1.引言
目前國內家電企業間發展不平衡和無序競爭現象十分突出，行業整體利益未能完全發揮，缺乏核心技術以及產品創新。國外的跨國公司憑借核心技術，對我國家電產業造成了很大的威脅。面對這種態勢，我國家電產業雖擁有先發優勢，但現在到了依托技術創新突破和謀求發展機遇的時候。因此針對傳統優勢家電產業，本文介紹的系統開發了一個支持產業升級的嵌入式家電開發平臺，構建了嵌入式家電的企業間協同工作環境并且研究基于網絡的家電設計工具、方法和手段。為了一般家電企業都能夠在低技術門檻下利用這個嵌入式家電通用模塊來升級其傳統家電產品，本系統還開發了一批支持傳統優勢產業產品升級的嵌入式家電通用模塊。
2007年1-9月規模以上制造業主要經濟指標完成情況（一）的數據顯示：家用視聽設備制造業個數占全部企業的6.6%，而主營業務收入占8.1%，說明信息家電、儀表類企業相對其它行業規模較大，對制造業主營業務收入影響很大。全部企業合計主營業務收入增長19.7%，而家用視聽設備制造業在所有分類中僅比最低增長8.0%略高，只有8.8%；說明全國范圍內信息家電、儀表類制造業整體增長相對較為緩慢，缺乏增長動力，這在全國范圍內與儀器設備類企業的規模地位極不相稱。而2007年1-9月電子信息產業經濟運行情況報告中的存在問題中的第3點指出：核心技術的缺失制約產業結構進一步優化升級，產業結構調整的關鍵在于全行業自主創新能力的不斷提高，企業應努力掌握核心和關鍵技術，增強科技成果轉化能力，從而提升產業整體技術水平，促進產業優化升級[1]。
2.嵌入式家電開發平臺與資源共享
本系統開發的嵌入式開發平臺由服務器軟件和客戶端軟件組成。嵌入式家電開發服務器中運行服務器軟件，授權企業通過嵌入式家電開發終端的客戶終端軟件，使用合法授權的賬戶和密碼登陸嵌入式家電開發服務器，開發其嵌入式家電。同時可以在Internet上維護嵌入式家電開發服務器，授權指定的單位利用遠程維護終端進行嵌入式家電開發平臺的日常維護、賬戶管理和軟件升級。不同的企業可同時在嵌入式家電開發平臺上登錄并共同開發同一個嵌入式家電的不同部件。但是同一個時間同一個部件只能由一個企業開發，這個企業退出該部件開發后，其它企業才可以繼續開發該部件。
當然，本系統除了創建嵌入式開發平臺之外,還提供面向嵌入式家電應用領域的標準規范、共享資源庫，為嵌入式家電開發和應用企業建立各類嵌入式家電設計/開發/應用的工具數據庫和知識庫，實現資源共享。整個平臺具體系網絡結構如下圖1所示。
圖1 嵌入式家電開發平臺的網絡結構
2.1平臺設計原理及服務軟件整體架構
圍繞嵌入式家電開發平臺作為企業網上產品開發的需求和特點，參考通用網絡信息系統的體系結構與功能，系統采用業界最新的分布式多層體系結構、ASP.NET、XML、XSL技術和業務邏輯組件化技術，利用M-V-C（Model-View-Controller）設計模式，成功地實現了系統表現邏輯、業務邏輯和數據管理邏輯。
嵌入式家電開發平臺由項目開發管理、知識幫助文檔、典型應用實例、通用板級
支持包、芯片無關（或相關）通用開發庫、賬戶管理、服務反饋、工具下載、技
術論壇和信息公告等功能系統組成。其中知識幫助文檔、典型應用實例、通用板
級支持包、芯片無關（或相關）通用開發庫和工具下載、組成共享資源庫，賬戶
管理、服務反饋、技術論壇和信息公告組成共享資源服務的附加系統。系統功能
完善、操作方便，系統資源面向具有相關權限的所有成員，做到系統安全性的同
時保證數據的共享性。平臺服務軟件整體框架圖如圖2所示。
圖2 嵌入式家電平臺服務軟件總體方框圖
2.2平臺硬件架構
分布式多層體系結構應用框架基于業界標準為網絡應用系統平臺建設解決方案提供了一個模型。這個框架基于一個多層的分布式環境，在這個環境中，各種應用邏輯被封裝為各種組件，這些組件通過網絡相互通信。在它的最基本的形式中，可以被描述為一個“邏輯上”的3層計算模型（即Browser / Server / Server模型）。這個基本的3層系統模型包括客戶、Web應用服務器（包括Web服務器）、服務器（可以是數據庫服務器）。在這3個邏輯層中的應用元素通過一組業界標準的協議、服務和軟件連接器互相連接起來[2]。
