对系统的移植和裁剪，以达到所需的系统要求以PowerPC8xx系列处理器为例，通过对此类处理器的引导模式。引导代码的编写和调试，以及如何引导操作系统执行等问题的研究，探索嵌入式系统引导过程的一种解决方案。关键词：MPC860嵌入式操作系统存储映射引导嵌入式系统应用开发不同于PC机，其开发过程同时涉及软硬件，需要将硬件平台的设计。操作系统以及上层应用开发综合考虑；而PC机应用开发建立在已经定制好的硬件和操作系统平台上，开发者只需调用系统提供的接口和服务完成相应的功能。由于应用和成本约束，嵌入式系统的硬件平台需根据应用量身定制，通常所用的MPU.存储器。外围设备等有多种选择余地，而且软件调试技术特殊，使平台的引导设计变得十分复杂。因此，对于嵌入式系统开发者而言，有必要深入分析系统引导过程，将软硬件开发有效地综合，即针对不同的硬件平台和软件运行模式，正确地进行底层上电初始化，进而引导操作系统执行。这个问题的核心在于对系统的引导模式的研究。嵌入式系统的启动代码一般由两部分构成：引导代码和操作系统执行环境的初始化代码。其中引导代码一般也由两部分构成：第一部分是板级。片级初始化代码，主要功能是通过设置寄存器初始化硬件的工作方式，如设置时钟。中断控制寄存器等，完成内存映射。初始化MMU等；第二部分是装载程序，其功能是将操作系统和应用程序的映像从只读存储器装载或者拷贝到系统的RAM中，并跳转到相应的代码处继续执行。操作系统执行环境的初始化代码主要由硬件抽象层HAL代码。设备驱动程序初始化代码和操作系统执行体初始代码三部分构成。本文以摩托罗拉MPC860处理器和具有自主知识产权的操作系统CRTOSII为例，研究嵌入式系统引导程序的设计和实现技术。嵌入式软件的开发涉及调试模式和固化模式两种运行状态。调试模式主要解决如何在目标板上调试正确性未经验证的程序的问题；而固化模式主要解决如何引导已调试成功的程序的问题。相应地，引导代码的设计应针对两种模式分别进行。1调试模式的系统引导1．1调试模式引导代码的作用1调试模式的系统引导1．1调试模式引导代码的作用一个完整的嵌入式软件的解决方案大致包括四方面：①硬件平台配置初始化和系统引导代码；②操作系统软件执行环境的初始化代码；③操作系统；④应用程序。在上述四方面中，引导代码是本研究中力求解决的问题。事实上，板级初始化。操作系统硬件抽象层。设备驱动程序三者整合到一起，就构成了嵌入式系统中BSP(板级支持包)的主体。BSP的代码与具体的目标板硬件设计相关，同时也与应用程序的设计要求相关，针对应用程序提出的不同要求，例如不同设备驱动程序。不同的中断源个数。不同的中断优先级安排。是否启用MMU机制等，BSP部分应作出相应的安排。上述第四部分的应用程序是建立在前三部分正确运行的基础上，并需反复调试。由上述分析可知，BSP和应用程序代码的正确性通过一次的编写不能得到保证，需要经历“调试——修改——调试”反复的过程，因此需要建立一个可靠的调试环境。该环境建立的基础正是调模式下的引导代码。1．2引导代码的调试方法本研究实验采用一种称作BDM(Background Debug Mode)的OCD(On Chip Debuging)调试技术。BMD是由Motorola公司提供的一种硬件调试方法，类似于JTAG调试。它利用处理器提供的调试端口调试。MPC860采用一种特殊的BDM——EPBDM,其运作相当于用处理器内嵌的调试模块接管中断及异常处理，用户通过设置调试许可寄存器(debug enable register)指定哪些中断或异常发生后处理器直接进入调试状态，而不是操作系统的处理程序。进入调试状态后，内嵌调试模块向外部调试通信接口发出信号，通知一直在通信接口监听的主机调试器，然后调试器便可通过调试模块使处理器执行系统指令(相当于特权态)。由于专用的片级调试接口装置(BDI2000)的支持，不需要目标端配备相应的调试代理(Monitor)软件。1．3调试模式引导代码实现调试模式引导代码的核心在于使用BDM协议解析微指令，通过调试接口向MPC860发送信号，初始化调试环境。由于MPC860采用RISC结构，所以初始化部分主要是设置处理器内部寄存器，这个过程包括三方面内容：(1)对处理器相关寄存器进行初始化：主要是关于处理器状态的寄存器(等),中断。时钟相关模块(等)。(2)对BDM调试端口的初始化：包括调试使能寄存器DER.支持指令断点的寄存器ICTRL等。(3)对片级。板级内存映射的初始化：包括内部内存映射寄存器IMMR,内存控制相关寄存器OR0～～BR7等。它们主要功能是地址映射。片选信号选择。内存控制器选择()。如果选择UPM,由于UPM控制采用微指令方式，而这些微指令根据内存的不同(等),需要设计人员自行编写代码写入MPC860内部存储区相应位置。对于需要实时刷新的存储体(如SDRAM),还需设置刷新控制微指令。上述初始化代码得以执行，一方面依赖于目标机MPC860提供的调试接口支持，另一方面也需要宿主机GDB的支持。对于宿主机系统，可能选择Linux,在其下配置GBD；也可以选择Windows2000,使用可视化的调试工具LambdaTools GDB(Coretek公司产品，不支持硬件断点),或者使用BDI2000(支持硬件断点的仿真器)。不管使用哪种调试工具，都可以使用该调试器能够识别的脚本文伯存放初始化指令。这些脚本在功能上是等效的，指令的描述一般都采用如下格式：操作码寄存器数值如在嵌入式Linux下SDRAM初始化的代码片断为：mpcbdm spr MDR=0x1FF77C35mpcbdm spr MDR=0xEFEABC34mpcbdm spr MDR=0x1FB57C35……而在Windows2000下使用BDI2000代码为：WUPM 0x00000005 0x1FF77C35WUPM 0x00000006 0xEFEABC34WUPM 0x00000007 0x1FB57C35……脚本描述的指令执行后，MPC860按照预先的设想进入一个可以正常工作的状态，可以用装载器将程序下载到SDRAM中调试执行。这个程序主要包含中断表。操作系统和应用程序映象两部分，其格式可以为等。图1给出了下载完毕后的内存映象。当程序下载完成后，PC指针指向Image代码段(text段)的首条指令，可以利用调试器提供的命令开始调试。2固化模式的系统引导2．1概述经过调试后，OS和上层应用程序构成的Image的正确性得到了保证，但是这个Image不能自主运行。因为调试模式下，是通过BDM接口初始化处理器，并且通过BDM接口将程序下载到RAM中去运行。实际应用环境中，Image必须被存储在非易失性存储器中，如等，本文选择Flash。系统启动时，处理器执行一段引导程序替代调试模式下的调试脚本和装载程序的功能。启动代码主要考虑以下几个问题：(1)系统上电和复位时程序如何执行，需要初始化哪些寄存器，重点仍然是内存映射相关部分；(2)启动代码为几部分，每部分代码应该全部还是部分放到Flash或者RAM中执行；(3)在时间效率和空间效率的折衷。