练，学生能够掌握嵌入式产品的制作工艺，能够具备制作出合乎要求、完成指定动作的产品模型的能力，并能够掌握模型动作的程序设计思路，为更深入的产品制作设计与开发打下基础。
1.课程目标
（1）知识目标
掌握Keil C程序软件的应用与设置；掌握产品设计与制作基本原则；掌握不同材料的选用方法；熟悉汇编和C51编程方法；掌握参数配置处理方法。
（2）能力目标
能够灵活运用C语言程序设计与其它工具软件；能够结合产品制作要求绘制建模图；能够应用产品要求搭建硬件平台与电路测试；能够利用程序设计进行动作处理。
（3）素质目标
培养沟通能力；培养自学与钻研能力；培养环保、节约意识；锻炼团队协调能力；锻炼实践动手操作能力。
2.课程定位
本课程是电子信息学院计算机应用技术人才培养方案嵌入式技术应用方向一门重要的专业技术课，课程开设的目的是作为嵌入式技术应用专业方向学生所学知识与技能的综合应用能力，并通过产品的功能进行直观展示。其前应学习的课程有：电工电子技术、C语言程序设计、单片机技术应用、嵌入式操作系统UC/OS、Linux、Windows CE嵌入式操作系统。
二、课程设计理念
本课程的任务是要让学习过嵌入式技术应用的学生都能够以教育机器人制作为工程对象，让他们在开发自己的教育机器人过程中学习和掌握单片机的基本原理与应用系统的开发技能，用C51编程实现机器人基本智能的展示，教学和学习过程充满挑战和兴趣，大大提高学习效率，同时在学习和实践的过程中，还可以培养学生的系统世界观和方法论。
1.关注学生的素质发展，着力提高学生的多元素养。
2.注重学生创造潜能的开发，加强学生实践能力的培养。
3.立足科学、技术、社会的视野，加强人文素养的教育。
4.紧密联系学生生活实际，努力反映先进技术。
5.丰富学生的学习过程，倡导学习方式的多样化。
三、嵌入式产品制作实践课程教学内容：
1.教学内容选取依据
采取了“以项目引导学习过程”的结构形式，注重培养和训练学生的嵌入式产品制作和面向应用的编程能力。在内容安排上，以简易机器人制作项目作为主线，贯穿了全部学习内容，使教学目标明确、脉络清晰，同时也使同学们能体会项目设计与制作的全过程，加深对“技术与设计”的思想和方法的理解。
贯穿教学过程的“探究尝试”、“实践活动”、“活动延伸”与理论知识有机地融为一体，完美地体现了“师生互动”、“在探究中学习”的教学理念，特别有利于培养学生的实践能力和开发其创造潜能。
2.教学具体内容安排
C51单片机程序下载与测试，输出接口与伺服电机控制，巡航控制，I/O接口与机器人触觉导航，51 I/O接口与红外线导航，机器人的距离检测，机器人中UART的应用，LCD应用编程与产品集成技术，多传感器智能机器人的设计。
四、嵌入式产品制作实践教学模式与方法
1.教材编写
建议选用教育部高等学校“十一五”规划教材，同时也可以由一线教师与行业专家依据本课程标准编写教材，基本要求为：
（1）教材依据本课程内容标准编写教材，将知识学习与能力培养紧密结合。
（2）教材以体现训练项目导入、工作任务目标达成，为课程设计主体思想。
（3）教材内容注重能力培养，并体现任务驱动，要以学生为教学主体，灵活多样设计任务，创立真实情境，引导学生进行观察、调研、创意、制作等活动。着重培养学生的分析判断与表现能力，为学生完整地再现基于机器人工程对象的实践展开制作。
（4）教材编写的体例和呈现方式尽量考虑岗位需求和学生的认知水平，强调实用和够用原则，以方便教学。
（5）教材应图文并茂，引用图片清晰精美，文字语言深入浅出。
（6）教材内容贯彻与时俱进的原则，借鉴国内外最新的研究成果，及时更新教学内容。案例设计注意典型性、时代性与可操作性。
2.教学模式
遵循“工学结合、行动导向”及“教、学、做”一体化模式，在教学过程中将教学内容、教学资源、教学环境、教学方式、教学进程重新进行有机的整合和序化。通过第二课堂的锻炼，培养学生利用机器人操作及维护资料和设备对机器人进行操作调试的能力、利用所学知识。通过第二课堂的锻炼，培养学生实践创新能力。
