嵌入式學(xué)習(xí)辦法_嵌入式系統(tǒng)的知識(shí)平臺(tái)與平臺(tái)模式

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嵌入式學(xué)習(xí)辦法_嵌入式系統(tǒng)的知識(shí)平臺(tái)與平臺(tái)模式,   

當(dāng)前，嵌入式系統(tǒng)已進(jìn)入一個(gè)知識(shí)平臺(tái)應(yīng)用時(shí)代。即知識(shí)創(chuàng)新者將創(chuàng)新知識(shí)成果轉(zhuǎn)化為知識(shí)平臺(tái)，知識(shí)應(yīng)用者在知識(shí)平臺(tái)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新知識(shí)的傻瓜化應(yīng)用。

1 嵌入式系統(tǒng)中的平臺(tái)現(xiàn)象

1.1 知識(shí)發(fā)展中的平臺(tái)化趨勢

人類知識(shí)總是遵循著平臺(tái)化發(fā)展趨勢。平臺(tái)化趨勢是指隨著知識(shí)發(fā)展，人類總是要將知識(shí)成果集成到工具中，人們使用工具時(shí)，不必了解知識(shí)成果原理，就能實(shí)現(xiàn)知識(shí)成果的應(yīng)用。從知識(shí)學(xué)角度看來，這些工具就是集成了知識(shí)成果的知識(shí)平臺(tái)。

例如，當(dāng)沒有數(shù)值計(jì)算工具時(shí)，人們必須通曉數(shù)值計(jì)算原理，用心算或用筆在紙上進(jìn)行數(shù)值計(jì)算;有了算盤后，人們只要通曉珠算規(guī)則，不必深入了解數(shù)值計(jì)算原理就能進(jìn)行數(shù)值計(jì)算;電子計(jì)算器出現(xiàn)后，人們進(jìn)行數(shù)值計(jì)算（甚至函數(shù)計(jì)算）時(shí)，只要給出計(jì)算要求就能獲得計(jì)算結(jié)果。借助電子計(jì)算器，任何傻瓜都能實(shí)現(xiàn)過去依靠專家才能實(shí)現(xiàn)的數(shù)值計(jì)算知識(shí)行為。

由于這些工具中集成了知識(shí)成果與知識(shí)行為，使用者不必掌握知識(shí)成果（如數(shù)值計(jì)算原理），就能實(shí)現(xiàn)知識(shí)行為（如數(shù)值計(jì)算行為），這就是知識(shí)平臺(tái)的平臺(tái)效應(yīng)。

算盤中集成了數(shù)值計(jì)算的珠算方法成果，減輕了人類的腦力勞動(dòng);電子計(jì)算器不僅集成了數(shù)值計(jì)算原理、計(jì)算方法，還集成了數(shù)值計(jì)算的運(yùn)算過程（數(shù)值計(jì)算的知識(shí)行為），完全替代了人類數(shù)值計(jì)算的腦力勞動(dòng)。可以看出，人類誕生后，知識(shí)發(fā)展的總趨勢是不斷將認(rèn)識(shí)成果、知識(shí)行為集成到工具中，用工具來替代人的腦力勞動(dòng)。

1.2 嵌入式系統(tǒng)的知識(shí)平臺(tái)現(xiàn)象

在嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域，無論是產(chǎn)業(yè)部門、科學(xué)研究領(lǐng)域還是日常生活中，充滿了知識(shí)平臺(tái)現(xiàn)象。下面是嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、科技中的幾個(gè)典型的知識(shí)平臺(tái)實(shí)例。

（1） 嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中的知識(shí)平臺(tái)[1]

半導(dǎo)體廠家將VCD的創(chuàng)意與知識(shí)成果集成到芯片中，并整合成集成電路基礎(chǔ)上的軟硬件套件，這就是VCD產(chǎn)品的知識(shí)平臺(tái)，作為商品出售給中國的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)。鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)在購得VCD產(chǎn)品知識(shí)平臺(tái)后，在半導(dǎo)體廠家售后服務(wù)的技術(shù)支持下完成VCD機(jī)的產(chǎn)品化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的傻瓜化生產(chǎn)方式。

（2） 嵌入式產(chǎn)品開發(fā)中的產(chǎn)品平臺(tái)[23]