2．2上电初始化在两种引导模式下，上电初始化总是必要步骤。它涉及各种核心寄存器初始化。地址映射等问题的处理。2．2．1地址映射MPC860的复位是通过一种异常中断来处理的(可理解为CPU自己产生的中断),向量号为0x100。异常向量表的基地址加上复位向量号即为复位向量，也就是CPU开始执行指令的地方。异常向量表在内存空间的可能位置有两个：0x0000000和0xFFF00000。所以PowerPC的复位向量为0x100或0xFFF00100。假设复位向量为0xFFF00100,系统有128K字节的Flash,并准备把它映射到CPU内存空间0xFE000000开始的地址。MPC860内部的CS0片选信号是默认的系统启动片选信号，已被连接到Flash的片选线上。上电时，内存控制器会忽略所有参与征选逻辑的地址线的高17位，CS0总是有效。这样，Flash总会被选中，CPU从Flash偏移0x100的地方取指令，此时CPU的4GB内存空间的每个128KB的块都被映射到Flash。2．2．2寄存器初始化固化方式下的大致相同，但是不再采用脚本文件编写，而是直接将一段MPC860汇编程序存放在一个文件中。与调试模式初始化程序一样，主要完成以下处理：(1)初始化CPU核心寄存器；(2)设置机器状态寄存器；(3)禁止ceche；(4)初始化IMMR；(5)初始化系统接口单元(SIU)；(6)初始化时钟和中断控制寄存器；(7)初始化通信处理机(CPM)；(8)初始化内存控制器(UPM)；(9)初始化C语言堆栈。2．2．3地址空间重映射上电时，由于只有一个片选信号有效，它选通了Flash,而RAM和其它存储设备地址无效，需要经过地址空间重映射才能访问。MPC860的地址空间重映射是通过设置0R0～～BR7这十六个寄存器完成的。由于上电时4GB的地址空间均被Flash占用，所以0xFFF00100这个地址仍在Flash的偏移0x100处。在寄存器初始化过程中，需要把内部寄存器空间以及外设等也映射进来。在进行这些操作前，需要把Flash的位置固定下来，例如映射到0xFE000000,这个操作是通过设置OR0和BR0寄存器实现的。但在写OR0时，CPU仍然在0xFFF00000的那一块取指令，而Flash即将被映射到0xFE000000块，所以程序必定出现“跑飞”的现象，必须对程序计数器(PC)进行调整，然而PC指针对程序员是不可见的，必须用跳转指令修改它。在Flash地址映射完成后，通过设置OR1～～BR7可以完成对所有存储器空间的映射，各种存储设备可映射在CPU地址空间中的任意位置，但相互之间不能冲突。2．3引导代码的构成和运行系统启动所涉及的代码由寄存器初始化汇编文件.一个Load程序以及操作系统与应用程序的Image三部分构成，引导代码则只包含和Load程序。Load程序的作用是将操作系统与应用程序的构成的Image从Flash拷贝到SDRAM中，并跳转到Image的首条指令。调试完成后的Image有两种运行模式：Flash-resident image:Load程序仅仅把Image中的数据段(data+bss)复制到RAM中，代码段(text)在Flash中直接运行。Flash-based image:Load程序把Image完全搬到RAM中执行，包括image中的代码段(text)和数据段(data+bss)。图2和图3分别描述了两种Image的存贮映象，以及从Flash到SDRAM的装载过程。2．4时间效率和空间效率上的折衷在嵌入式系统的应用过程中，针对不同的应用环境，对时间效率和空间效率有不同的要求，基于MPC860的启动代码对此有比较充分的解决方案。2．4．1时间限制时间限制主要包括两种情况：系统要求快速启动和系统启动后要求程序高速执行。对于要求快速启动的系统，应该使在Flash中执行的初始化程序尽量简短，诸如循环语句之类的语法应该尽量减少，尽快将程序装载到RAM中执行，这样做的原因在于Flash的访存时间与RAM的访存时间存在数量级上的差距。但是必须根据代码量以及存储器的特片进行权衡。因为，虽然RAM中捃速度快，但是将Flash中的代码复制到RAM中的操作会带来一定的开销。由于可见，启动时间由Flash中引导代码的运行时间。代码从Flash拷贝到RAM的时间以及RAM中后续启动代码的运行时间三部分组成。启动时间的最小值是这三者和的最小值。对于启动后要求程序高速执行的系统，主要受处理器。存储器特性以及I/O速度等的影响。在软件方面，应该采用了上述Flash-based image方式，使得代码段在RAM中运行，提高运行速度。2．4．2空间限制空间限制主要包括两种情况：Flash等非易失性存储空间有限和RAM等易失性空间有限两种系统。对于采用高性能非易失性存储器的系统，出于成本因素，Flash等存储设备不能太大，然而它又是系统存放启动代码和操作系统Image的地方。在存放Image时，可以先使用gzip等压缩工具进行压缩，在将Image加载到RAM时采用逆向的解压缩算法解压。同时，出于实时性考虑，压缩算法不能过于复杂，否则压缩解压过程消耗大量时间将与启动时间限制发生严重冲突。采用压缩策略并不一定会增加系统启动时间，因为压缩解压过程虽然消息了一定的时间，但是由于Image体积减小，由Flash复制到RAM中的时间相应减少，有可能反而减少了时间消耗。对于采用高性能RAM的系统，同样出于成本因素，RAM空间有一定限制，此时一般采用前文描述的Flashresident image方式：Load程序把Image中的数据段复制到RAM中，代码段在Flash中运行。折衷同样存在，因为code段在低速的Flash中运行，在节省空间的同时，却牺牲了时间。本文介绍了基于嵌入式处理器的操作系统引导方法，重点研究嵌入式系统的引导模式以及不同类别的引导方法。以在MPC860C处理器上引导CRTOSII操作系统为例，阐述了调试模式和固化模式下引导代码的构成。作用以及执行方式，并对不同引导模式下的时空效率的折衷进行了分析。最终，借助BDI2000仿真器对编写的引导代码进行调试，成功实现了调试模式和固化模式下操作系统的引导。后续工作包括：继续研究在不同硬件平台上的操作系统引导方法，例如最流行的系列；在同一平台上，可以研究不同操作系统的启动方法，例如嵌入式等。