3.教学方法
实行任务导入、项目工作的新型教育模式，采用以启发式、案例分析、实例制作为主体的教学方法。选择目标明确、现实可行、有教育意义和典型性的工作任务为载体，在完成工作任务的过程中，实现能力培养目标。加强与深圳欧鹏等企业合作，以项目和工作任务为导向设计课程内容，强化学校与企业的互动，通过对接加强与企业的沟通与协作，努力为学生在企业展示自我、施展才干搭建平台，增强校企合作、共生共赢的依存和关联度。
4.教学手段
采取项目教学，以工作任务为出发点来激发学生的学习兴趣，教学过程中要注重创设教育情境，采取“教学做”一体化的教学模式，要充分利用挂图、投影、多媒体等现代化手段。
5.课程资源的开发与利用
课程资源是指依据课程性质开发的各种教学材料以及本课程可以利用的各种教学资源、工具和场所，它主要包括：（1）主辅教材、教学PPT、案例分析；（2）优秀产品模型设计案例库（优秀学生作品、优秀案例等）。
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。
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
关键词：安全处理器；防入侵；安全性；嵌入式系统
新闻总是乐于报道安全系统遭到攻击的事件：操作系统漏洞、非法入侵政府网络、笔记本电脑的信用卡帐户信息被窃等等。安全性不仅仅涉及到笔记本电脑和服务器，嵌入式领域也越来越关注安全性问题，例如交通灯、家庭安全系统、烟雾探测器、ATM、收银机等，由此看来，风险无处不在。
嵌入式系统需要安全保护的原因有多种，某些应用中，政府部门需要对敏感数据进行保护，例如：病历、信用卡信息等。有时还会对销售流程进行安全保护，例如，公司可能以低于成本价出售打印机，通过打印机耗材的高利润进行补偿。利用安全技术可以鉴别耗材的真伪，避免使用第三方的假冒产品。某些情况下，安全技术被用来保护知识产权，嵌入式设备中可能包含极具创新的算法，制成成品后，为了保护来之不易的产品设计，需要增加安全性，以防止盗版。
安全性设计是一个折中的过程－理想的安全产品设计将耗资无限，而不具备安全保护的设计则不需要任何安全功能的花费。每种特定应用都必须确定所要求的安全等级，具体了解安全系统需要保护什么?
加密安全吗?
选择合适的加密工具对于通讯架构来说至关重要，应选择公共算法，应用较为普遍的算法包括：DES、RSA或DSA。许多人认为选择一个模糊的私有算法会更安全，实际情况并非如此，公开算法已经经过学术界、政府机构和业内专家的评估。私有算法看起来安全，而且也经过一位收取一定费用的专家的评审，但是，如何保证事物背后的安全性，如何保证评审人员的可信度?另外，私有算法还可能需要支付许可权费用、版权费用等，限制今后的选择权。
尽管加密技术对于嵌入式系统的安全性来说至关重要，但这只是一个方面。假设现实世界场景中，两个人通过相互传递编码信息进行交流。攻击者可能窃取此信息，如果信息编码所采用的加密技术可靠，这种攻击将是无效的。有胆量的攻击者可能会直接对人进行攻击。与破解加密信息相比，强迫参与者泄漏通讯密码会更加容易。
这个例子对于嵌入式应用非常形象，例如ATM与银行之间的加密通信。试图破译传输线上的加密PIN数据几乎是不可能的，有些攻击者可能认为攻击ATM机更有效。攻击者可能会在夜深人静时打开ATM。在一系列攻击后获取ATM与银行通信的密钥。然后，攻击者将ATM恢复原位后离开。这种情况下，对传输线的监测使攻击人员获取了密钥，可以解密所有帐号和PIN数据。
值得庆幸的是，目前的ATM具备强大的物理层和逻辑安全技术的保护。当然，上述例子也提出了以下几个安全性问题：
・加密技术只提供一层保护，不能完全阻止攻击者的行为。
・贮存在ATM机中最有价值的东西是密钥，而非账号、PIN数据或现金。
・一个安全的嵌入式设备必须在遭受攻击时有所反应，擦除有价值的密钥。
对嵌入式系统的攻击
攻击者通过什么途径得到ATM的密钥呢?