1) 客戶：這個應用框架支持廣泛的客戶端設備，將這些客戶端設備連結到Web服務器的思路是使用一組被廣泛支持的基于Internet的技術和協議�？蛻舳说闹饕饔檬菍卯a生的結果信息顯示給用戶。
2) Web應用服務器：它為應用的業務邏輯提供了一個運行環境。它包括HTTP服務器和企業系統運行服務，支持分布式網絡環境下應用軟件的快速開發和部署。這些服務端的組件通過HTTP或IIOP （Internet Inter-ORB Protocol）與客戶和其它組件通信，并利用網絡基礎架構提供的目錄和安全服務，這些組件還可以與數據庫、已有的應用系統等進行通訊。
3) 數據庫服務器：該層次通常是數據庫系統，或是已有的應用系統，是開發人員日常工作所依賴的應用服務和數據。這些應用服務和數據是重要的信息資源，需要以一種安全且可控的方式連接到Web上，以充分發揮它們的作用為用戶服務。
2.3平臺軟件具體架構
多層的應用軟件系統，由于其眾多的優點，已經成為典型的軟件系統架構為廣大開發人員所熟知。分層原則是封裝原則的提升，在一個系統中代碼往往有各種各樣的職責，例如有負責和數據庫打交道的代碼，也有和用戶打交道的代碼。把這些代碼根據功能劃分為不同的層次，各功能層次間的調用關系定義清晰，功能擴展與調整相對獨立，具有盡可能小的耦合關系，這樣就可以對軟件架構的不同部分實現封裝，充分保證系統的可擴展性和可維護性。鑒于此本系統也應用該成熟技術將系統分為用戶界面層、應用邏輯層、數據訪問層、數據層。具體架構如圖3所示。
圖3系統架構
1) 用戶界面層包含系統的顯示邏輯，位于客戶端。它的任務是接收用戶的輸入，并由客戶端Web瀏覽器將用戶需求提交給網絡上的Web服務器，Web服務器對用戶身份進行驗證后把所需的信息傳送給客戶端，客戶機接受傳來的信息，形成圖形交互界面并把它顯示在Web瀏覽器上。
2) 應用邏輯層部署在具有應用程序擴展功能的Web服務器上，對業務邏輯和業務實體進行封裝, 它的任務是接受用戶的請求，通過業務實體內部邏輯向數據訪問層請求數據，將獲取的數據實體或數據集按業務邏輯進行處理，把處理結果返回給為用戶界面層。
3) 數據訪問層實現統一的數據訪問接口, 為事務邏輯層提供數據服務,如存儲數據操作結果、返回數據檢索結果等消除上層對數據庫的直接訪問,封裝了訪問數據庫的行為,實現與數據庫的交互。該層通過ADO.NET實現數據訪問技術，與基于ASP.NET的應用邏輯層一起部署于Web服務器上
4) 數據層位于數據庫服務器上，使用DBMS維護所有平臺數據，通過SQL接收數據訪問層請求，實現對數據查詢、修改、更新等操作并返回相應的處理結果。
2.4實現多個嵌入式家電企業間協同開發
嵌入式家電開發平臺的整套軟件采用完全成熟的服務器—終端開發模式，軟件技術上沒有太大的技術問題。本項目的關鍵點是創建嵌入式家電開發平臺，實現多個嵌入式家電企業間協同開發。
為了實現個嵌入式家電企業間協同開發，就首先要求嵌入式家電采用模塊化開發方式，把一個嵌入式家電按照其硬件的結構特征分成若干個模塊。其中能夠使用嵌入式家電通用模塊的，直接使用通用模塊；不能選用通用模塊的，可以把這些模塊交給若干個客戶分別去設計；最后由授權的核心客戶把這些模塊集中成為一個完整的嵌入式家電。為了保證模塊的數據的完整與穩定，一個模塊每次只能由一個客戶進行設計[3]。
2.5實現不同硬件版本的嵌入式家電開發平臺
隨著嵌入式家電開發平臺的改進和升級，針對各種嵌入式芯片的兼容性必須在一開始就做出足夠的預測。隨著硬件和軟件技術的發展，嵌入式家電開發平臺難免會拋棄一些過時的硬件，加入新的、高性能的硬件支持。由于包含嵌入式芯片在內的硬件種類繁多，各種硬件之間難免會在升級后出現性能沖突，會不可避免地導致嵌入式家電開發平臺的兼容性問題。本課題組將根據存在兼容性問題的硬件的分類，實現不同硬件版本的嵌入式家電開發平臺。
2.6 實現具有典型用途的嵌入式家電通用模塊及其通用板級支持包
