简介 从现代科技创新知识的发展角度论述了广义平台的基本特征与应用模式，探讨了单片机产业平台应用现状，提出了广义平台建设、更新和维护的方法。

关键词 广义平台 平台模式 知识集成 知用分离

前言

　　多年来，作者在从事单片机应用系统设计的研究中，不断尝试将广义平台观念、方法引入单片机应用系统设计中。先后设计了虚拟I2C总线软件包、智能仪器数字系统平台等广义平台，并在网上发布了"建设单片机应用平台，实施平台开发战略"的文章(后被《今日电子》转载于2000年第2期)，引起众多同行关注。在2000年10月18日中国微计算机2000年年会、中国嵌入式系统主题研讨会上，作了"基于平台观念的系统设计方法"的发言，引起了与会者的兴趣。本文力图以现代科技发展的基本理念，阐明广义平台在处理当代技术事务中的重要作用。

一、 计算机产业革命与广义平台

　　蒸汽机及随后的动力机械形成的工业革命，用机械代替人的体力劳动，诞生了资本经济;20世纪后期的计算机产业革命，用计算机来代替人的智力劳动，则使资本经济走上了知识经济之路。在知识经济时代，计算机对人类生活的各个方面产生了重大影响。在科技领域中的影响莫过于知识集成带来的影响。即知识集成后的广义平台;基于广义平台的知用社会化分工;广义平台形成的知识商品市场，知用社会化分工形成的知识产业与技术产业。

1. 知识"爆炸"与知识集成

　　近代科技知识的非线性增长，特别是计算机技术的发展，加速了科技创新速度，形成了科技知识的极剧膨胀。20世纪70年代，曾有人预言近代科技发展形成的知识"爆炸"，会给未来人类生活带来灾难。然而，直至今日，人们似乎没有知识爆炸的感觉。相反，在计算机技术的帮助下，在科学知识的海洋中游刃有余。这是因为，随着科学技术的发展，原有成熟的技术不断被打包，实现了知识的集成。在电子技术领域中，最典型的知识集成就是电路技术知识的IC集成。从60年代开始的电路集成、功能集成、技术集成走上了以ASIC为代表，集软、硬件技术的综合知识集成。

　　知识集成后形成了独立的知识包。知识包的设计者们在设计知识包时，遵循傻瓜化原则，即保证使用者使用这个知识包时，不需要了解知识包的知识原理。

　　在许多计算机辅助设计的知识包软件中，我们还可以十分明显地感觉到知识包是如何替代人们的智力劳动的。例如，用于结构强度计算的有限元计算软件包，只要普通技术人员输入机械结构的一些边界参数，计算机就会给出过去需要强度计算专家计算的强度计算结果。

　　因此，现代科技知识的知识集成，形成了形形色色的知识包，不断为知识应用提供了一个傻瓜化界面，而且，在计算机技术辅助下，实现了人类智力劳动的替代。

2. 知识集成后的知用分离

　　转化成最终生产力是知识创新的目的。然而从知识创新到知识应用有两种模式，即直接模式与平台模式。
　　
　　图1是基于知用一体化，从知识到应用的直接模式。对应用N个应用中的每个特定应用都要从了解知识原理出发，到具体对象环境的应用处理。

　　图2是知用分离的平台模式。由于知识包的傻瓜应用界面以及智力劳动的替代功能，在每个特定应用中，都不必了解知识原理，只要学会知识包的操作方法即可。

图1                      图2

3. 知用分离是近代科技文明的重大标志

　　借助于计算机软件技术和IC的知识集成技术，知识包被物化成可独立运作的广义平台。通过广义平台的交互，实现了知识创新与知识应用的社会化分工，并形成了知识经济中相应的两大产业，即知识产业和技术产业，如图3所示。知识产业从事知识创新，并将创新知识转化成广义平台，并以广义平台为终极成果;技术产业则在优选广义平台、深入了解广义平台功能和操作原理的基础上，实现各种特定条件下的应用设计。

图3

　　由于广义平台的独立物化特性，能游离于知识创新领域和创新知识应用领域。广义平台的商品化，又将成为知识产业与技术产业间的重要联系媒介。

　　知识创新与创新知识应用的社会化分工，大大地解放了现代科技生产力。知识产业部门不必受最终生产力转化的拖累;技术产业部门也不必花费过多精力去了解知识原理。

二、 广义平台的基本特征与应用模式

　　能实现知用分离的广义平台有以下特征：

　　（1）  独立的物化形态。广义平台诞生于知识创新领域，交给应用领域人员使用时，必然有完整的物化形态，或软件包、或IC芯片、或硬件模块。独立的物化形态有利于广义平台的商品化生产与应用。

