摘要：在互联网的迅速发展下，嵌入式系统技术应用已成为近年来高校计算机与软件研究的重要课题。本文以CNKI数据库中的相关文献为数据来源，对截至2018年底嵌入式系统技术应用研究的文章进行统计整理分析，总结了嵌入式系统技术应用研究的背景和现状，并针对问题提出了对策。
关键词：嵌入式系统技术；单片机
中图分类号：G688.2文献标识码：A文章编号：ISSN0257-2826 （2019）09-169-03
1嵌入式系统技术应用研究背景
在最开始的时候,为了实现工业的控制自动化,人们将通用计算机系统进行了一系列的操作后如：电气和机械加固等,嵌入到控制对象,如机床、舰艇、监测仪器等设备中,由计算机完成信息的输入、分析、实时控制和人机交互等功能,这就诞生了最早的工业控制机,简称为工控机。在一方面,通用计算机系统有体积庞大、抗干扰能力差,难以满足工业控制领域对产品结构和可靠性的要求等缺陷和不足之处,在另一方面,通用计算机系统主要是为科学计算而设计的,虽然它的计算功能强，但是它的控制功能相对薄弱,并且它的成本又很高,与此同时，它极大地限制了嵌入式计算机系统的应用。[1]于是乎，到了二十世纪七十年代,单片机便正式地问世了。
单片机嵌入式系统技术是做为计算机发展系统的一项分支，嵌入式系统技术是一门计算机软件和硬件相互结合的学科，它主要是在软件上编好程序从而由程序来对硬件进行一种驱动的操作。 而嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应对功能、可靠性、成本、体积功耗严格要求的主用计算机系统[2]。并且，因为它不是单纯地仅仅只对软件和硬件进行学习，而它却是一门软件和硬件都要有所涉猎的一门学科。并且其具备有个性化、综合化、性能化、长期性等等特点，其在系统智能化控制方面具有广泛的应用与发展前景[3]。该技术的应用不仅仅有效提升了工业自动化生产系统的工作效率与智能化水平，而且还有效地降低了人工成本，避免了人工操作失误对整个生产过程产生的影响。与此同时，嵌入式系统技术开发在许多不同的领域都有所涉及到，比如：智能家居（声控的开关、声控的照明灯）、人工智能、互联网、移动通信（座机电话、手机、微信、QQ）、军事工业技术（各种兵器、探测器）、航空航天（卫星、导航、GPS、火箭、飞机）、交通运输（信号灯）、消费产品（手机、电脑、平板、微波炉、汽车）和各种芯片等等。
根据大量的调查数据结果表明,嵌入式系统技术的增长率为每年18%,大约是整个互联网信息技术产业平均增长的两倍;目前世界上大约有2亿台的通用计算机,而嵌入式处理器就占据了大约60亿个。嵌入式系统技术开发系统产业是二十一世纪互联网信息产业的重要增长点[4]。除此之外，嵌入式系统技术应用和开发在当前的社会人才招聘市场上的人才很是稀缺、收入也十分的可观、在未来十年内的发展前景也较为广阔。
2嵌入式系统技术应用开发研究现状
2.1数据统计分析
嵌入式系统技术应用开发研究呈现发文量大、研究人员多的特点。本文以CNKI中国全文数据库为数据来源，选用高级检索模式，以“嵌入式”为主题词，检索时间截至2019年4月16日，共检索到2843篇文献。
在总体趋势上，从1996年到2018年中呈现一种近似于抛物线的一种趋势，从2000年到2007年呈现快速增长趋势，并在2007年达到峰值，在2007年到2012年大致上趋势较为平稳，在2012年到2018年呈现下降的趋势。
而在学术关注度上，从2000年到2009年逐渐上升，2010年到2018年处于一个动态的上升和下降的S型曲线。
媒体关注度也是呈现出一个抛物线的趋势，于2006年达到最大值。
从学术传播度上，从2009年到2016年一直处于一个稳定的状态，从2016年开始关注度逐渐增加。
用户关注度从2005年到2007年逐渐关注度缓慢的在增加，2007年到2009年关注度有所下降，后趋于平稳。
