基于嵌入式系統及其平臺下學(xué)科分工的系統研究

在嵌入式系統中，計算機學(xué)科要承擔起嵌入式系統應用平臺的構建任務(wù)，它包括嵌入式系統的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境、計算機工程方法、編程語(yǔ)言、程序設計方法等內容。

2.4 廣泛服務(wù)的電子技術(shù)學(xué)科

在嵌入式系統中，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(xué)科提供嵌入式系統的硬件設計技術(shù)支持;在對象學(xué)科中，廣大的應用工程師在嵌入式軟硬件平臺上實(shí)現最廣泛的應用。

2.5 對象學(xué)科的最終出路

對象學(xué)科是嵌入式系統的最終用戶(hù)學(xué)科。對象學(xué)科幾乎囊括了所有的科技領(lǐng)域，形成了嵌入式系統一個(gè)無(wú)限大的應用領(lǐng)域。至今，嵌入式系統行家不再會(huì )回答“嵌入式系統用在什么地方?”這樣的問(wèn)題。對于對象學(xué)科來(lái)說(shuō)，嵌入式系統只是一個(gè)智能化的工具，對象學(xué)科要在嵌入式系統上構建本領(lǐng)域的一個(gè)嵌入式應用系統。嵌入式應用系統的技術(shù)基礎是本學(xué)科的基礎理論與應用環(huán)境、應用要求。同時(shí)，在應用中要不斷給微電子、集成電路設計、嵌入式計算機學(xué)科提出技術(shù)要求，以便不斷提升嵌入式系統平臺的技術(shù)水平。

3、平臺模式下的學(xué)科分工

平臺模式是知識經(jīng)濟時(shí)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(lái)

平臺模式是知識經(jīng)濟時(shí)代的一種基本的產(chǎn)業(yè)、科技模式，是人類(lèi)知識分離性規律、集成性規律發(fā)展到高級階段上的必然現象。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(huì )發(fā)現一體化產(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(wú)一例外地都承擔起從創(chuàng )意、產(chǎn)品研發(fā)、樣機設計、樣機生產(chǎn)、批量投產(chǎn)的全過(guò)程，遵循著(zhù)封閉的一體化產(chǎn)業(yè)模式。到了90年代的VCD/DVD時(shí)代，出現了半導體廠(chǎng)家與鄉鎮企業(yè)社會(huì )化分工的產(chǎn)業(yè)模式：半導體廠(chǎng)家將VCD/DVD創(chuàng )意轉化成VCD/DVD的軟硬件套件，鄉鎮企業(yè)購買(mǎi)VCD/DVD的軟硬件套件，并在半導體廠(chǎng)家的技術(shù)支持下實(shí)現VCD/DVD機的大批量生產(chǎn)。半導體廠(chǎng)家絕不生產(chǎn)VCD/DVD機，鄉鎮企業(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(shí)現了知識產(chǎn)業(yè)與制造產(chǎn)業(yè)的社會(huì )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)則在知識平臺基礎上完成創(chuàng )新成果的最終應用。

3.2 嵌入式系統的平臺模式

按照知識的分離性發(fā)展規律，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，轉化為知識平臺，知識應用者應該在知識平臺基礎上實(shí)現創(chuàng )新知識應用。

在早期的嵌入式系統中，集成電路芯片(單片機和外圍電路)、開(kāi)發(fā)裝置是半導體廠(chǎng)家提供給用戶(hù)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的應用。當前，在四個(gè)支柱學(xué)科支持下的嵌入式系統，必然形成一個(gè)按平臺模式分工發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、科研生態(tài)系統。

對象學(xué)科領(lǐng)域是嵌入式系統的最終用戶(hù)，對象學(xué)科領(lǐng)域的電子技術(shù)應用工程師應該在一個(gè)現成的嵌入式系統平臺上實(shí)現嵌入式應用系統設計。

微電子學(xué)科、嵌入式計算機學(xué)科、電子技術(shù)學(xué)科(非對象學(xué)科領(lǐng)域中的應用工程師)不是嵌入式系統最終用戶(hù)，這些學(xué)科的重要任務(wù)是將創(chuàng )新科技成果轉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(jìn)的MCU、外圍芯片、SoC等IC平臺;嵌入式計算機學(xué)科提供集成開(kāi)發(fā)環(huán)境、編程語(yǔ)言、算法、計算機工程方法平臺;電子工程師與微電子設計、嵌入式計算機學(xué)科、OEM廠(chǎng)家配合，完成嵌入式系統的產(chǎn)品平臺，以及產(chǎn)品平臺的技術(shù)服務(wù)。

從平臺觀(guān)念出發(fā)，一個(gè)優(yōu)秀的嵌入式系統產(chǎn)品，必須在一個(gè)優(yōu)秀的嵌入式系統平臺基礎上開(kāi)發(fā)。

3.3 平臺模式下的學(xué)科定位與分工

由于嵌入式系統有四個(gè)支柱學(xué)科的跨學(xué)科特點(diǎn)，每個(gè)學(xué)科在嵌入式系統中都會(huì )體現出它的優(yōu)勢與弱勢，因此，嵌人式系統中有一個(gè)學(xué)科定位與交叉融合問(wèn)題。“學(xué)科定位”體現在每個(gè)學(xué)科利用自己的學(xué)科優(yōu)勢，在自己的學(xué)科基礎上，介入嵌入式系統的發(fā)展;“交叉融合”是在學(xué)科定位的基礎上，不斷了解其他學(xué)科對嵌入式系統的技術(shù)發(fā)展要求，以便為嵌入式系統構筑最佳的知識平臺，實(shí)現最佳的嵌入式系統應用。

由于各學(xué)科的交叉融合，每個(gè)學(xué)科的團隊建設，應在自身學(xué)科基礎上，吸收一定比例的其他學(xué)科人員。例如近年來(lái)，在集成電路設計領(lǐng)域吸收了不少嵌入式應用系統設計人才;在高等學(xué)校計算機學(xué)院設立嵌入式系統專(zhuān)業(yè)時(shí)，引進(jìn)了許多對象領(lǐng)域中的嵌入式系統的應用型人才。

嵌入式系統中四個(gè)支柱學(xué)科的定位，除了學(xué)科知識結構的定位外，還要體現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(xué)科、計算機學(xué)科、電子技術(shù)學(xué)科為嵌入式應用構筑各種類(lèi)型的應用平臺，不介入嵌入式系統的具體應用;對象學(xué)科一定要在嵌入式系統應用平臺基礎上，實(shí)現嵌入式系統在本學(xué)科領(lǐng)域中的產(chǎn)品化應用，不必介入嵌入式系統的平臺構建。例如，就嵌入式操作系統而言，操作系統的構建應該定位在計算機學(xué)科領(lǐng)域，但是要構建一個(gè)優(yōu)秀的嵌入式操作系統，必須了解嵌入式的應用特點(diǎn)與應用環(huán)境，同時(shí)能夠預見(jiàn)未來(lái)的MCU芯片中的固件化趨勢;在對象領(lǐng)域中，把操作系統視為工具，只須了解操作系統性能與應用界面;微電子技術(shù)專(zhuān)家要了解嵌入式操作系統與應用軟件特點(diǎn)，以便芯片技術(shù)到達一定階段后，納入集成電路設計中。