發明專利(ZL200510061595.2)“具有通用智能網絡節點的通用智能網絡”簡稱為尤格網。從尤格網專利技術的特點來看，本課題組具有它完全自主的知識產權，可以滿足嵌入式家電通用模塊的技術要求。
尤格網專利技術要求使用尤格協議的嵌入式家電具有圖4所示的共同結構特征，我們正好利用這個共同的結構特征實現具有典型用途的嵌入式家電通用模塊，讓使用嵌入式家電開發平臺的企業比使用普通芯片還簡單地使用這些通用模塊，只要增加一些簡單的用戶接口，就可以實現嵌入式家電的典型功能，并可以隨時升級其內部軟件。
圖4 嵌入式家電通用模塊硬件結構原理圖
一個嵌入式系統要在特定的硬件里穩定運行，除了要具有一個良好的嵌入式系統以外，更需要一個穩定的，連接操作系統與特定硬件的驅動軟件，這個驅動軟件就是嵌入式家電開發平臺在開發嵌入式家電時必不可少的板級支持包。板級支持包的編寫者不僅需要掌握嵌入式系統的內核技術，而且需要精湛的硬件設計技術和豐富的設計經驗�？紤]到一般企業中很少具有這方面的專門人才，所以需要我們的嵌入式家電開發平臺提供與嵌入式家電通用模塊相配套的通用板級支持包，并提供詳細的修改向導，以便使用嵌入式家電開發平臺的家電企業客戶，自己按照其自己家電產品的硬件特點做出相應的修改。
采用尤格網專利技術后，嵌入式家電即便不使用嵌入式家電通用模塊，也具有嵌入式家電通用模塊類似的硬件結構。我們便可以使用和嵌入式家電通用模塊類似的方法來設計其自己嵌入式家電模塊的板級支持包，這樣可大大方便嵌入式家電開發平臺的使用者，開發嵌入式家電就如同使用嵌入式家電通用模塊一樣方便。
2.7 制定嵌入式家電的開發標準并實現通用開發庫
既然是傳統家電企業技術升級的嵌入式家電的公用開發平臺，使用這個平臺的企業就應該共同遵守這個平臺在嵌入式家電應用領域的標準規范。本項目將在尤格網協議框架下制定嵌入式家電的開發標準，并研發家電企業在使用嵌入式家電開發平臺設計、開發嵌入式家電時所使用的軟件開發工具，設立嵌入式家電開發平臺的技術支持網站，以多種渠道提供支持典型嵌入式芯片的通用開發庫及其相關的知識庫文件。
開發使用的開發庫分為兩類，一是使用嵌入式家電通用模塊時使用的通用板級支持包，二是按照尤格網專利技術客戶編寫板級支持包時使用的通用開發庫。
2.8 嵌入式軟件的自適應更新
隨著嵌入式家電開發平臺的改進和升級，一些老的產品需要更新其內部的嵌入式系統軟件，以適應新的網絡環境，或者新的嵌入式家電成員。只有接入Internet的嵌入式家電才有可能對其嵌入式軟件的進行自適應更新。對于需要軟件自適應更新的嵌入式家電，一開始就要留出網絡接口，并使用內部可以自己改寫的軟件存儲器。接入Internet的嵌入式家電，在滿足自適應更新條件的情況下，可以通過嵌入式家電開發平臺服務器的自適應更新服務系統進行自適應更新。
3.結論
本系統從平臺架框的選擇和設計的模式選擇到通用模塊的設計，都充分考慮到了家電企業的需求、現狀和規模，幫助一般家電企業能夠在低技術門檻下利用這個嵌入式家電通用模塊來升級其傳統家電產品，為嵌入式家電的企業構建了一個良好的協同工作平臺。
參考文獻
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[3] Wu Shiliang, Zhong Qin. Research on Coordinative Development Platform for Constructing Enterprise Management Information Systems[J]. Manufacturing Information Engineering of China, 2009，37（15）:1-5.
作者簡介：
張衛強，碩士，副教授。80-87就讀于南開大學物理系，87畢業獲碩士學位。多年來一直從事嵌入式系統設計、電子系統應用、智能卡應用等方面研究，和多家企業合作開發過多種電子產品并產業化。指導學生獲得全國大學生電子設計競賽一等獎兩項，二等獎二項，省級將若干項。
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