　　（2）  良好的通用性。一个平台能解决某个领域的一系列终极化应用。终极化应用的数量决定广义平台的效益。没有通用性便失去了平台的中介价值。

　　（3）  有完整的知识产权。平台是创新知识的物化。平台中集成了与应用相关的全部创新知识，或集成了对基本原理、协议的诠释与再创造。平台代替了应用领域设计人员的智力劳动。平台的知识产权归平台建设人员所有。

　　（4）  平台内涵的"黑箱"性。为了平台的非介入性应用(不必了解平台内涵及知识原理)，以及平台的知识产权保护，广义平台都具有"黑箱"性。

　　（5）  具有傻瓜化界面。要使平台实现非介入性应用，平台设计时，必须为平台应用者设计一个易于理解、易于操作的傻瓜化界面。

　　（6）  不断知识集成的"黑洞"效应。广义平台运行中，平台建设者总要不断完善平台知识内涵，同时，还要不断将应用领域中成熟的知识纳入平台。平台应用领域会不断受到平台的侵蚀，形成平台应用领域知识的不断贫困化。

　　因此，一个良好的广义平台应有最大的通用性、最大的内涵密度、最傻瓜化的应用界面。
平台设计与平台应用领域或人员之间的交互有以下方式。

　　（1）  紧耦合方式。这是一种平台应用者自己设计自己使用的平台应用模式。平台设计与平台应用紧密交互，有利于平台的维护、更新与升级。但常带来平台管理的随意性和物化形态的不完善。

　　（2）  松耦合方式。这是一种在一个集团(企业)内部实施的平台模式。在企业内部形成平台建设与平台应用的两个团队。由企业技术主管实施平台设计、维护、更新、升级以及平台应用的管理工作。平台的技术交互通过技术主管进行。这种模式有利于企业的知识产权保护，又不妨碍企业技术人员的正常流动。在良好的技术管理下，最利于企业的成长与发展。这种模式对企业的技术管理要求较高。

　　（3）  无耦合方式。这是一种平台设计与平台应用无交互的应用模式。一般平台设计与平台应用分别在两个企业之间，平台以知识商品形式实现交互。平台设计部门只对平台的功能、可靠性负责，平台应用部门着重查验平台的功能、可靠性及操作特性。双方对平台的技术领悟视为知识产权保护范围。

三、 单片机产业呼唤平台模式

1. 单片机应用系统设计现状

　　在目前单片机从业人员中，绝大多数都是对象领域中人。而早期半导体厂家提供的单片机均为裸机状态，没有为支持应用系统设计的广义平台。在此基础上任何产品系统的软、硬件设计都是从零开始。因此，目前在单片机业界，广泛流行的仍然是"板凳"模式，即从单片机结构原理、指令系统、操作协议到产品系统的直接设计方法。传统的知用一体化的观念和科研习惯，也妨碍应用设计人员广泛采用以下的广义平台模式。例如，在硬件系统设计中采用依靠知识集成的IC器件解决方式;建立各种类型的软件包，并依靠软件包而不是依靠原始协议、操作原理的应用程序设计方法;建立各种软、硬件库，并且在一个基本结构基础上进行产品设计的方法。

2. 呼唤建设单片机产业相关平台

　　与单片机应用设计有关的广义平台应该有厂家平台、产品平台和应用平台。

　　（1）  厂家平台。厂家平台是指半导体厂家推出新型MCU系列产品及新技术时，能为用户服务的全部技术支持实体。它包括基本功能及资源的演示系统、开发环境、参考设计、应用示例、典型操作子程序库、库函数及操作系统。良好的厂家开发平台有利于厂家新产品、新技术的推广。

　　（2）  产品平台。产品平台是指单片机用户在设计系列产品时的基本结构体系。它包括标准化的基本产品结构、系列化的外围扩展单元库、基本应用子程序库以及各种辅助设计软件工具。厂家在设计新的产品时，只是在基本产品结构基础上，在平台库中选择合适的外围扩展单元构成产品硬件系统。选择相应的子程序库，在相应的辅助软件支持下，完成产品应用程序设计。产品平台的优化设计与实践，有利于产品的SOC(System On Chip)化。

　　（3）  应用软件平台。应用软件平台是指产品应用程序设计时的模块化软件、辅助软件、应用软件包、操作系统软件等。采用高级语言编程时，有利于软件平台的建设与应用推广。

