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当前,嵌入式系统已进入一个知识平台应用时代。即知识创新者将创新知识成果转化为知识平台,知识应用者在知识平台基础上实现创新知识的傻瓜化应用。

本文引用地址: http://embed.21ic.com/hardware/processor/201807/69288.html

1 嵌入式系统中的平台现象

1.1 知识发展中的平台化趋势

人类知识总是遵循着平台化发展趋势。平台化趋势是指随着知识发展,人类总是要将知识成果集成到工具中,人们使用工具时,不必了解知识成果原理,就能实现知识成果的应用。从知识学角度看来,这些工具就是集成了知识成果的知识平台。

例如,当没有数值计算工具时,人们必须通晓数值计算原理,用心算或用笔在纸上进行数值计算;有了算盘后,人们只要通晓珠算规则,不必深入了解数值计算原理就能进行数值计算;电子计算器出现后,人们进行数值计算(甚至函数计算)时,只要给出计算要求就能获得计算结果。借助电子计算器,任何傻瓜都能实现过去依靠专家才能实现的数值计算知识行为。

由于这些工具中集成了知识成果与知识行为,使用者不必掌握知识成果(如数值计算原理),就能实现知识行为(如数值计算行为),这就是知识平台的平台效应。

算盘中集成了数值计算的珠算方法成果,减轻了人类的脑力劳动;电子计算器不仅集成了数值计算原理、计算方法,还集成了数值计算的运算过程(数值计算的知识行为),完全替代了人类数值计算的脑力劳动。可以看出,人类诞生后,知识发展的总趋势是不断将认识成果、知识行为集成到工具中,用工具来替代人的脑力劳动。

1.2 嵌入式系统的知识平台现象

嵌入式系统领域,无论是产业部门、科学研究领域还是日常生活中,充满了知识平台现象。下面是嵌入式系统产业、科技中的几个典型的知识平台实例。

(1) 嵌入式系统产业中的知识平台[1]

半导体厂家将VCD的创意与知识成果集成到芯片中,并整合成集成电路基础上的软硬件套件,这就是VCD产品的知识平台,作为商品出售给中国的乡镇企业。乡镇企业在购得VCD产品知识平台后,在半导体厂家售后服务的技术支持下完成VCD机的产品化设计,实现了乡镇企业的傻瓜化生产方式。

(2) 嵌入式产品开发中的产品平台[23]

在我国单片机应用领域中,许多企业的技术经营方式都处于极端落后状态。企业没有独立的技术平台,产品核心技术都掌握在员工手中,形成了厂家产品研发的“板凳模式”,任何技术人员的流动都会造成企业的灭顶之灾。如果能形成产品研发的知识平台模式,即将企业中的所有产品的嵌入式应用系统进行标准化、系列化、规范化的改造,将所有相似的技术(软、硬件技术)内容构成一个能开发一系列产品的基础平台,谓之产品平台。任何一个新产品的研发都可以在此平台上起步,即采用70%的产品平台技术+30%创新内容的新产品开发模式。并且在新产品开发过程中,不断使产品平台升级,形成产品研发的“阶梯模式”。产品研发中的核心技术保留在平台之中,由集体创建,为企业所有,不影响技术人员的正常流动。随着产品的不断开发,产品平台不断升级;有了产品平台可大大缩短新产品开发周期,提高新产品的质量。

(3) 单片机系统设计中的应用平台[4]

Philips公司推出I2C总线时,没有提供一个完整的组态软件包。人们每次使用I2C总线时必须了解I2C总线原理、时序,在通晓原理、时序的基础上实现应用。笔者根据90%以上用户的实际状况,研究出单主方式下的虚拟I2C总线软件包VIIC[4]。在这个I2C总线软件包中给出了一个集成有虚拟I2C总线原理的子程序和一个包含三条指令的傻瓜化应用界面。有了I2C总线软件包VIIC,在单主系统中扩展任何I2C总线时,都不必了解I2C总线原理、时序,就能实现I2C总线的傻瓜化应用,而且程序结构十分简单,并且可以应用在任何没有I2C总线接口的单片机系统中。虚拟I2C总线软件包VIIC就是一个软件形式的知识平台。