在我國單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中，許多企業(yè)的技術(shù)經(jīng)營方式都處于極端落后狀態(tài)。企業(yè)沒有獨(dú)立的技術(shù)平臺(tái)，產(chǎn)品核心技術(shù)都掌握在員工手中，形成了廠家產(chǎn)品研發(fā)的“板凳模式”，任何技術(shù)人員的流動(dòng)都會(huì)造成企業(yè)的滅頂之災(zāi)。如果能形成產(chǎn)品研發(fā)的知識(shí)平臺(tái)模式，即將企業(yè)中的所有產(chǎn)品的嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、規(guī)范化的改造，將所有相似的技術(shù)（軟、硬件技術(shù)）內(nèi)容構(gòu)成一個(gè)能開發(fā)一系列產(chǎn)品的基礎(chǔ)平臺(tái)，謂之產(chǎn)品平臺(tái)。任何一個(gè)新產(chǎn)品的研發(fā)都可以在此平臺(tái)上起步，即采用70%的產(chǎn)品平臺(tái)技術(shù)+30%創(chuàng)新內(nèi)容的新產(chǎn)品開發(fā)模式。并且在新產(chǎn)品開發(fā)過程中，不斷使產(chǎn)品平臺(tái)升級(jí)，形成產(chǎn)品研發(fā)的“階梯模式”。產(chǎn)品研發(fā)中的核心技術(shù)保留在平臺(tái)之中，由集體創(chuàng)建，為企業(yè)所有，不影響技術(shù)人員的正常流動(dòng)。隨著產(chǎn)品的不斷開發(fā)，產(chǎn)品平臺(tái)不斷升級(jí);有了產(chǎn)品平臺(tái)可大大縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期，提高新產(chǎn)品的質(zhì)量。

（3） 單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用平臺(tái)[4]

Philips公司推出I2C總線時(shí)，沒有提供一個(gè)完整的組態(tài)軟件包。人們每次使用I2C總線時(shí)必須了解I2C總線原理、時(shí)序，在通曉原理、時(shí)序的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。筆者根據(jù)90%以上用戶的實(shí)際狀況，研究出單主方式下的虛擬I2C總線軟件包VIIC[4]。在這個(gè)I2C總線軟件包中給出了一個(gè)集成有虛擬I2C總線原理的子程序和一個(gè)包含三條指令的傻瓜化應(yīng)用界面。有了I2C總線軟件包VIIC，在單主系統(tǒng)中擴(kuò)展任何I2C總線時(shí)，都不必了解I2C總線原理、時(shí)序，就能實(shí)現(xiàn)I2C總線的傻瓜化應(yīng)用，而且程序結(jié)構(gòu)十分簡單，并且可以應(yīng)用在任何沒有I2C總線接口的單片機(jī)系統(tǒng)中。虛擬I2C總線軟件包VIIC就是一個(gè)軟件形式的知識(shí)平臺(tái)。

（4） 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的廠家平臺(tái)[12]

早期的單片機(jī)應(yīng)用是從一堆芯片、一臺(tái)開發(fā)裝置，在指令系統(tǒng)基礎(chǔ)上起步的，人人都從零開始開發(fā)單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品。隨后半導(dǎo)體廠家尋求第三方開發(fā)工具、手段支持，不斷從裸片銷售過渡到廠家平臺(tái)模式的經(jīng)營方式，提供包括硬件方面的各種實(shí)驗(yàn)板、開發(fā)工具，軟件方面的各種調(diào)試環(huán)境、操作系統(tǒng)、編程語言、驅(qū)動(dòng)程序，以及各種成套性技術(shù)方案等。如今，半導(dǎo)體廠家與第三方合作，逐漸形成為用戶產(chǎn)品開發(fā)服務(wù)的“集成開發(fā)環(huán)境”，即半導(dǎo)體廠家的廠家平臺(tái)。廠家平臺(tái)為用戶提供了“多、快、好、省”的最佳開發(fā)手段。高明的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用工程師在開發(fā)新產(chǎn)品時(shí)會(huì)選擇最佳的廠家平臺(tái)。

1.3 從一體化模式到平臺(tái)模式

上面列舉的4個(gè)知識(shí)平臺(tái)現(xiàn)象，概括了嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的各個(gè)方面。從本質(zhì)上講，平臺(tái)模式是人類科技發(fā)展“方法學(xué)”上的變革，即從封閉的一體化模式變革到開放的扇形平臺(tái)模式。