历史：现代计算机的技术发展史(1)始于微型机时代的嵌入式应用 电子数字计算机诞生于1946年，在其后漫长的历史进程中，计算机始终是供养在特殊的机房中，实现数值计算的大型昂贵设备。直到20世纪70年代，微处理器的出现，计算机才出现了历史性的变化。以微处理器为核心的微型计算机以其小型、价廉、高可靠性特点，迅速走出机房；基于高速数值解算能力的微型机，表现出的智能化水平引起了控制专业人士的兴趣，要求将微型机嵌入到一个对象体系中，实现对象体系的智能化控制。例如，将微型计算机经电气加固、机械加固，并配置各种外围接口电路，安装到大型舰船中构成自动驾驶仪或轮机状态监测系统。这样一来，计算机便失去了原来的形态与通用的计算机功能。为了区别于原有的通用计算机系统，把嵌入到对象体系中，实现对象体系智能化控制的计算机，称作嵌入式计算机系统。因此，嵌入式系统诞生于微型机时代，嵌入式系统的嵌入性本质是将一个计算机嵌入到一个对象体系中去，这些是理解嵌入式系统的基本出发点。 (2)现代计算机技术的两大分支 由于嵌入式计算机系统要嵌入到对象体系中，实现的是对象的智能化控制，因此，它有着与通用计算机系统完全不同的技术要求与技术发展方向。 通用计算机系统的技术要求是高速、海量的数值计算；技术发展方向是总线速度的无限提升，存储容量的无限扩大。 而嵌入式计算机系统的技术要求则是对象的智能化控制能力；技术发展方向是与对象系统密切相关的嵌入性能、控制能力与控制的可靠性。 早期，人们勉为其难地将通用计算机系统进行改装，在大型设备中实现嵌入式应用。然而，对于众多的对象系统（如家用电器、仪器仪表、工控单元……），无法嵌入通用计算机系统，况且嵌入式系统与通用计算机系统的技术发展方向完全不同，因此，必须独立地发展通用计算机系统与嵌入式计算机系统，这就形成了现代计算机技术发展的两大分支。 如果说微型机的出现，使计算机进入到现代计算机发展阶段，那么嵌入式计算机系统的诞生，则标志了计算机进入了通用计算机系统与嵌入式计算机系统两大分支并行发展时代，从而导致20世纪末，计算机的高速发展时期。 (3) 两大分支发展的里程碑事件 通用计算机系统与嵌入式计算机系统的专业化分工发展，导致20世纪末、21世纪初，计算机技术的飞速发展。计算机专业领域集中精力发展通用计算机系统的软、硬件技术，不必兼顾嵌入式应用要求，通用微处理器迅速从286、386、486到奔腾系列；操作系统则迅速扩张计算机基于高速海量的数据文件处理能力，使通用计算机系统进入到尽善尽美阶段。 嵌入式计算机系统则走上了一条完全不同的道路，这条独立发展的道路就是单芯片化道路。它动员了原有的传统电子系统领域的厂家与专业人士，接过起源于计算机领域的嵌入式系统，承担起发展与普及嵌入式系统的历史任务，迅速地将传统的电子系统发展到智能化的现代电子系统时代。 因此，现代计算机技术发展的两大分支的里程碑意义在于：它不仅形成了计算机发展的专业化分工，而且将发展计算机技术的任务扩展到传统的电子系统领域，使计算机成为进入人类社会全面智能化时代的有力工具。现状1 嵌入式系统的含义及分类 嵌入式系统被定义为:以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。 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和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。 目前嵌入式系统除了部分为32 位处理器外,大量存在的是8 位和16 位的嵌入式微控制器(MCU) ,嵌入式系统是计算机应用的另一种形态,正如前所述它与通用计算机应用不同:嵌入式计算机是以嵌入式系统的形式隐藏在各种装置、产品和系统之中的一种软硬件高度专业化的特定计算机系统。目前根据其发展现状,嵌入式计算机可以分成下面几类:(1) 嵌入式微处理器(Embedded MicroprocessorUnit , EMPU) 嵌入式微处理器的基础是通用计算机中的CPU。在应用中,将微处理器装配在专门设计的电路板上,只保留和嵌入式应用有关的母板功能,这样可以大幅度减小系统体积和功耗。为了满足嵌入式应用的特殊要求,嵌入式微处理器虽然在功能上和标准微处理器基本是一样的,但在工作温度、抗电磁干扰、可靠性等方面一般都做了各种增强。(2) 嵌入式微控制器(Microcontroller Unit , MCU) 嵌入式微控制器又称单片机。嵌入式微控制器一般以某一种微处理器内核为核心,芯片内部集成ROMPEPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时P计数器、WatchDog、IPO、串行口、脉宽调制输出、APD、DPA、Flash RAM、E2PROM 等各种必要功能和外设。为适应不同的应用需求,一般一个系列的单片机具有多种衍生产品,每种衍生产品的处理器内核都是一样的,不同的是存储器和外设的配置及封装。这样可以使单片机最大限度地和应用需求相匹配,功能不多不少,从而减少功耗和成本。和嵌入式微处理器相比,微控制器的最大特点是单片化,体积大大减小,从而使功耗和成本下降、可靠性提高。(3) 嵌入式DSP 处理器( Embedded Digital SignalProcessor , EDSP) DSP 处理器对系统结构和指令进行了特殊设计,使其适合于执行DSP 算法,编译效率较高,指令执行速度也较高。在数字滤波、FFT、谱分析等方面DSP 算法正在大量进入嵌入式领域,DSP 应用正从在通用单片机中以普通指令实现DSP 功能,过渡到采用嵌入式DSP 处理器。(4) 嵌入式片上系统(System On Chip) 随着EDI 的推广和VLSI 设计的普及化,及半导体工艺的迅速发展,在一个硅片上实现一个更为复杂的系统的时代已来临, 这就是System On Chip(SOC) 。各种通用处理器内核将作为SOC 设计公司的标准库,和许多其它嵌入式系统外设一样,成为VLSI 设计中一种标准的器件,用标准的VHDL 等语言描述,存储在器件库中。用户只需定义出其整个应用系统,仿真通过后就可以将设计图交给半导体工厂制作样品。这样除个别无法集成的器件以外,整个嵌入式系统大部分均可集成到一块或几块芯片中去,应用系统电路板将变得很简洁,对于减小体积和功耗、提高可靠性非常有利。2 嵌入式系统工业的特点(1) 嵌入式系统工业是不可垄断的高度分散的工业 从某种意义上来说,通用计算机行业的技术是垄断的。占整个计算机行业90 %的PC 产业,80 %采用Intel 的8x86 体系结构,芯片基本上出自Intel ,AMD ,Cyrix 等几家公司。在几乎每台计算机必备的操作系统和文字处理器方面,Microsoft 的Windows 及Word 占80 - 90 % ,凭借操作系统还可以搭配其它应用程序。因此当代的通用计算机工业的基础被认为是由Wintel (Microsoft 和Intel 90 年代初建立的联盟)垄断的工业。 嵌入式系统则不同,它是一个分散的工业,充满了竞争、机遇与创新,没有哪一个系列的处理器和操作系统能够垄断全部市场。即便在体系结构上存在着主流,但各不相同的应用领域决定了不可能有少数公司、少数产品垄断全部市场。因此嵌入式系统领域的产品和技术,必然是高度分散的,留给各个行业的中小规模高技术公司的创新余地很大。另外,社会上的各个应用领域是在不断向前发展的,要求其中的嵌入式处理器核心也同步发展,这也构成了推动嵌入式工业发展的强大动力。 器件是嵌入式系统产业的根本,嵌入式系统工业的基础就是以应用为中心的“芯片”设计技术和面向应用的软件产品开发技术。