(4) 嵌入式系统开发的厂家平台[12]

早期的单片机应用是从一堆芯片、一台开发装置,在指令系统基础上起步的,人人都从零开始开发单片机应用产品。随后半导体厂家寻求第三方开发工具、手段支持,不断从裸片销售过渡到厂家平台模式的经营方式,提供包括硬件方面的各种实验板、开发工具,软件方面的各种调试环境、操作系统、编程语言、驱动程序,以及各种成套性技术方案等。如今,半导体厂家与第三方合作,逐渐形成为用户产品开发服务的“集成开发环境”,即半导体厂家的厂家平台。厂家平台为用户提供了“多、快、好、省”的最佳开发手段。高明的嵌入式系统应用工程师在开发新产品时会选择最佳的厂家平台。

1.3 从一体化模式到平台模式

上面列举的4个知识平台现象,概括了嵌入式系统应用的各个方面。从本质上讲,平台模式是人类科技发展“方法学”上的变革,即从封闭的一体化模式变革到开放的扇形平台模式。

科技领域封闭的一体化模式是指从“知识创新”到“创新知识应用”封闭在一个体系(个人、厂家、团体)中,例如,在某个科技领域中,大家都从事知识创新,都使用自己的创新知识成果,形成了大量的重复性劳动,造成全社会创新知识成果的极大浪费与创新知识应用的落后状态。

科技领域的平台模式是指“知识创新”与“创新知识应用”的社会化分工。一部分人(或企业、团体)从事“知识创新”并将创新知识成果转化成“知识平台”;另一部分人则在“知识平台”基础上实现创新知识成果的最终应用。“知识平台”具有开放的扇出特性,即一个“知识平台”可供无数人(或企业、团体)使用。最大限度地节约了知识成果的社会劳动成本,最大限度地发挥了知识成果的社会效益与经济效益。例如,一个半导体厂家的VCD产品平台,可供无数多的乡镇企业使用。

从一体化模式到平台模式是人类知识发展史上的飞跃,平台模式是放之四海而皆准的知识发展规律,适用于和知识有关的一切领域。所不同的只是知识平台的内容、结构、组成方式而已。

2 知识平台的基本特性

知识平台的基本特性是它的分离性、集成性。在分离性基础上实现知识平台的傻瓜化应用,在集成性基础上实现知识平台的商品化。知识平台的黑箱性、黑洞性最大限度地保护了知识平台制造商的利益,即平台的知识垄断与驾驭。

2.1 知识平台的分离性

分离性是知识平台最基本的特性,知识平台本身就是知识创新与创新知识应用社会化分工的产物。另外,在知识平台中将知识原理与知识应用分离,并为知识平台应用建立起一个傻瓜化的应用界面(即应用标准、规则、规范)。知识平台使用者只需要了解应用界面,就能使用知识平台,完成专家的知识行为,形成了当今通行的高级工具的傻瓜化应用方式。

从另一角度来看,知识平台的分离性最大化地保证了知识平台制造商的利益。因为将知识原理与知识应用界面分离,最有效地屏蔽了知识平台中的核心知识成果,使知识产权保护从专利保护进入到自我保护的高级阶段。

2.2 知识平台的集成性

不断将知识集成到工具中,是人类社会工具发展的普遍规律。原始人使用的石刀、石斧中集成了“尖劈原理”知识;在刀、剪、铁钳中集成了力学、金属学、冶金、锻造工艺学知识;拖拉机则集成了机械学、机构学、动力学、材料科学、耕作技术等知识。人类使用的工具都是人类知识成果的结晶,可以说没有无知识的工具。

知识平台的集成性除了知识集成外,还会发展到高级阶段的知识行为集成,即从手工工具、机械化工具到智能化工具的发展。上述事例中的纸、笔可视为数值计算的手工工具,算盘或手摇计算机是机械化工具,电子计算器则是数值计算的智能化工具。因为,电子计算器除了集成有数值计算原理知识外,还集成有数值计算的知识行为能力。当给电子计算器输入计算要求时,它能自动完成数值计算的全过程,这就是电子计算器的知识行为。因此,知识平台是一个智能化工具,可以替代人类的脑力劳动。