科技領(lǐng)域封閉的一體化模式是指從“知識(shí)創(chuàng)新”到“創(chuàng)新知識(shí)應(yīng)用”封閉在一個(gè)體系（個(gè)人、廠家、團(tuán)體）中，例如，在某個(gè)科技領(lǐng)域中，大家都從事知識(shí)創(chuàng)新，都使用自己的創(chuàng)新知識(shí)成果，形成了大量的重復(fù)性勞動(dòng)，造成全社會(huì)創(chuàng)新知識(shí)成果的極大浪費(fèi)與創(chuàng)新知識(shí)應(yīng)用的落后狀態(tài)。

科技領(lǐng)域的平臺(tái)模式是指“知識(shí)創(chuàng)新”與“創(chuàng)新知識(shí)應(yīng)用”的社會(huì)化分工。一部分人（或企業(yè)、團(tuán)體）從事“知識(shí)創(chuàng)新”并將創(chuàng)新知識(shí)成果轉(zhuǎn)化成“知識(shí)平臺(tái)”;另一部分人則在“知識(shí)平臺(tái)”基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新知識(shí)成果的最終應(yīng)用�！爸�識(shí)平臺(tái)”具有開放的扇出特性，即一個(gè)“知識(shí)平臺(tái)”可供無數(shù)人（或企業(yè)、團(tuán)體）使用。最大限度地節(jié)約了知識(shí)成果的社會(huì)勞動(dòng)成本，最大限度地發(fā)揮了知識(shí)成果的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。例如，一個(gè)半導(dǎo)體廠家的VCD產(chǎn)品平臺(tái)，可供無數(shù)多的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)使用。

從一體化模式到平臺(tái)模式是人類知識(shí)發(fā)展史上的飛躍，平臺(tái)模式是放之四海而皆準(zhǔn)的知識(shí)發(fā)展規(guī)律，適用于和知識(shí)有關(guān)的一切領(lǐng)域。所不同的只是知識(shí)平臺(tái)的內(nèi)容、結(jié)構(gòu)、組成方式而已。

2 知識(shí)平臺(tái)的基本特性

知識(shí)平臺(tái)的基本特性是它的分離性、集成性。在分離性基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)知識(shí)平臺(tái)的傻瓜化應(yīng)用，在集成性基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)知識(shí)平臺(tái)的商品化。知識(shí)平臺(tái)的黑箱性、黑洞性最大限度地保護(hù)了知識(shí)平臺(tái)制造商的利益，即平臺(tái)的知識(shí)壟斷與駕馭。

2.1 知識(shí)平臺(tái)的分離性

分離性是知識(shí)平臺(tái)最基本的特性，知識(shí)平臺(tái)本身就是知識(shí)創(chuàng)新與創(chuàng)新知識(shí)應(yīng)用社會(huì)化分工的產(chǎn)物。另外，在知識(shí)平臺(tái)中將知識(shí)原理與知識(shí)應(yīng)用分離，并為知識(shí)平臺(tái)應(yīng)用建立起一個(gè)傻瓜化的應(yīng)用界面（即應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)則、規(guī)范）。知識(shí)平臺(tái)使用者只需要了解應(yīng)用界面，就能使用知識(shí)平臺(tái)，完成專家的知識(shí)行為，形成了當(dāng)今通行的高級(jí)工具的傻瓜化應(yīng)用方式。

從另一角度來看，知識(shí)平臺(tái)的分離性最大化地保證了知識(shí)平臺(tái)制造商的利益。因?yàn)閷⒅�識(shí)原理與知識(shí)應(yīng)用界面分離，最有效地屏蔽了知識(shí)平臺(tái)中的核心知識(shí)成果，使知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)從專利保護(hù)進(jìn)入到自我保護(hù)的高級(jí)階段。

2.2 知識(shí)平臺(tái)的集成性

不斷將知識(shí)集成到工具中，是人類社會(huì)工具發(fā)展的普遍規(guī)律。原始人使用的石刀、石斧中集成了“尖劈原理”知識(shí);在刀、剪、鐵鉗中集成了力學(xué)、金屬學(xué)、冶金、鍛造工藝學(xué)知識(shí);拖拉機(jī)則集成了機(jī)械學(xué)、機(jī)構(gòu)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、材料科學(xué)、耕作技術(shù)等知識(shí)。人類使用的工具都是人類知識(shí)成果的結(jié)晶，可以說沒有無知識(shí)的工具。