(2) 嵌入式系统具有的产品特征 嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用的,如果独立于应用自行发展,则会失去市场。嵌入式处理器的功耗、体积、成本、可靠性、速度、处理能力、电磁兼容性等方面均受到应用要求的制约,这些也是各个半导体厂商之间竞争的热点。 和通用计算机不同,嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计,量体裁衣、去除冗余,力争在同样的硅片面积上实现更高的性能,这样才能在具体应用对处理器的选择面前更具有竞争力。嵌入式处理器要针对用户的具体需求,对芯片配置进行裁剪和添加才能达到理想的性能;但同时还受用户订货量的制约。因此不同的处理器面向的用户是不一样的,可能是一般用户,行业用户或单一用户。 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。嵌入式系统中的软件,一般都固化在只读存储器中,而不是以磁盘为载体,可随意更换,所以嵌入式系统的应用软件生命周期也和嵌入式产品一样长。另外,各个行业的应用系统和产品,和通用计算机软件不同,很少发生突然性跳跃,嵌入式系统中的软件也因此更强调可继承性和技术衔接性,发展比较稳定。 嵌入式处理器的发展也体现出稳定性,一个体系一般要存在8 - 10 年的时间。一个体系结构及其相关的片上外设、开发工具、库函数、嵌入式应用产品是一套复杂的知识系统,用户和半导体厂商都不会轻易地放弃一种处理器。(3) 嵌入式系统软件的特征 嵌入式处理器的应用软件是实现嵌入式系统功能的关键,对嵌入式处理器系统软件和应用软件的要求也和通用计算机有所不同。 ①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。 ②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。 ③系统软件(OS) 的高实时性是基本要求多任务嵌入式系统中,对重要性各不相同的任务进行统筹兼顾的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,因此系统软件的实时性是基本要求。 ④多任务操作系统是知识集成的平台和走向工业标准化道路的基础(4) 嵌入式系统开发需要开发工具和环境 通用计算机具有完善的人机接口界面,在上面增加一些开发应用程序和环境即可进行对自身的开发。而嵌入式系统本身不具备自举开发能力,即使设计完成以后用户通常也是不能对其中的程序功能进行修改的,必须有一套开发工具和环境才能进行开发,这些工具和环境是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。(5) 嵌入式系统软件需要RTOS 开发平台 通用计算机具有完善的操作系统和应用程序接口(API) ,是计算机基本组成不可分离的一部分,应用程序的开发以及完成后的软件都在操作系统(OS) 平台上面运行,但一般不是实时的。嵌入式系统则不同,应用程序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、系统函数以及和专家库函数接口,用户必须自行选配RTOS 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) 嵌入式系统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,而嵌入式系统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。因此开发工具的易学、易用、可靠、高效是基本要求。前景3 嵌入式系统的应用前景嵌入式控制器的应用几乎无处不在:移动电话、家用电器、汽车……无不有它的踪影。嵌入控制器因其体积小、可靠性高、功能强、灵活方便等许多优点,其应用已深入到工业、农业、教育、国防、科研以及日常生活等各个领域,对各行各业的技术改造、产品更新换代、加速自动化化进程、提高生产率等方面起到了极其重要的推动作用。 嵌入式计算机在应用数量上远远超过了各种通用计算机,一台通用计算机的外部设备中就包含了5 - 10 个嵌入式微处理器。在制造工业、过程控制、网络、通讯、仪器、仪表、汽车、船舶、航空、航天、军事装备、消费类产品等方面均是嵌入式计算机的应用领域。 嵌入式系统工业是专用计算机工业,其目的就是要把一切变得更简单、更方便、更普遍、更适用;通用计算机的发展变为功能电脑,普遍进入社会,嵌入式计算机发展的目标是专用电脑,实现“普遍化计算”,因此可以称嵌入式智能芯片是构成未来世界的“数字基因”。正如我国资深嵌入式系统专家—沈绪榜院士的预言, “未来十年将会产生头大小、具有超过一亿次运算能力的嵌入式智能芯片”,将为我们提供无限的创造空间。总之“嵌入式微控制器或者说单片机好象是一个黑洞,会把当今很多技术和成果吸引进来。中国应当注意发展智力密集型产业”。参 考 文 献[1] 吕京建. BOL System Inc. 从嵌入式系统的可靠性与可信性看Y2K问题.[2] 穆玉刚, 等. 嵌入式系统及其调试手段的研究JOURNAL OF SHENYANG INSTITUTE OF TECHNOLOGY(Vol 18 No. 4. 1999.[3] 吕京建,等. 嵌入式Internet 技术及其应用. http :PPwww. bol - sys2tem. com[4] 吕京建,肖海桥. 嵌入式处理器分类与现状. http :PPwww. bol -system. com[5] 吕京建,肖海桥. 面向二十一世纪的嵌入式系统综述. http :PPwww. bol - system. com[6] Clarke Esler ,TASKING Inc. And Christopher S. Sontag ,emWare《Em2bedded web for 8 - and 16 -bit MPUs》Components in 1999.[7] Warren Webb. 嵌套技术促进汽车改革. http :PPwww. ednchina. com[8] 吕京建,肖海桥. 嵌入式系统开发工具及RTOS 平台. http :PPwww. bol - system. com[9] TASKING致力于嵌入式通信,推动Internet 和通信解决方案. ht2tp :PPwww. bol - system. com[10] 嵌入式系统的2000 年问题. 中国台湾省行政院主计处电子处理资料中心.[11] 何立民. 建设单片机应用平台, 实施平台开发战略. http :PPwww. bol - system. com[12] 8 位和16 位微控制器的嵌入式Internet 接入. http :PPwww. bol -system. com[13] 能提供C 可编程性的低成本控制器. EDN 编辑部,EDN 2000.