攻击着可能从最简单的操作开始，假如密钥存储在外部存储器，攻击者只需简单地访问地址和数据总线窃取密钥。即使密钥没有连续存放在存储器内，攻击者仍然可以破解外部代码，确定哪个存储器包含有密码。引导装入、调试和测量状态下都是遭受简单攻击的薄弱环节。这些工作状态通常允许对微处理器内存和寄存器读/写操作。即使这些状态的文件不公开，对于有着广泛社交经验的工程师来说，通过微处理器厂商的雇员来获取这些信息也是轻而易举的事情。
尝试了简单的攻击手段后，如果没有达到目的的话，攻击者还会采取更为诡异的手段。从简单的时序和功率分析中观察加密操作的时序和功率消耗。对于设计不理想的加密过程可能会在处理密钥1时比处理O时消耗更多的时间和功率，这为攻击者提供了足够的信息，使其推算出密钥。如果这种简单的分析手段不起作用，攻击者便会使用差分能量分析(DPA)技术。差分能量分析是一种统计攻击方法，通过采集上千次运行时的能量损耗数据，最终，从功率脉冲信号中获取密码。虽然这种方法耗时，但可以自动操作。此外，攻击者还可能采用故障注入攻击，使微处理器运行在工作范围以外的条件下，从而产生故障信息，导致密码泄漏。攻击者也可能试图拆除微处理器的塑料封装，用微探针分析密码数据。内存具有规则的结构，很容易在硅片中识别出来，利用微探针设备可以很容易地对此操作。
面对上述种种攻击，工程师必须采取适当的措施为嵌入式系统提供有效防护。
防攻击措施
在高安全性应用中需要具有唯一的质询，单一品牌的处理器。安全微处理器，例如Dallas Semiconductor的DS5250，能够满足最高安全级别的设计需求。
优秀的安全处理器非常注重密钥保护，使用非易失电池备份SRAM储存敏感信息。这种SRAM应该采用定制的可归零或瞬间擦除的存储器，一旦检测到篡改操作时即刻擦除存储器内容。利用连续工作的传感器或有电池供电的时钟检测篡改事件(例如温度攻击、电压攻击或微探针攻击)。这种安全监测可以确保攻击者利用外部时钟控制时无法阻止清零过程。使用片上存储器，攻击者无法窃取器件内部传输的密钥。另外，假如对器件实施物理攻击，密钥会被立刻擦除。
为了确保攻击者无法控制内存总线、插入可能窃取密钥的指令，安全处理器对外部存储器总线进行加密，并对程序存储器提供完整性监测，密钥随机产生，每个器件不同，这种加密方法确保攻击者无法复制或窃取产品设计，提供有效的知识产权保护。假如攻击者试图插入随机指令，完整性检查就会报告检测错误，认为侦测到篡改事件。
安全处理器同样配备了硬件加密加速器，可以在纳秒级(而不是毫秒级)时间内执行三DES算法。另外，硬件加速器设计运行在固定数量的时钟周期，不管密钥内容如何，都会消耗同样的能量。随机数生成器也能够把一系列虚假的执行周期添加到加密算法的头部和尾部，禁止功率时序分析。
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。
三年以上工作经验|男|25岁（1991年2月8日）
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
2009/12 大学英语四级
关键词 嵌入式系统 嵌入式CPU 嵌入式操作系统 消费类电子产品
中图分类号：TP273 文献标识码：A
嵌入式计算系统在一般情况下不运用在通用计算机，我们通常所说的固件就是在运行中固化的软件，用户最终是很难或者根本不可能改变固件，操作系统和应用软件集成到计算机的硬件系统中，形成系统的应用软件和系统硬件集成。嵌入式系统软件具有代码少，高度自动化，响应快等特点，特别是适合于实时和多任务处理的情况下。相比与通用计算机系统，嵌入式系统的低功耗，高可靠性，功能强大，性能价格比高，实时，多任务处理，占用空间小，效率高，应用程序特定，可灵活定制就非常占据优势。
1 嵌入式系统中的应用现状