知識(shí)平臺(tái)的集成性除了知識(shí)集成外，還會(huì)發(fā)展到高級(jí)階段的知識(shí)行為集成，即從手工工具、機(jī)械化工具到智能化工具的發(fā)展。上述事例中的紙、筆可視為數(shù)值計(jì)算的手工工具，算盤或手搖計(jì)算機(jī)是機(jī)械化工具，電子計(jì)算器則是數(shù)值計(jì)算的智能化工具。因?yàn)�，電子�?jì)算器除了集成有數(shù)值計(jì)算原理知識(shí)外，還集成有數(shù)值計(jì)算的知識(shí)行為能力。當(dāng)給電子計(jì)算器輸入計(jì)算要求時(shí)，它能自動(dòng)完成數(shù)值計(jì)算的全過程，這就是電子計(jì)算器的知識(shí)行為。因此，知識(shí)平臺(tái)是一個(gè)智能化工具，可以替代人類的腦力勞動(dòng)。

3 樹立牢固的知識(shí)平臺(tái)觀念

知識(shí)平臺(tái)模式是從資本經(jīng)濟(jì)時(shí)代向知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代變革的科技方法學(xué)革命。是從封閉的一體化產(chǎn)業(yè)、科技模式向開放的扇形產(chǎn)業(yè)、科技模式發(fā)展，即從“板凳模式”向“階梯模式”變革，最大地減少了產(chǎn)業(yè)、科技發(fā)展中的重復(fù)工作;因?yàn)�，一個(gè)集成了科技成果，又有傻瓜化應(yīng)用界面的知識(shí)平臺(tái)可讓全世界所有人實(shí)現(xiàn)傻瓜化應(yīng)用。

3.1 科技成果止于知識(shí)平臺(tái)

我們可以清楚地看到，在一個(gè)新興的嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域中，早已拋棄了原先傳統(tǒng)的從科技創(chuàng)新到創(chuàng)新科技應(yīng)用一體化模式。燕舞集團(tuán)VCD的一體化科技模式遭遇慘敗，半導(dǎo)體廠家與鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)基于知識(shí)平臺(tái)（VCD軟硬件套件）的社會(huì)化分工取得的極大成功，宣告了科技、產(chǎn)業(yè)知識(shí)平臺(tái)模式的到來。

在PC機(jī)產(chǎn)業(yè)中，形成了通用處理器、OEM廠商、PC機(jī)生產(chǎn)廠家的扇形產(chǎn)業(yè)體系，本質(zhì)上是基于知識(shí)平臺(tái)社會(huì)化分工的生態(tài)體系。Intel公司致力于通用微處理器的知識(shí)創(chuàng)新，止于將創(chuàng)新知識(shí)成果轉(zhuǎn)化成通用微處理器芯片，決不參與計(jì)算機(jī)主板設(shè)計(jì)與生產(chǎn)。

在嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域，半導(dǎo)體廠家從事微控制器的創(chuàng)意，并生產(chǎn)微控制器，邀請(qǐng)第3方為微控制器應(yīng)用提供最佳的集成開發(fā)環(huán)境，為用戶提供全方位的技術(shù)支持。ARM知識(shí)產(chǎn)權(quán)公司的出現(xiàn)，使平臺(tái)模式發(fā)揮到極致。

ARM公司專門從事知識(shí)創(chuàng)新，將創(chuàng)新知識(shí)成果轉(zhuǎn)化成產(chǎn)權(quán)知識(shí)，為所有半導(dǎo)體廠家提供產(chǎn)權(quán)知識(shí)平臺(tái)，決不參與微控制器設(shè)計(jì)與生產(chǎn)。

3.2 科技應(yīng)用始于知識(shí)平臺(tái)

我國鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)在高科技的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域迅速取得成功，這在資本經(jīng)濟(jì)的一體化產(chǎn)業(yè)時(shí)代是不可想象的。我國鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)不從事知識(shí)創(chuàng)新、不購買專利知識(shí)，而是購買一個(gè)最好的知識(shí)平臺(tái)商品，在廠家的技術(shù)支持下，實(shí)現(xiàn)最終產(chǎn)品生產(chǎn)。