数据库存储技术的出现，对于传统的纸质存储技术来说，具有革命性的作用，下面是我为大家精心推荐的数据存储技术论文3000字，希望能够对您有所帮助。
数据库编程与数据库存储技术分析
【摘要】随着信息技术的发展，以及人类社会文明进步，在与计算机相关的技术发展中，关于数据方面的处理工作，如今也越来越受到重视，在不同的发展时期，根据不同的计算机类型以及在实际应用的不同，数据库的编程与数据库存相储技术方面的要求也有所差异，所以就要根据实际情况进行具体分析.本文就结合相关技术进行分析。
【关键词】数据库;编程;存储;技术;分析
引言
在计算机的发展过程中，根据数据进行程序编辑，以及在计算机内部储存程序的编辑都是非常重要的方面，虽然会根据所操作的计算机不同，而在具体操作过程中而出现有所区别，但是要针对相关的技术进行具体分析后就能够发现，在数据存储方面只要编辑好数据库对应的程序，要取得好的工作成绩不不难，所以研究好关于数据库编程和数据库存储相关的技术，就能够代替真实人的工作，取得良好的工作效果，促进计算机行业的发展.
随着计算机的普及应用，计算机应用软件得到了快速的发展，从某种意义上来说，计算机之所以能够在各个领域中得到应用，很大程度上就是因为相应的应用软件，根据各个行业的特点，软件公司都开发了针对性的应用软件，通过这些软件的使用，能够给实际的工作带来方便，提升工作的效率，例如在工业自动化中，现在的计算机技术已经具有一定的智能性，可以代替人来进行操作，这种方式出现错误的几率很低，而且计算机不需要休息，生产效率得到了大幅提高，在计算机软件中，尤其是一些大型的软件，数据库是软件的核心内容，因此在计算机软件编写过程中，数据库编程和存储技术，也是一个核心内容，受到我国特殊历史原因影响，我国的软件行业发展较慢，因此数据库编程和存储技术的核心都掌握在西方发达国家手中。
1、数据库存储技术简述
数据库存储技术的概念
数据库的发展很大程度上依赖于计算机性能的提升，在计算机出现的早期，并没有数据库的概念，当时计算机的性能很低，只能进行一些简单的数字运算，体积也非常庞大，还没有数据存储的概念，随着晶体管和集成电路应用在计算机制造中，计算机的性能得到了大幅的提升，开始在各个领域中进行应用，当计算机被用于数据管理时，尤其是一些复杂的数据，传统的存储方式已经无法满足人们的需要，在这种背景下，DSMS诞生了，这种数据库管理系统在当时看来，是数据库管理技术的一次革命，随着计算机性能的提升，逐渐出现了SQL、Oracle等，在传统的数据库编程中，由于数据库编写的时期不同，使用的编写语言也有一定的差异，目前常使用的软件有VB、JAVA、VC、C++等，利用这些编程软件，都可以编写一个指定的数据库，由于每个软件自身都有一定的特点，因此不同领域的数据编程中，所选择的编程软件业有一定的差异。
数据库存储技术的发展
数据库的概念最早可以追溯到20世纪50年代，但是当时数据库的管理，还处于传统人工的方式，并没有形成软件的形式，因此并不能算数据库存储技术的起源，在20世纪60年代中期，随着计算机存储设备的出现，使得计算机能够存储数据，在这种背景下，数据管理软件诞生了，但是受到当时技术条件的限制，只能以文件为单位，将数据存储在外部存储设备中，人们开发了带有界面的操作系统，以便对存储的数据进行管理，随着计算机的普及应用，计算机能够存储的数据越来越多，人们对数据库存储技术有了更高的要求，尤其是企业用户的增加，希望数据库存储技术能够具有很高的共享能力，数据存储技术在这一时期，得到了很大的发展，现在的数据库存储技术，很大程度上也是按照这一时期的标准，来进行相应的开发，随着数据库自身的发展，出现了很多新的数据库存储技术，如数据流、Web数据管理等。
数据库存储技术的作用
数据库存储技术的出现，对于传统的纸质存储技术来说，具有革命性的作用，由于纸质存储数据的方式，很容易受到水、火等灾害，而造成数据的损失，人类文明从有文字开始，就记录了大量的历史信息，但是随着时间的推移，很多数据资料都损毁了，给人类文明造成了严重的损失，而数据库存储技术就能够很好的避免这个问题，在数据库的环境下，信息都会转化成电子的方式，存储在计算机的硬盘中，对于硬盘的保存，要比纸质的书籍等简单的多，需要的环境比较低，最新的一些服务器存储器，甚至具有防火的性能，而且数据库中的数据，可以利用计算机很简单的进行复制，目前很多企业数据库，为了最大程度上保证数据的安全性，都会建立一个映像数据库，定期的对数据库中的信息进行备份，如果工作的数据库出现了问题，就可以通过还原的方式，恢复原来的数据。
2、数据库编程与数据库存储技术的关系
数据库编程决定数据库存储的类型
通过对计算机软件的特点进行分析可以知道，任何软件要想具有相关的功能，都需要在编程过程中来实现，对于数据库程序来说也是一样，在数据库编程的过程中，能够决定数据库存储的类型，根据应用领域的不同，数据库存储技术也有一定的差异，如在电力、交通控制等领域中，应用的大多是实时数据库，而网上的视频网站等，大多采用关系数据库，其次还有商业数据库、自由数据库、微型数据库等，每种数据库的出现，都是为了满足实际应用的需要，虽然在不同历史时期，一种数据库成为主流，但是对于数据库程序的编写者来说，这些数据库的编写;并没有太大的差异，虽然不同的程序编写人员，由于所受教育和习惯的不同，在实际编写的过程中，使用的程序编写软件不同，但无论是VB、VF还是C++等，都可以实现每种数据库类型的编写，从某种意义上来说，数据库类型的确定，通常是在软件需求分析阶段中进行设计，然后在数据编程阶段来实现，