2.2研究的现状
嵌入式系统技术应用开发全面展开，目前已经发展到成为了通信，工业和消费类产品不可转变的共同发展的方向。在通信上，嵌入式系统技术应用开发现在主要研究的是移动通信、手机、笔记本电脑等；在工业上，嵌入式系统技术应用开发现阶段主要研究的是数字机床、电力系统、电网安全、石油化工系统等方面；在消费类产品中，嵌入式系统技术应用开发主要研究的是智能家居、手机、GPS、导航等。商业化的嵌入式操作系统开始得到蓬勃发展。
钟锡昌[5]博士生导师提及在中国,凯思集团推出了“女娲 Hopen”操作系统,并且目前已经进入了产业化阶段。与此同时，他还提出在近些年来，以Linux为基础的嵌入式操作系统比较活跃，其中知名的业界代表有：中软Linux、红旗Linux、东方Linux。除此之外，他还提出了嵌入式数据库技术目前正在得到广泛应用。李补莲[6]通过列举大量的实例的方式提出嵌入式系统在民用电子产品中的应用现状：其应用在各种家用电器和智能化设备中和嵌入式系统在军用装备中的应用现状，并且李补莲通过民用电子产品和军用装备进行对比，更加突出强调了嵌入式系统技术应用开发的研究现状。潘晓贝在其文章中阐述了，单片机嵌入式系统技术目前在图像采集方面和在电气自动化中的研究应用较为普遍。熊光泽也在文中提出嵌入式系统技术应用开发的设计对象目前正由单机走向分布式系统。
2.3研究的争论
倪光南和邹贵华两位相关的专业人士就如何看待中国嵌入式系统技术应用开发的整体水平这一问题提出了不同的见解。倪光南认为中国过去对软件这一块没有引起足够的重视，其软件收益情况也并不是太理想。然而，邹贵华却认为就嵌入式软件的产值而言，其很难脱离产品和行业单独地来进行讨论。他认为，如果单纯从实现能力来看的话,中国嵌入式系统技术应用开发的整体水平还是比较高的[7]。
然而，在我看来，就嵌入式系统技术应用开发在中国的整体水平而言，中国的嵌入式系统技术应用开发正处于一个发展中的阶段，它是一个动态的发展过程。中国目前近几年在现阶段加大了对互联网IT软件技术发展的重视。与此同时，中国正在大力发展互联网网络技术，提高软件的收益，增加软件的产值，从而提升中国在世界这个国际舞台中嵌入式系统技术应用开发的排名和地位，才能够与排名和地位靠前的发达国家之间进一步地缩短技术和实力上的差距，以至于提升自己国家的嵌入式系统技术应用开发在全球世界范围内的核心竞争力。
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2.4研究的空白
哈尔滨工业大学嵌入式系统技术研究中心的杨书华[8]提出嵌入式主机板系统结构的研发与设计目前在全中国的范围内尚属于研究范畴的空白的观点。他提出的嵌入式主机板系统结构的研发与设计在实行了产品化过后即可以在各种嵌入式产品技术的开发过程中得到广泛的应用。如：军事、移动设备（电脑、手机、平板）等等。
3嵌入式系统技术应用开发研究的问题与对策
3.1提升研究的质与量
随着嵌入式系统技术应用开发的不断发展，有关于此课题的研究也会更加地持续深入，也将会更注重于理论和实践相互结合、相互促进、相互依存、共同发展。一方面，嵌入式系统技术应用开发离不开理论的指导，同时嵌入式系统技术应用开发硬件上的实践操作也为理论研究提供了用武之地，从而使得理论上的软件编写和实际上的硬件驱动在一前一后的顺序有条不紊的向前推进。而目前研究的不足是嵌入式系统技术应用开发的理论知识研究并没有在现实的软件操作、硬件驱动下达到并完成很好的效果，因此中国的各个IT行业应着力提升嵌入式系统技术应用开发相关研究的质与量。就现阶段研究的趋势而言，虽然与嵌入式系统技术应用开发相关联的研究论文的数量较多，但是，研究的质量却良莠不齐。因此，相关人士应该提升研究的质量，与此同时，相应的一些监管部门更应该起到研究质量的监管和督促作用。
3.2尽量减少环境因素的干预和影响