3 树立牢固的知识平台观念

知识平台模式是从资本经济时代向知识经济时代变革的科技方法学革命。是从封闭的一体化产业、科技模式向开放的扇形产业、科技模式发展,即从“板凳模式”向“阶梯模式”变革,最大地减少了产业、科技发展中的重复工作;因为,一个集成了科技成果,又有傻瓜化应用界面的知识平台可让全世界所有人实现傻瓜化应用。

3.1 科技成果止于知识平台

我们可以清楚地看到,在一个新兴的嵌入式系统领域中,早已抛弃了原先传统的从科技创新到创新科技应用一体化模式。燕舞集团VCD的一体化科技模式遭遇惨败,半导体厂家与乡镇企业基于知识平台(VCD软硬件套件)的社会化分工取得的极大成功,宣告了科技、产业知识平台模式的到来。

在PC机产业中,形成了通用处理器、OEM厂商、PC机生产厂家的扇形产业体系,本质上是基于知识平台社会化分工的生态体系。Intel公司致力于通用微处理器的知识创新,止于将创新知识成果转化成通用微处理器芯片,决不参与计算机主板设计与生产。

嵌入式系统领域,半导体厂家从事微控制器的创意,并生产微控制器,邀请第3方为微控制器应用提供最佳的集成开发环境,为用户提供全方位的技术支持。ARM知识产权公司的出现,使平台模式发挥到极致。

ARM公司专门从事知识创新,将创新知识成果转化成产权知识,为所有半导体厂家提供产权知识平台,决不参与微控制器设计与生产。

3.2 科技应用始于知识平台

我国乡镇企业在高科技的嵌入式系统应用领域迅速取得成功,这在资本经济的一体化产业时代是不可想象的。我国乡镇企业不从事知识创新、不购买专利知识,而是购买一个最好的知识平台商品,在厂家的技术支持下,实现最终产品生产。

IT产业中OEM厂商的出现,最好地阐明了知识平台的产业模式。OEM厂商将IT产业结构细分为扇形产业链,形成多级的平台模式。例如,PC机的主扳制造商购买Intel公司的通用微处理器,在Intel公司的技术支持下设计与生产计算机主扳,并不从事通用计算机的设计与生产;计算机生产厂家则购买计算机主板与周边设备,以组装方式生产最终产品。

4 知识平台的定位与分工

嵌入式系统是由微电子学科、计算机学科、电子技术学科、对象学科构成的一个无限大的产业、科技领域。在这个产业领域中,形成了以知识平台为中心的扇形产业、科技生态体系。从纵向看来,有顶端的知识产权厂家、半导体厂家、OEM厂家、对象领域产品技术开发商、最终产品生产厂家;从横向看来有技术支持、配套等技术服务企业。在这个扇形产业、科技生态体系中,任何企业、团队与个人都成为相互依赖的产业链中的一环,在上游企业的知识平台基础上,为下游企业提供下一个环节的知识平台,最终完成从知识创新到创新知识应用的全过程。例如,ARM公司从事嵌入式处理器的研究,并将这些研究成果转化为产权知识,决不从事嵌入式处理器的生产;众多的半导体厂家在ARM公司授权下,在处理器产权知识平台基础上,生产出形形色色的微控制器(MCU);对象领域中众多的电子系统设计部门,则在半导体厂家微控制器平台基础上,完成嵌入式应用系统、产品系统设计;而最后的一个环节则是众多的嵌入式系统最终产品生产企业。

嵌入式系统的扇形生态体系中可以看出,任何一个企业、科技团队或个人,只能占据生态体系中的某一个环节。因此,应该根据自身的特点与优势,在扇形生态体系中准确定位。在扇形产业链的知识平台传递中,在知识平台中的任何知识投入,都可取得知识平台的自属知识产权。例如,半导体厂家在获得ARM公司授权后,在ARM处理器知识平台基础上设计与生产的微控制器,占有微控制器的自属知识产权;对象领域的电子技术工程师,在微控制器、集成开发环境等知识平台上,开发出嵌入式应用系统,占有嵌入式应用系统的自属知识产权。在扇形生态体系中,每一个环节都有知识产权的发展空间。

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