数据库存储技术是数据库编程的核心
对于数据库程序来说，最重要的功能就是存储数据，通常情况在，一个数据库程序会分成几个模块，其中核心模块就是数据库存储技术。
结语
在目前国内经济发展形势下，针对于计算机的软件行业的形式，也在大力推动下，成为一个焦点行业，随着行业的发展，相关促进简便工作的程序也得到了相应的研究和发明中，就算是一些不具备计算机专业知识的普通使用着，不管在使用还是研发程序上也是介可以的，只是针对于数据库编程和数据库存储技术方面进行分析，但是作为系统的核心区域，所以相关的技术也是非常重要的，所以要想提升工作效率，缓解工作压力，就要结合使用情况，在所能应用的范围内，选择最具有优势的相应软件处理技术，以此为研发中心，开发出所需要的软件类型，进行所有的数据整理工作，对于办公室工作极大范围内的促进，对于数据库编程于数据存储方面的技术是非常重要的。
参考文献
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[3]郑刚，唐红梅.面向对象数据库中数据模型及存储结构的研究[J].计算机工程，2002(03)：65-67.
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先说一个典故吧：手表在1900年左右问世的时候，无法与怀表竞争。我们有一块走时准确并且可以随意察看时间的怀表，为什么要把表带在手腕上呢？然而，在第一次世界大战期间，英国军队为其士兵分发了手表，以使他们能够在看时间时不会影响手持武器作战。这在英国突然变成了一种时尚，人们通过戴手表来表达对士兵的支持。时尚也罢，需要也罢，可穿戴计算客观上可以给人们带来方便。这正是我们所需要的。如果你因此有了好奇心，那么请看下面摘录的一篇介绍可穿戴计算的文章：————————笔记本和PDA 已经将人从电脑桌椅前解放出来，可穿戴电脑又将把人的双手从键盘、鼠标中解放出来。当有血有肉的人将计算机像衣服那样穿在身上，“超人”出现了。科学家Steven Schwartz 认为，下一代计算机将具有超凡的能力，更重要的是，下一代计算机将不像现在那样单独装在机箱里，而是像衣服一样穿在身上，形影不离。可穿戴电脑外形多种多样，有的可别在腰带上，有的可放在口袋里，有的可挎在肩上，甚至可以分散地藏在衣服中。它的显示器可像护目镜一样戴在头上，镜片是特殊材料制成的。它既能表示电脑显示的内容，又不会档住现线。它使用骨感语音输入、眼控输入、手套式输入等技术，向电脑下达操作指令。使用者还可在头上戴着如耳机一样的无线电收发机，不仅能听到用脑发出的音响，还能用以收发电子邮件。它不用键盘而是用触摸板作为输入装置，科学家们还在开发戒指式输人装置、手套式输入装置。使用这样的电脑，比便携式电脑更方便，可以边行走边同因特网连接，和在家里一样，向全世界收发电子邮件。甚至在上班的途中，一手抓住车上的吊环，一手操作电脑，编制所需要的报告，做到工作、乘车两不误。这样的电脑小巧玲珑，形态各异。但麻雀虽小却五脏俱全。由于它能像衣服一样穿在身上，所以携带和使用都要方便。现在以美国为首，包括日本在内的各发达国家都在开发这种新电脑，IBM 等公司正着眼开发使人们生活更显得潇洒的这类通用型电脑。可穿戴电脑对技术的要求比较高，首先就是声言输入技术。因为这种电脑很小，通常不用键盘，而且经常边走边用，用文字输入比较困难。其次，计算机要能够认识人的动作(如手势)和声音，理解人的指示，也就是识别技术。最后就是节电技术，才能真正意义上让可穿戴电脑大众化。不过，可穿戴电脑的前身并不光彩。上个世纪60年代，美国赌场里的赌客们将小型的摄像头、对讲机等机器挂在身上或放在口袋里，以此得到同伴的信息进而在赌局中获胜。从广义角度上说，近年来为人们所熟悉的U 盘、PDA 、MP3 和手机都是可穿戴计算机的一种。它们实现了可穿戴机的部分功能，U 盘类似于可穿戴机的CF机存储器；PDA 就是一个小的掌上电脑；而MP3 已经具备了处理器与存储器；手机也是一个有处理能力的随身佩戴的计算机。在一些发达国家，可穿戴机已经被广泛应用在危险事件的处理中。从大型机、台式机、手提电脑到掌上电脑，科学家正在努力拉近人与电脑之间的距离。关键技术可穿戴计算机系统并不是简单地把一台PC机微型化后分布在身体之上，它必须研究和解决许多特殊的关键技术。我们把这些系统和关键技术称之为“可穿戴计算技术”。 on Chip体系结构设计技术该设计技术可把计算机主机的硬件集成到一个芯片里。这样，计算机就可以做得很小，而且有利于降低功耗，提高速度，尤其是可以降低成本，缩短生产周期。例如，Epson 的Cardio芯片就具备了PC 586的性能，而且已经产品化。2.微小计算机多端口、高性能I/O 设计技术可穿戴计算机的主机是微小型的，但却要与多达十几台外部设备相连。因此，要求微小型计算机应具备足够数量的接口，而且要具有很高的I/O 处理能力。3.无线自组网络技术可穿戴计算机系统要伴随人的活动并作为一个移 动节点随时上网，多个这样的节点将构成一个特殊的网络，称之为自组网。这类网络没有固定的路由器，各节点以任意方式移 动并动态连接，每个节点都可以充当路由器，且所具有的自动重组功能还可以提高网络的抗毁能力。有人把自组网概括为“移 动分布式多跳无线网络”。