四、 广义平台的建设与维护

　　采用平台模式时，SSN设计是基础，归一化设计和应用界面设计是平台建设的重要内容，而科学的管理则是平台模式成败的关键所在。

1. SSN设计

　　SSN设计是指标准化(Standardization)设计、系列化(Serialization)设计、规范化(Normalization)设计。

　　标准化设计是从原理的随意性到工程设计的限制性要求所决定的。没有标准化的限定，不可能有共享与兼容性设计。例如，在单片机应用系统中的行列式键盘，可由I/O口线随意组成。但进入平台设计时，必须形成I/O口线序号标准，并且给定与口线序列对应的键号规定。

　　系列化设计是满足平台无限应用要求的有限选择，良好的系列化设计能保证在满足最大应用要求下，有最简单的系列资源支持。例如，用标准的8键独立式、4×4行列式和8×8行列式的三个键盘系列来满足单片机应用系统中不同的应用要求。

　　规范化设计是指在平台设计中，把标准化和系列化设计及平台设计、应用路径、更新维护方法形成指令性规则，以规定平台正常运行的法则。

2. 归一化的交集设计

　　知识平台是知识创新与应用分离后的一个交集，如图4所示。有前归一设计、后归一设计和最佳包容性设计。

　　（1）  前归一设计。前归一设计是从原始创新知识，如结构原理、协议规则、操作原理到知识平台的集成知识设计。如硬件的IC设计、软件的库函数、软件包设计。集成知识设计要满足平台物化设计要求的形式和内容，以达到知识集成要求。

图4

　　（2）  后归一设计。后归一设计是平台应用领域的归纳分析设计。满足应用对象、应用环境的SSN设计是后归一设计的重要内容。后归一设计为前归一设计提供了依据，是前归一设计的基础。没有后归一设计，前归一设计就会陷于盲目性。

　　（3）  最佳包容性设计。最佳包容性设计是寻求平台的最佳效益设计。一般而言，平台内涵随平台应用面呈指数增涨趋势。在满足一定的应用要求后，再追加新的要求，往往会付出很大的代价。最佳包容性设计就是要寻求以最小平台内函获取最大应用效益的最佳点选择设计。

3. 应用界面设计
　　
　　应用界面设计是保证平台具有良好应用状态的界面设计。主要有非介入性应用、傻瓜化操作和最少的内涵相关资源支持设计。

　　非介入性应用保证平台应用不需要了解平台的基础知识原理;傻瓜化操作体现了对平台应用人员最低的技术要求;最少内函相关资源支持能使平台应用时所附加的软硬件资源减至最少。

4. 平台的维护、升级与管理

　　由于知识不断创新、技术不断发展，平台也需要不断的维扩、更新与升级。在紧耦合、松耦合的平台模式中，平台设计与平台应用的交互对平台维护、更新、升级十分重要。

　　无论是平台设计中的知识更新、新技术研发、平台应用中的平台回馈升级、修改，都依赖科学的管理制度。施行平台模式，无论个人还是企业，科技成果综合体现在平台中，应建立相应的平台成果贡献登录、平台知识产权保护以及平台的文档管理制度。

　　不同耦合方式的平台，平台维护更新的方式不同。对于无耦合方式平台，平台建设与平台应用分属两个不同的企业，平台的维护、升级与更新，主要在平台建设的企业部门。紧耦合方式平台多属小型平台或初级平台，平台的维护、升级与更新和平台应用紧密联系，平台应用中对应用对象的许多深入理解能及时回馈到平台中。对于松耦合方式的平台，由于平台建设与平台应用是在一个企业之中，又属不同的技术部门，因此要求有很严密的科技管理体系来保证平台的建设与运行。通常松耦合平台建立在总工程师直接领导下的平台管理模式。一个松耦合产品研发平台应做到：

　　（1） 新品研发中保证平台的权威性;
　　（2） 重视应用平台的动态维护与更新;
　　（3） 平台更新中要保持预研的独立性;
　　（4） 建立平台使用维护与更新管理规范。

五、 平台的巨大商业化前景

　　从前面论述可知，从资本经济时代发展到知识经济时代，最显著的特征是知用分离产生的创新知识与创新知识应用的社会化分工，而广义平台形成了这两大领域交互的桥梁。对于无耦合模式的广义平台，只有在完全市场化的条件下才能实现完美的交互。广义平台设计部门把创新知识转化成具有物化形式的知识商品，广义平台应用部门则选购满意的知识商品来实现最终生产力的转化。在知识商品世界里，将创新知识转化成最终生产力实现最有效、最快速的运行，同时给广义平台带来巨大商机。

参考文献

1  何立民建设单片机应用平台，实施平台开发战略今日电子，2000（2）