从企业招聘需求看嵌入式系统教学课程体系设置
时间：2020-11-25 21:09:52 来源：勤学考试网 本文已影响 人 
从企业招聘需求看嵌入式系统教学课程体系设置
摘要：对嵌入式技术发展现状和企业嵌入式软件人才招聘需求的内容及比例进行了分析，提出了一种嵌入式系统教学课程体系的设置方案；针对现有嵌入式教学问题，提出为了保证该方案能够取得较好的教和学的效果，还需要有其他一些措施来保障。
关键词：处理器；操作系统；编程语言；嵌入式课程体系
作者简介：杨立林（1973-），男，安徽滁州人，南京晓庄学院数学与信息技术学院，讲师。（江苏?南京?211171）
基金项目：本文系2009年南京晓庄学院教学研究基金项目（项目编号：2009jykT013）的研究成果。
中国分类号：文献标识码：A编号：1007-0079（2011）22-0069-02
嵌入式是近几年发展最为迅速的IT领域之一，[1]与我们所熟悉的通用计算机系统一样，嵌入式系统也属于计算机系统的一种，但其应用领域之广、系统形态之多、与多种技术结合之紧密，是通用计算机系统所不及的。
嵌入式系统通常定义为一种以应用为中心，以计算机为基础，软硬件可以剪裁，适用于对系统功能、可靠性、成本、体积、功耗等要求严格的专用计算机系统。[2]
如今，各类电子市场迅猛发展，嵌入式技术及产品得到了有力的拉动，在消费电子、信息家电、网络通信、军事装备、船舶等众多领域中得到广泛的应用。因而，嵌入式有关的各种技术也如雨后春笋般涌现。如各种嵌入式微处理器、嵌入式操作系统等。如何在各种技术中进行选择，以适应市场的需要，是每个学校每个从事嵌入式学习的学生必须要面对的问题。
一、嵌入式技术发展现状
1.嵌入式计算机
嵌入式计算机从硬件上可分成下面几类。
（1）嵌入式微处理器（EmbeddedmicroprocessorUnit，EmPU）。嵌入式微处理器在功能方面与标准的微处理器基本上是一样的，采用“增强型”通用微处理器。嵌入式微处理器有各种不同的体系，即使在同一体系中也可能具有不同的时钟频率和数据总线宽度，或集成了不同的外设和接口。据不完全统计，目前全世界嵌入式微处理器已经超过1000多种，体系结构有30多个系列，其中主流的体系有ARm、mIPS、PowerPc、X86和SH等。但与全球Pc市场不同的是，没有一种嵌入式微处理器可以主导市场，仅以32位的产品而言，就有100种以上的嵌入式微处理器。嵌入式微处理器的选择是根据具体的应用而决定的。
（2）嵌入式微控制器（microcontrollerUnit，mcU）。嵌入式微控制器又称单片机，通常嵌入式微控制器可分为通用和半通用两类，比较有代表性的通用系列包括8051、P51XA、mcS-251、mcS-96/196/296、c166/167、68300等。而比較有代表性的半通用系列，如支持USB接口的mcU8Xc930/931、c540、c541；支持I2c、cAN总线、LcD等的众多专用mcU和兼容系列。
（3）嵌入式DSP处理器（EmbeddedDigitalSignalProcessor，EDSP。比较有代表性的产品是TI的TmS320系列和motorola的DSP56000系列。
（4）嵌入式片上系统（Systemonchip，Soc）。Soc可分为通用和专用两类，通用Soc如Infineon（Siemens）的Tricore、motorola的m-core，以及某些ARm系列器件，如Echelon和motorola联合研制的Neuron芯片等；专用Soc一般专用于某个或某类系统中，如Philips的SmartXA，它将XA单片机内核和支持超过2048位复杂RSA算法的ccU单元制作在一块硅片上，形成一个可加载java或c语言的专用Soc，可用于互联网安全方面。
2.嵌入式操作系统
嵌入式实时操作系统有代表性的产品主要有Vxworks、QNX、PalmoS、windowscE、嵌入式Linux、uc/oS等。
（1）Vxworks：以其良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等高精尖技术及实时性要求极高的领域中，如卫星通信、军事演习、导弹制导、飞机导航等。
