嵌入式产品设计范文

引言：寻求写作上的突破？我们特意为您精选了4篇嵌入式产品设计范文，希望这些范文能够成为您写作时的参考，帮助您的文章更加丰富和深入。

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中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）09-0222-01

在对机械产品设计进行的数据管理中，有大量的产品开发信息需要保存下来，但这些数据管理并没有形成系统管理，查找起来有一定困难，因此对产品设计的再利用率也随之降低，怎样才能对纷繁复杂的产品设计进行快捷式的查询管理呢？相关人士在设计配置，设计规则等方面，提出了可以进行嵌入式服务的管理机制，这是一种由被动变主动的知识规则化配置，可以提高机械产品设计的重用率，相较于推送式的管理办法，嵌入式能够更及时准确地提供所需知识。

1 产品设计的四要素分析

通过对产品实际设计中典型特征的研究与分析，我们可以从以下五个方面进行总结：

1.1 设计知识的多源性

从产品设计角度看，设计知识的来源具有多样性，它可以是设计规范、计算机程序、产品模型、或设计经验、仿真试验、客户反馈等等，等诸如此类的信息还有很多很多，由此可见，设计知识的多源性。

1.2 设计知识的人员相关性

在产品设计过程中，设计知识会随着人的变化而变化，无论是设计规范，还是设计经验，都是从零开始，从无到有的，而在这一过程中，应用也好，存储也好，产品设计都会围绕着人而展开，且密不可分。

1.3 O计知识的过程相关性

虽然设计过程源于企业的各类信息与数据的收集提炼，再经过创新、生产的过程，但产品设计也包括对原产品的技术升级，因此，产品设计的过程都是有一定内在与外在的必然性联系的。

1.4 设计知识的异构性

设计规范、设计手册、产品模型、计算机程序等都属于设计知识的来源，所有设计知识都将通过计算机进行存储与转换，他们会以不同形式展现着设计知识所存在的差异性。

1.5 设计对象的稳定性

设计对象即指我们最终所要生产的产品或零部件，在设计一个产品时，人员可以变，设计方案可以变，但设定的产品本身是不可变的，它具有一定因素上的相对稳定性。

通过对产品设计五方面的特征分析，我们可以总结出设计阶段的四要素：设计过程、设计人员、设计对象、知识对象。这四个要素之间有着一定的联动关系，通过对它们进行知识嵌入，将会大大提高知识的重用率。

2 本体模型的知识嵌入

在进行知识嵌入的过程中，首先我们要满足设计任务与设计人员所需的大量知识源的提供，这里有两种嵌入方法推荐：一种是自定义知识嵌入，是通过组织人员的经验与实践，在模板设计初始阶段，指定具体知识对象，当正式进入设计过程后，设计人员将自动接收相关产品知识；另一种是推送式知识嵌入，是由与本体相关的组织结构，组织对象与任务对象等，在设计过程中将产品知识推送给设计人员。

目前，机械工程领域通过四要素的分析与定义，以本体知识嵌入为核心设计，划分出四大本体：设计过程本体、设计组织本体、设计对象本体与知识对象本体，在此四大本体中，因知识对象存在着异构性特征，又将其细划为：描述性知识、方法性知识、结构性知识、手册性知识、过程性知识与判断性知识六类。此外，知识对象本体中细划的内容也是设计对象本体与设计过程本体中的一部分，知识对象的集合式管理被称为知识单元，而执行与管理设计过程被称为设计向导。四个本体之间相互关联，主要可起到以下作用：首先，可以记录设计过程知识，对设计过程中的组织部门、工作组、人员等相关知识进行描述定义；其次，对设计过程中的设计向导、设计任务、设计活动，提供人员相关知识的嵌入支持；最后，是根据向导模型、设计任务等与设计对象之间的相关特点，对设计对象进行相关知识的追踪与重用方面的支持。

3 基于本体的知识嵌入机制

设计过程中，既能向设计人员提供知识的嵌入与推送，又能对知识嵌入进行有效管理，这是由控制模型的主要运行原理决定的：首先，需要定义出模型的知识嵌入方式，可通过知识流配置器形成配置条件集；其次，将任务信息、配置条件集与知识单元生成匹配集，再将其扩展生成匹配条件集；最后将匹配集与知识单元内的知识记录嵌入到设计任务中，供设计人员使用。

4 结语

机械产品设计的知识嵌入法是基于本体设计过程、设计组织、设计对象与知识对象为基本要素的前提下建立起来的，通过本体概念表示、语义表示等优势，将产品设计过程进行知识嵌入与推送，可大大缩减信息检索过程，并有效利用其准确性，提高了知识资源的利用率。

参考文献

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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。

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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增加，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——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。

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是什么原因促成了AMD产品策略的重大调整？Juniper Research研究显示，2017年底M2M和嵌入式设备总数将达4亿台，高效能的嵌入式芯片将大有可为。Gillilan Kelly认为，更智能的客户端、服务器和云，即插即用的IP协议组合以及全新的处理器架构正对计算机架构产生深远影响。显然，物联网、环绕计算和新一代嵌入式系统将成为计算行业未来发展的强大动因。

今年4月AMD正式推出新款G系列SoC，面向嵌入式市场，全线产品能进一步满足设备在更小封装中实现高性能、I/O连接与高能效的需求。与此同时，将x86 CPU的计算能力与AMD Radeon图形处理器的性能集成，SoC的设计提供强大的可扩展性，开发人员能在相同的板卡设计与软件栈上灵活开发各种应用。对于嵌入式设备及其生态系统而言，G系列SoC平台允许OEM利用单板设计实现从入门级到高端产品的解决方案实现与覆盖，增强设备研发的灵活性和可扩展性。这种“普通平台”的设计方法可在供应和生产层面简化OEM的产品开发业务，大幅节省成本。