IT產(chǎn)業(yè)中OEM廠商的出現(xiàn)，最好地闡明了知識(shí)平臺(tái)的產(chǎn)業(yè)模式。OEM廠商將IT產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)細(xì)分為扇形產(chǎn)業(yè)鏈，形成多級(jí)的平臺(tái)模式。例如，PC機(jī)的主扳制造商購買Intel公司的通用微處理器，在Intel公司的技術(shù)支持下設(shè)計(jì)與生產(chǎn)計(jì)算機(jī)主扳，并不從事通用計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)與生產(chǎn);計(jì)算機(jī)生產(chǎn)廠家則購買計(jì)算機(jī)主板與周邊設(shè)備，以組裝方式生產(chǎn)最終產(chǎn)品。

4 知識(shí)平臺(tái)的定位與分工

嵌入式系統(tǒng)是由微電子學(xué)科、計(jì)算機(jī)學(xué)科、電子技術(shù)學(xué)科、對(duì)象學(xué)科構(gòu)成的一個(gè)無限大的產(chǎn)業(yè)、科技領(lǐng)域。在這個(gè)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中，形成了以知識(shí)平臺(tái)為中心的扇形產(chǎn)業(yè)、科技生態(tài)體系。從縱向看來，有頂端的知識(shí)產(chǎn)權(quán)廠家、半導(dǎo)體廠家、OEM廠家、對(duì)象領(lǐng)域產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)商、最終產(chǎn)品生產(chǎn)廠家;從橫向看來有技術(shù)支持、配套等技術(shù)服務(wù)企業(yè)。在這個(gè)扇形產(chǎn)業(yè)、科技生態(tài)體系中，任何企業(yè)、團(tuán)隊(duì)與個(gè)人都成為相互依賴的產(chǎn)業(yè)鏈中的一環(huán)，在上游企業(yè)的知識(shí)平臺(tái)基礎(chǔ)上，為下游企業(yè)提供下一個(gè)環(huán)節(jié)的知識(shí)平臺(tái)，最終完成從知識(shí)創(chuàng)新到創(chuàng)新知識(shí)應(yīng)用的全過程。例如，ARM公司從事嵌入式處理器的研究，并將這些研究成果轉(zhuǎn)化為產(chǎn)權(quán)知識(shí)，決不從事嵌入式處理器的生產(chǎn);眾多的半導(dǎo)體廠家在ARM公司授權(quán)下，在處理器產(chǎn)權(quán)知識(shí)平臺(tái)基礎(chǔ)上，生產(chǎn)出形形色色的微控制器（MCU）;對(duì)象領(lǐng)域中眾多的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)部門，則在半導(dǎo)體廠家微控制器平臺(tái)基礎(chǔ)上，完成嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)、產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計(jì);而最后的一個(gè)環(huán)節(jié)則是眾多的嵌入式系統(tǒng)最終產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)。

從嵌入式系統(tǒng)的扇形生態(tài)體系中可以看出，任何一個(gè)企業(yè)、科技團(tuán)隊(duì)或個(gè)人，只能占據(jù)生態(tài)體系中的某一個(gè)環(huán)節(jié)。因此，應(yīng)該根據(jù)自身的特點(diǎn)與優(yōu)勢，在扇形生態(tài)體系中準(zhǔn)確定位。在扇形產(chǎn)業(yè)鏈的知識(shí)平臺(tái)傳遞中，在知識(shí)平臺(tái)中的任何知識(shí)投入，都可取得知識(shí)平臺(tái)的自屬知識(shí)產(chǎn)權(quán)。例如，半導(dǎo)體廠家在獲得ARM公司授權(quán)后，在ARM處理器知識(shí)平臺(tái)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的微控制器，占有微控制器的自屬知識(shí)產(chǎn)權(quán);對(duì)象領(lǐng)域的電子技術(shù)工程師，在微控制器、集成開發(fā)環(huán)境等知識(shí)平臺(tái)上，開發(fā)出嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)，占有嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的自屬知識(shí)產(chǎn)權(quán)。在扇形生態(tài)體系中，每一個(gè)環(huán)節(jié)都有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的發(fā)展空間。