（2）QNX：QNX内核非常小巧（QNX4．x大约为12kB），而且运行速度极快。这个灵活的结构可以使用户根据实际的需求，将系统配置成微小的嵌入式操作系统或包括几百个处理器的超级虚拟机操作系统。
（3）PalmoS：3com公司的PalmoS在掌上电脑和PDA市场上占有很大的市场份额。它有开放的操作系统应用程序接口（API），开发商可以根据需要自行开发所需的应用程序。
（4）windowscE：microsoftwindowscE是从整体上为有限资源的平台设计的多线程、完整优先权、多任务的操作系统。它的模块化设计允许它对从掌上电脑到专用的工业控制器的用户电子设备进行定制。操作系统的基本内核至少需要200kB的Rom。
（5）嵌入式Linux：随着Linux的迅速发展，嵌入式Linux现在已经有许多的版本，包括强实时的嵌入式Linux（如新墨西哥工学院的RT-Linux和堪萨斯大学的kURT-Linux）和一般的嵌入式Linux版本（如uclinux和PocketLinux等）。
Linux是开放源码，内核小、功能强大、运行稳定、系统健壮、效率高，易于定制裁剪，在价格上极具竞争力，不仅支持x86cPU，还可以支持其他数十种cPU芯片，有大量的且不断增加的开发工具，可以方便地获得众多第三方软硬件厂商的支持。其内核的结构在网络方面是非常完整的，它提供了对十兆/百兆/千兆以太网、无线网络、令牌网、光纤网、卫星网等多种联网方式的全面支持。在图像处理、文件管理及多任务支持等诸多方面，Linux的表现也都非常出色，不仅可以充当嵌入式系统的开发平台，本身也是嵌入式系统应用开发的好工具。
（6）uc/oS：uc/oS公开源代码，系统透明，可移植性强，可固化，可裁剪，实时多任务，具有可确定性。
二、企业招聘中的嵌入式人才需求
笔者对51job上的300多家公司招聘嵌入式软件人才需求做了统计分析。对各家公司招聘内容做了梳理。
1.对掌握知识的要求
这些公司主要在以下几个方面对应聘者做了明确要求，即嵌入式处理器、嵌入式操作系统、编程语言和英语读写文字组织团队合作等。认为求职者应该部分或全部熟悉掌握上述内容。详见图1。
2.对处理器的要求
要求应聘者应该熟练掌握的嵌入式处理器包括ARm、51单片机等。能够熟悉使用ARm、PowERPc、51系列等一种或多种处理器，掌握嵌入式软硬件体系架构、基本工作原理、外围接口电路，进行驱动程序开发等。详见图2。
3.对操作系统的要求
要求熟悉linux，vxworks等一种或多种嵌入式操作系统，熟练应用Linux下的多线程、网络、串口、驱动开发等系统接口函数，熟悉linux内核中TcP/IP协议的实现，嵌入式音视频，嵌入式图形系统，嵌入式浏览器的开发或者维护。wincE驱动开发，熟悉wincE/Linux操作系统结构和运行机制；熟悉wincE/Liunx系统BSP开发，熟悉iphone、Symbian或Android等至少一种手机开发平台。熟悉andriodmmI和Task等相关模块，andriod音频开发和驱动，负责android平台上手机应用软件的设计和研发工作；遵循软件开发流程，进行应用及人机界面软件模块的设计和实现等。详见图3。
4.对编程语言的要求
熟悉Linux、windows等一个或多个操作系统上的软件开发环境及工具，熟练掌握c/c++等嵌入式编程技术和使用嵌入式开发调试工具；熟练掌握c++STL，TcPUDPsocket，多线程编程等。详见图4。
5.其他方面
不少公司招聘条件中还要求职者有英文听说读写能力，能够阅读英文技术规格，能够撰写英文技术文档。参与需求交流，进行系统的软件需求分析和软件设计，并撰写相应的软件需求文档和设计文档。做事有耐心，有良好的沟通能力、语言表达能力、良好跨团队协调能力等。
三、嵌入式软件人才课程体系设置
嵌入式系统课程体系的规划设置应该与学生的实际情况和培养定位相一致。对于地方本科院校计算机专业，学生基础相对较弱，自学能力相对不足，硬件原理和操作水平较低，而工作主要面向于软件企业的软件开发的实际应用，所以课程体系设置需要偏向软件。
嵌入式软件人才培养方案应该在众多的技术中作出选择，即要求学生能够重点掌握一种主流嵌入式微处理器、一种嵌入式操作系统、一门开发语言、一套开发调试工具，使得高校的人才培养方向变得更加清晰，人才培养的目标更具有现实性。
