基于嵌入式系統(tǒng)及其平臺(tái)下學(xué)科分工的系統(tǒng)研究

在嵌入式系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)學(xué)科要承擔(dān)起嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用平臺(tái)的構(gòu)建任務(wù)，它包括嵌入式系統(tǒng)的集成開發(fā)環(huán)境、計(jì)算機(jī)工程方法、編程語(yǔ)言、程序設(shè)計(jì)方法等內(nèi)容。

2.4 廣泛服務(wù)的電子技術(shù)學(xué)科

在嵌入式系統(tǒng)中，電子技術(shù)學(xué)科提供了最廣泛的技術(shù)服務(wù)。電子技術(shù)將微電子領(lǐng)域的集成電路設(shè)計(jì)，迅速?gòu)碾娐芳?、功能集成、技術(shù)集成發(fā)展到知識(shí)集成;為計(jì)算機(jī)學(xué)科提供嵌入式系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)技術(shù)支持;在對(duì)象學(xué)科中，廣大的應(yīng)用工程師在嵌入式軟硬件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)最廣泛的應(yīng)用。

2.5 對(duì)象學(xué)科的最終出路

對(duì)象學(xué)科是嵌入式系統(tǒng)的最終用戶學(xué)科。對(duì)象學(xué)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(gè)無限大的應(yīng)用領(lǐng)域。至今，嵌入式系統(tǒng)行家不再會(huì)回答“嵌入式系統(tǒng)用在什么地方?”這樣的問題。對(duì)于對(duì)象學(xué)科來說，嵌入式系統(tǒng)只是一個(gè)智能化的工具，對(duì)象學(xué)科要在嵌入式系統(tǒng)上構(gòu)建本領(lǐng)域的一個(gè)嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)。嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)是本學(xué)科的基礎(chǔ)理論與應(yīng)用環(huán)境、應(yīng)用要求。同時(shí)，在應(yīng)用中要不斷給微電子、集成電路設(shè)計(jì)、嵌入式計(jì)算機(jī)學(xué)科提出技術(shù)要求，以便不斷提升嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)的技術(shù)水平。

3、平臺(tái)模式下的學(xué)科分工

平臺(tái)模式是知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代產(chǎn)業(yè)、科技的基本發(fā)展模式，所有的知識(shí)創(chuàng)新與創(chuàng)新知識(shí)應(yīng)用都要走平臺(tái)化發(fā)展道路。

3.1 平臺(tái)模式的由來

平臺(tái)模式是知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的一種基本的產(chǎn)業(yè)、科技模式，是人類知識(shí)分離性規(guī)律、集成性規(guī)律發(fā)展到高級(jí)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(shí)平臺(tái)媒介下的平臺(tái)模式。只要對(duì)比上世紀(jì)60年代收音機(jī)產(chǎn)業(yè)與90年代的VCD/DVD產(chǎn)業(yè)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)一體化產(chǎn)業(yè)模式與平臺(tái)產(chǎn)業(yè)模式的本質(zhì)差異。

上世紀(jì)60年代收音機(jī)行業(yè)中的所有企業(yè)，無一例外地都承擔(dān)起從創(chuàng)意、產(chǎn)品研發(fā)、樣機(jī)設(shè)計(jì)、樣機(jī)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(shí)代，出現(xiàn)了半導(dǎo)體廠家與鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)社會(huì)化分工的產(chǎn)業(yè)模式：半導(dǎo)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(gòu)買VCD/DVD的軟硬件套件，并在半導(dǎo)體廠家的技術(shù)支持下實(shí)現(xiàn)VCD/DVD機(jī)的大批量生產(chǎn)。半導(dǎo)體廠家絕不生產(chǎn)VCD/DVD機(jī)，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(shí)平臺(tái)。以知識(shí)平臺(tái)為中心，實(shí)現(xiàn)了知識(shí)產(chǎn)業(yè)與制造產(chǎn)業(yè)的社會(huì)化分工。知識(shí)產(chǎn)業(yè)從事知識(shí)創(chuàng)新，將知識(shí)創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化為知識(shí)平臺(tái)，不從事知識(shí)成果的最終應(yīng)用;制造產(chǎn)業(yè)則在知識(shí)平臺(tái)基礎(chǔ)上完成創(chuàng)新成果的最終應(yīng)用。