这类网络有如下特点：动态变化的拓扑结构；接入节点的随意性；受限且经常变化的带宽；可能出现的非对称连接；终端受限的操作；分布式控制的网络。4.嵌入式操作系统技术现存的微机操作系统可以用于可穿戴计算机系统，但由于可穿戴计算机的体积和存储空间十分有限，所以，操作系统应尽量压缩到“专用” 的程度，并提高实时性。因此，需要使用嵌入式操作系统，这类系统常常是实时的和微内核的，并具有极强的处理多外设的能力。5.移 动数据库技术可穿戴计算机系统在移 动中上网、移 动中访问数据库，这类移 动式的数据库管理技术将有别于固定的数据库管理。移 动数据库需满足以下四个目标：可用性与可伸缩性；可移 动性——移 动中访问或移 动中更新；可串行性——支持可串行的并发事务执行；收敛性——系统总能收敛到一致状态。6.人机交互技术可穿戴计算机系统实际上既是一个实时的信息处理系统，又是一个“人机结合，以人为本”的集合体，人机关系更加自然和谐。因此，人机交互技术是可穿戴计算机系统中的关键技术，它应解决人与计算机之间的交互问题以及人通过这种交互而提高环境感知的能力。7.基于蓝牙的无线连接技术可以想象，当多达十几个模块同时分布于人体之上，它们之间的连线将是十分沉重的负担，而且是一个不可靠的因素。而利用蓝牙近距离无线通信，可逐步替代这些连线。8.外部设备选择与设计技术可穿戴计算机系统除了主机之外就是大量的外部设备，设备的选择与设计至关重要。其中主要包括输入类设备、输出类设备、电源等。对这些设备的要求是“具有高性能指标：小体积、低功耗；符合人体特征，有利于健康；安全可靠。通讯无界限集成化通讯是指将语音、数据、音频、视频、信息和内容同特定的通讯手段进行融合，形成一个更加高效的、多方位的通信体系。这种通讯系统需要适应野外复杂的环境，考虑到团队的通讯需要、无线的需要以及卫星通讯能力，特别是在蜂窝电话、城市通讯系统、无线电台等不能工作的情况下，这种系统才更显英雄本色。美国的NetworkAnatomy公司，他们设计制造的这种通讯解决方案已经在军队、民防、搜救、人道主义活动、边防巡逻、国家安全、紧急事件处理和自然灾害处理方面得到应用。它可以提供连续不间断的随身通讯和计算能力，提供高可靠性和高冗余度。NetworkAnatomy公司的目标是要建立世界级的集成化通讯方案，以帮助搜救生命。但目前该公司提出的产品理念，大部分代表了人类未来的通讯方式：高度随身化的通讯终端，这个终端可以支持众多的通讯模式，包括移 动电话、无线局域网、卫星通讯、GPS 定位、蓝牙等等，并具备了比较强的计算和存储能力。Commander Pack可穿戴的军用规格背包。完整而集成化的通讯方案，集成了语音、数据、音频和视频。通讯终端与包内的平板电脑相连，满足随身计算的需要，实现通讯和计算的接合。平板电脑内装有所有需要的内容和管理软件。集成化的局域网和广域网访问链接，可以在陆地、空中和海面进行数据和语音通讯。的可靠性，配置了太阳能电池和多套备份系统。包中还配有生存工具、水、疗伤用品和无线电对讲机。CommanderGauntletCommanderGauntlet 是正在开发中的一个产品，非常概念化。这是一个全包容的无线通讯解决方案，有了这个手套，语音、数据、音视频和文字短信都可以解决了。这个手套还带有一个闪亮的大灯，戴上它活象一个超人。该产品可与其它CommanderSeries 产品进行端到端的无线通讯。它具有防水功能，适合恶劣的野外环境。人机合一之无敌勇士美国国防部的“陆地勇士”概念最早在1991年正式提出，最初主要承包商是雷声系统公司，分包商包括摩托罗拉公司、汉尼卫尔公司、奥米伽公司、GENTEX公司和Battelle公司。计划最初预计在2001-2014 年之间花费二十亿美元，装备45000 套，期望于2016年形成战斗力。在1996财政年度计划中，全部系统成本被估计大约70000 美元。该项目旨在形成这样一种战斗力量：将小型武器与高科技设备紧密集成，能够大赢21世纪地面战争的军事力量。基于最新的通讯、传感、计算和材料技术，“陆地勇士”将彻底革新传统的单兵作战概念。该项目包括以下几个子系统：武器子系统、综合头盔子系统、计算机/ 无线电子系统、软件子系统和防护服与单兵设备子系统。武器子系统实现美国陆军目标优先次序首位杀伤性，武器子系统是实施手段。模块化武器子系统设计和制造基于M-16/M-4步枪。武器子系统包括主要的电力相关光学部件，如弹道计算器、光电瞄准器、摄像机和激光测距仪/ 数字罗盘(LRF/DC)。LRF/ DC 提供距离和方向信息给士兵。士兵从全球定位系统(GPS )联结自己位置，当需要间接火力和战斗识别呼叫时，士兵有精确的目标位置。这一个系统将会允许步兵在所有天气的类型下和在夜间操作。连同其他的组件，一个士兵能使自己不暴露在敌人的火力下。综合头盔子系统综合头盔集合子系统(IHAS)使用先进材料，具有较轻的重量同时提供胜于美军目前头盔的壳体弹道防护。完整的综合头盔集合子系统比现有的头盔更轻和更舒服。IHAS的头盔安装了计算机和传感器显示装置，是对其它子系统到数字化战场的士兵界面。通过“头盔安装显示器”，士兵能观看计算机发出的图解数据、数字化地图、情报资料、部队位置，还包括安装在武器上热成像武器瞄准器(TWS )和摄像机的成像。这个新的能力允许士兵在一个隅角的周围检视、捕获一个目标，然后不暴露他自己并且射击武器，仅对敌人露出他的双臂和手。使用他的武器热成像瞄准器扫描一个区域，士兵将会能够看见区域的特性，包括地形和敌人位置，并且将会能够看穿欺伪装。