嵌入式系统本身就是计算机的一个分支，因此原有的计算机课程如“数字逻辑”、“操作系统”、“数据库”、“网络”、“软件工程”、“计算机组织结构”等课程都应当开设；而c、c++、jAVA等语言课也是嵌入式系统应用的重要编程语言，自然也少不了；除此之外还应当开设“单片机原理与应用”。以上都是传统的计算机专业课程。
根据上述市场需求分析，从狭义的嵌入式系统角度来看，笔者认为在计算机专业的嵌入式软件开发的人才培养上还应该讲授如下课程或如下内容的课程，才能与市场衔接好。
“嵌入式系统体系结构与编程”：介绍ARm系列微处理器，ARm体系结构的指令系统，汇编程序设计，以及異常中断编程，mDk集成开环境的使用和ARm汇编语言程序设计。
“嵌入式系统接口原理与应用”：介绍存储器接口、基本输入／输出接口、外部总线接口、网络接口、嵌入式系统软件设计等知识。
“嵌入式操作系统原理与应用”：介绍Linux引导装入程序、系统初始化、文件系统、闪存和内核、应用程序调试技巧等，构建Linux系统的工作原理，用于驱动不同体系结构的配置，Linux内核源码树的特性，如何根据需求配制内核运行时的行为，如何扩展系统功能等内容。
“嵌入式系统设计与应用开发”：介绍嵌入式系统设计方法、过程、I/o与文件系统的开发、进程控制开发、进程间通信开发、网络应用开发、基于中断的开发、设备驱动程序的开发以及嵌入式图形界面的开发等。
“嵌入式系统软件测试”：嵌入式软件测试的相关基本概念、嵌入式软件测试的生命周期、嵌入式软件测试的相关技术、嵌入式软件的测试过程、嵌入式软件测试环境的搭建以及常用的嵌入式软件自动化测试工具及管理工具。
“嵌入式行业领域知识”：介绍交换机、路由器，moDEm等网络设备；手机、mP3、PDA、可视电话、机顶盒（SetTopBox）、数字电视、数码照相机、数码摄像机（DV）、信息家电等消费电子；打印机、传真机、扫描仪等办公设备；ABS（防死锁刹车系统）、供油喷射控制系统等汽车电子和数控设备或仪表、家电控制系统、医疗仪器、航天航空设备等各种自动控制设备。
也就是说，嵌入式处理器应当选择当前最流行的ARm系列，操作系统选择嵌入式LINUX，在这样的软硬件平台上利用c、c++等来进行开发，这样才能大大缩短高校毕业生与用人单位需求之间的差距，使学生得到更多的就业机会。
四、教学现状与效果保障
经过上述分析，明确了嵌入式系统教学内容，但是要想把这些内容具有效地传授给学生却不是一件容易的事情。
究其原因，主要由两个方面问题，一是嵌入式系统技术本身，二是我们的教学问题。
嵌入式系统技术本身：一是因为这一领域入门门槛较高，不仅要懂底层软件，对软件水平有较高要求，同时还必须懂得硬件的工作原理，需要有一套合理、有效和完整的教学、实践过程；二是因为嵌入式这一领域发展迅速，很多软硬件技术出现时间不长，知识更新很快，掌握这些新技术的人较少；三是嵌入式技术应用开发还要求具有一定的其他相关行业领域常规知识，如通信、自动控制、传感器技术等。
教学问题：一是随着高校的扩招，生源质量普遍下降，学生的学习兴趣和积极性亟待提高。二是由于涉及的知识面广，综合性强，这就对任课教师提出了更高的要求，一般的教师很难做到软、硬件都精通。三是现有的嵌入式实验教学平台所配的实验，几乎都配备了详细的实验指导书，学生只是一步步操作，这样实验本身的效果也大打折扣。四是有限的课内学时无法满足实践教学，尤其是综合性、设计性实践的需要。五是目前缺乏合适教材、各门课程之间衔接不够、部分具体知识相互重叠等情况。
因此，必须针对上述情况综合采用一些措施才能保证达到良好教和学的效果。如：和相关行业企业合作，按照软件开发的实际需求和过程来组织教和学，选择或建设理论和实践教材，多种途径加大师资培养，开放激励的管理制度等。
参考文献：
[1]徐远超,张聪霞,关永.嵌入式系统专业课程教学存在的问题与思考[j].教育与教学研究,2009,:85.
[2]徐劲松,刘钰碧,蒋晶.应用型本科嵌入式系统课程群建设与实践[j].企业技术开发,2009,:145.
（责任编辑：刘辉）
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