3.2 嵌入式系統(tǒng)的平臺(tái)模式

按照知識(shí)的分離性發(fā)展規(guī)律，知識(shí)創(chuàng)新者不從事知識(shí)應(yīng)用，知識(shí)應(yīng)用者不需要了解創(chuàng)新知識(shí)原理;按照集成性發(fā)展規(guī)律要求，知識(shí)創(chuàng)新者應(yīng)該將創(chuàng)新知識(shí)成果集成到工具之中，轉(zhuǎn)化為知識(shí)平臺(tái)，知識(shí)應(yīng)用者應(yīng)該在知識(shí)平臺(tái)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新知識(shí)應(yīng)用。

在早期的嵌入式系統(tǒng)中，集成電路芯片(單片機(jī)和外圍電路)、開發(fā)裝置是半導(dǎo)體廠家提供給用戶的應(yīng)用平臺(tái)，對(duì)象領(lǐng)域的電子工程師在這樣的平臺(tái)上完成嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用。當(dāng)前，在四個(gè)支柱學(xué)科支持下的嵌入式系統(tǒng)，必然形成一個(gè)按平臺(tái)模式分工發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、科研生態(tài)系統(tǒng)。

對(duì)象學(xué)科領(lǐng)域是嵌入式系統(tǒng)的最終用戶，對(duì)象學(xué)科領(lǐng)域的電子技術(shù)應(yīng)用工程師應(yīng)該在一個(gè)現(xiàn)成的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

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

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

3.3 平臺(tái)模式下的學(xué)科定位與分工

由于嵌入式系統(tǒng)有四個(gè)支柱學(xué)科的跨學(xué)科特點(diǎn)，每個(gè)學(xué)科在嵌入式系統(tǒng)中都會(huì)體現(xiàn)出它的優(yōu)勢(shì)與弱勢(shì)，因此，嵌人式系統(tǒng)中有一個(gè)學(xué)科定位與交叉融合問題。“學(xué)科定位”體現(xiàn)在每個(gè)學(xué)科利用自己的學(xué)科優(yōu)勢(shì)，在自己的學(xué)科基礎(chǔ)上，介入嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展;“交叉融合”是在學(xué)科定位的基礎(chǔ)上，不斷了解其他學(xué)科對(duì)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(shí)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)最佳的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用。

由于各學(xué)科的交叉融合，每個(gè)學(xué)科的團(tuán)隊(duì)建設(shè)，應(yīng)在自身學(xué)科基礎(chǔ)上，吸收一定比例的其他學(xué)科人員。例如近年來，在集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域吸收了不少嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)人才;在高等學(xué)校計(jì)算機(jī)學(xué)院設(shè)立嵌入式系統(tǒng)專業(yè)時(shí)，引進(jìn)了許多對(duì)象領(lǐng)域中的嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用型人才。

嵌入式系統(tǒng)中四個(gè)支柱學(xué)科的定位，除了學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)的定位外，還要體現(xiàn)出在知識(shí)平臺(tái)模式中的定位。這種平臺(tái)模式的定位，是一種3+1的定位。即微電子學(xué)科、計(jì)算機(jī)學(xué)科、電子技術(shù)學(xué)科為嵌入式應(yīng)用構(gòu)筑各種類型的應(yīng)用平臺(tái)，不介入嵌入式系統(tǒng)的具體應(yīng)用;對(duì)象學(xué)科一定要在嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用平臺(tái)基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)在本學(xué)科領(lǐng)域中的產(chǎn)品化應(yīng)用，不必介入嵌入式系統(tǒng)的平臺(tái)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(yīng)該定位在計(jì)算機(jī)學(xué)科領(lǐng)域，但是要構(gòu)建一個(gè)優(yōu)秀的嵌入式操作系統(tǒng)，必須了解嵌入式的應(yīng)用特點(diǎn)與應(yīng)用環(huán)境，同時(shí)能夠預(yù)見未來的MCU芯片中的固件化趨勢(shì);在對(duì)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(yīng)用界面;微電子技術(shù)專家要了解嵌入式操作系統(tǒng)與應(yīng)用軟件特點(diǎn)，以便芯片技術(shù)到達(dá)一定階段后，納入集成電路設(shè)計(jì)中。