就目前而言，中国嵌入式系统市场进入快速增长期。在过去几年和未来几年，为几乎所有的电子设备的嵌入式系统的发展注入了新的活力，由速发展的互联网趋势和微处理器以廉价的形式出现使嵌入式系统在我们日常的生活中形成一个更大的应用领域。中国嵌入式系统的主要客户集中在消费电子，通信，医疗，安防等行业。中国目前的嵌入式系统市场，几大热点应用领域包括：汽车和电力系统的电源管理，高清晰度数字电视和数字机顶盒，智能手机与智能工业设备，终端和联网能力。嵌入式工业设备将融入更多的智能功能，如通信和网络，并在汽车电子市场，医疗电子市场，机械和电子产品市场，视频电子市场和数码电子产品市场已越来越广泛的应用。
1.1 消费类电子产品
环球资源2004年联合研究，这项报告显示，在亚太地区的嵌入式系统最迫切的需求行业是消费电子行业。近年来FPGA技术的飞速发展和广泛的应用程序和嵌入式消费类电子产品。全球数字和高清晰度广播和电视传输标准，游戏和多媒体娱乐系统，液晶和等离子显示技术，家庭DVR和DVD-W技术，汽车驾驶室娱乐系统和GPS导航系统，信息，通信和安全系统及其他持续上升的需求和应用，标志着前者在消费类电子产品是普遍深入人们的生活。
1.2 汽车和动力系统，智能电源管理技术
随着搭载CPU的汽车电子设备要求电源电压变得更加多样化，需要更低的电压和更强大的功能，电源管理也变得越来越重要，电源管理的要求也在不断变化。汽车电子设备变得更大，屏幕分辨率变高，但在同一时间，其规模要小得多。所有这些新的应用程序将需要高集成度，高性能，高效率的电源管理。车载电源延长便携式设备的电池寿命，它也需要设法消除自动开关电源敏感电路的干扰。电力系统，变电站点多面广，以及减员增效适应现代管理要求的，有很大一部分的无人值守变电站，同时也为基于嵌入式Web服务器的配置管理技术的设备提供了良好的条件。可以大大减少劳动力，设备运行，设备管理，及时了解变电站运行信息，设备故障的处理也更迅速和有效。随着国家电网的发展，基于嵌入式Web服务器设备的维护比基于传统的拨号远程维护方法更有利。
1.3 工业控制嵌入式设备
全球各行业各领域迅速发展时，在中国工业控制领域，医疗电子市场，与国民生产总值，机械和电子产品市场，视频和数码电子产品市场的电子产品市场，航空航天，运输相关的嵌入式应用程序也快速增长起来。近年来，嵌入式网络解决方案，已经发生了重大的变化：首先是小设备，如手持式扫描仪；其次是具有更高的网络传输速度和便携无线功能要求；需求再度降低功耗；最后需要进行数据安全和加密。
2 嵌入式系统的发展趋势
（1）根据行业和领域不同的发展阶段来看，嵌入式应用软件开发时需要对此进行配套相同能力的开发工具和操作系统支持。随着互联网技术的日趋成熟，随着带宽的增加，ICP和ASP提供的信息内容在互联网上越来越丰富，形式多样的应用项目。在为了满足应用程序升级功能，设计师不仅需要越发强大的嵌入式处理器，如32，64R工人SC芯片或信号处理器DSP增强处理能力；还需要采用实时多任务编程技术和交叉开发工具技术来控制嵌入式系统功能的复杂性，从而达到简化设计应用程序，以此来确保软件的质量和缩短软件的开发周期。
（2）网络发展已经成为一个必然的趋势，以满足嵌入式的分布式处理架构和应用程序的访问，在二十一世纪的需要配备标准要求的嵌入式系统中，一个或多个网络通信接口。外部网络的要求，配备必要的通信接口，相应的需要TCP/IP协议套件的软件支持，还需要提供相应的通信网络协议软件和物理层驱动软件的嵌入式设备。
（3）嵌入式产品设计师在设计时要考虑到嵌入式系统支持小型电子设备体积小，微功耗，成本低等性能，内存容量的限制和复用接口芯片。因此，设计嵌入式产品需要经验丰富的软件人才，也需要发展先进的嵌入式软件技术，如Java，Web和WAP等等。
参考文献
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。
关键词：嵌入式系统；ARM技术；应用领域
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.
[2]何立民.嵌入式相关学科与人才培养[J].北京顶嵌嵌入式培训录音,2010,02.