潘晓贝在其文章当中提到当在第一次进行嵌入式单片机应用时会受到生产环境因素的影响，张涛[9]也提到嵌入式系统技术应用开发会受到应用环境的限制。例如：当硬件的安装出现问题或者受到外界的电磁干扰较为严重的时候，从而会使得整个单片机嵌入式系统出现各种运算失误之类的问题，进而会影响到输入或输出错误，以致于导致整个程序系统会处于一个失去控制的状态下。为了解决掉这个问题，潘晓贝又提出可以结合当下计算机技术实际的发展，在各方面做好管理与应用，使得其技术应用的环境适应能力得到有效的提升。从而，减少外部环境因素所带来的干扰。
3.3突破传统设计，大胆创新
熊光泽提出嵌入式系统技术应用开发的传统设计方法具有四点局限性。第一：软件和硬件的开发过程割裂,缺乏沟通；第二：设计自动化层次低；第三：设计过程串行化增加了设计周期；第四：缺乏设计重用支持。为此他提出了新的设计方法学———软/硬件协同设计方法学这一对策来解决问题。同时，还有学者针对局限性提供了策略。纪君峰[10]就第一点局限性提出要软硬件紧密结合；荣国平[11]就局限性的第三点提出了敏捷方法来提升生产效率、缩短开发周期。
徐会冬[12]考虑到由于我国与国外发达国家及新兴发展中国家在产品技术水平、市场占有率上都存在着很大的差距，于是提出需要创新的思路、走创新的路子：首先需要大力采用嵌入式系统，广泛地采用微处理器微控制器及嵌入式软件，从而使得产品数字化智能化水平得到提高，进而让产品的性能和价格之比得到提高。
因此，要敢于突破传统的设计的束缚，坚定、大胆地走创新的路子。
3.4实行产品化、模块化设计，提高效率
林建民[13]提出嵌入式系统技术应用开发操作系统的产品化是目前受制约的一个重要因素。并且，嵌入式系统技术应用开发的研究缺乏应用的高效性。洪源[14]也提及嵌入式系统技术应用开发在系统软件方面，因为软件对硬件具有很大的依赖性，所以说做到模块化设计是很难的，这就使得软件能够重复使用的效率比较低。以致于嵌入式操作系统在技术开发上的工作很多都被集中在了平台与平台之间的移植上。为此，林建民给出了在下一代嵌入式操作系统需要在系统体系架构、调度算法上进行调整的对策。为了提高系统软件的模块化，洪源提出系统抽象的层次应该尽可能地降低到操作系统以下，使得不同的操作系统之间能够有一个相对来说较为一致的界面。郑巧[15]也给出了解决此问题的方案：将嵌入式软件实行函数化和产品化过后，能够有效地促进同行业之间的沟通和交流，从而减少重复劳动，提高知识创新的效率。因此，嵌入式系统技术应用开发需要实行产品化、模块化设计，同时减少重复的、无用的工作，从而提高开发的效率。
参考文献
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[11]荣国平,刘天宇,谢明娟,陈婕妤,张贺,陈道蓄.嵌入式系统开发中敏捷方法的应用研究综述[J].软件学报,2014,25(02):267-283.
[12]徐会冬. 嵌入式技术的实际应用及前景[A]. 广西大学计算机与电子信息学院.广西计算机学会——2004年学术年会论文集[C].广西大学计算机与电子信息学院:广西壮族自治区科学技术协会,2004:4.
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[14]洪源.嵌入式系统及其在ARM中的应用[J].微计算机信息,2007(32):27-29.
辑部.AECC专题学术研讨会论文集[C].《电脑开发与应用》编辑部:《电脑开发与应用》编辑部,2007:4.
[15]郑巧.嵌入式系统的应用与开发分析[J].制造业自动化,2011,33(05):171-173.
论文作者:黄浩恒
论文发表刊物:《教学与研究》2019年9期
论文发表时间:2019/9/20
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