安装在武器子系统上的夜视传感器显示装置的一个图像增强器，通向他的计算机信息处理机，并将处理后的信息显示在“头盔安装显示器”上面，这将会允许士兵面对在黑暗掩盖下的目标进行机动和交战。“陆地勇士”使用“头盔安装显示器”，将会允许步兵召唤情形映像、发送信息和请求火力支援，全部经过只是点一下一个“鼠标器”。计算机/ 无线电子系统步兵将会把计算机/ 无线电子系统(CRS )附装在他的背包“负荷- 支撑框架”上。背包上面部分是无线电装置，下面部分包括计算机信息处理机和全球定位系统(GPS )模块。用于单兵设备，计算机信息处理机与无线电装置和全球定位系统(GPS )定位器融合在一起集成到CRS 内，合并分开的显示装置、控制器和安装框体，因此减轻重量而且减少电源需要量。全球定位系统和无线电装置天线嵌入到负载框架内。另外，附着于士兵胸部的手指触摸操作装置是一个连接到背包并且附着于士兵胸部的手指触摸操作装置，作用如同一个计算机鼠标，以及允许佩戴者变换屏幕、调节无线电、变换频率和传送数字信息。还有一些功能通过几个位于步枪上靠近扣板机的手指位置的按纽受控，这样允许士兵保持一个射击姿态。软件子系统“陆地勇士”软件子系统引导士兵的核心战场职能，显示处理、任务设备和电源管理。软件子系统包括战术和任务辅助模块；地图和战术覆盖图；收集和显示视频图像；也包括一个电源管理模块。“陆地勇士”将会在数字化战场上可共同操作。设计人员设置系统，能被更新和技术改进，模块体系结构允许直接插入/ 替换用于技术升级。对于士兵任务需求和参数选择，软件子系统允许士兵自己编制系统的菜单和功能操作。单兵携带式电源组件，可能使用新型“形状- 适合”电池，作为士兵装具一部分穿着活动时感到舒适，没有妨碍感；另外的一种可能性是发展一个“睡眠”模式，当不使用时会自动地把设备设置在备用状态来保存电池能量。单兵携带式电源组件使用两块锂电池，美国陆军要求电源工作时间12个小时，将来使用“睡眠”模式后工作时间30个小时，单兵携带式电源组件使用可再充电型电池，用于作战任务可利用车辆的动力，部分任务和当作备份使用用完即可丢弃的一次性电池。防护服与单兵设备子系统防护服和单兵设备子系统由建立在使用巧妙的“自动控制不稳状态技术”一种革命性背包框架设计所组成，用于士兵的自然身体活动弯曲。背包带使用快速脱扣器，使用士兵正确、快速脱掉背包。士兵的计算机/ 无线电联结必需的电缆集成到框架内。在活动的时候士兵能调整他的背包结构，从他的肩部到他的臀部调整负载分布。一个简单的调整，然而它允许士兵更有效管理和携带他的战斗负荷而且具有较小的疲劳感。新的“陆地勇士”防具，例如头盔，减轻重量提供改良的冲击防护。“陆地勇士”防弹衣包括一个模块化可升级防护块保护士兵免于轻武器威胁。防护服和单兵设备子系统结合模块化防弹衣和可升级防护块能挡住轻武器射击的子弹冲击。
在10月举办的深圳高交会上，哈尔滨工业大学可穿戴计算机工程研究中心展出的可穿戴计算机样机令人瞩目。中国计算机学会可穿戴计算学组组长、哈工大可穿戴计算机工程研究中心主任杨孝宗教授说，“可穿戴机是人机合一的产物。计算机虽然代替不了人，但可以增强人的能力、感知，使人真地具有三头六臂。”
经过万年的进化，人类在行走方面已经极为高效了。对人体运动的模拟显示，人在平地上匀速行走，理论上不需要任何能量输入。
然而，工作中需要走大量路的人或者曾经进行过艰苦远足的人都不会这么觉得。事实上，日常生活中，人们在走路上所花的能量比一天中其他任何活动都多，而对于老年人或者行动不便的人们来说则更是如此。
几十年来，工程师一直都在设想能设计出怎样的系统来让走路变得更容易。许多研究者都试图制造无动力的“外骨骼”（exoskeleton）来帮助人们行走，但是都失败了，以至于该领域内很多人都认为不额外输入能量是不可能再增加行走效率的了，引起了激烈的争论。
然而，根据昨天《自然》杂志的报道，卡内基梅隆大学与北卡罗来纳州立大学的研究者已经发明出了一种无动力的踝关节外骨骼，可以减少行走过程中7%的代谢值。这个结果意味着什么呢？它相当于你从身上卸下一个10磅（约千克）的负载，跟电动外骨骼的节省的能量相当。
“这在辅助设备领域绝对是激动人心的里程碑事件。”布朗大学的生态学家与演化生物学家托马斯?罗伯茨说，他是运动生物力学领域的专家，并没有参与这项研究。他还说，“他们制造出一种辅助设备，降低了人类在走路上的消耗。这是一件很了不起的事，因为走路本身效率已经非常高了，而他们用一种简单而聪明的办法在此基础上继续提高了效率。”
这一设备的研发经过了8年耐心而循序渐进的工作。早在2007年Steve Collins和Greg Sawicki一块儿在密歇根大学当研究生的时候，他们就在研究室的白板上筹划着这一研究了。
“走路比你想象的要复杂得多，”现任卡内基梅隆大学机械工程系助理教授的Collins说，“我们每个人都会走路，但你其实并不真正了解走路。”
在过去的众多尝试都失败了的情况下，Collins、Sawicki和文章的共同作者 M. Bruce Wiggin最终取得了成功。他们对人类行走的生物力学进行了仔细的分析，并设计了一个简单、超轻的设备来放松小腿肌肉，设备本身并不作有效功。
超声波成像研究表明，小腿肌不仅仅在推动身体前进的时候施加能量，它也起着一个离合器的作用，以保持跟腱紧绷。
研究表明，小腿肌肉是等长收缩来产生力的，因此在着地的过程中，虽然并不做功，还是需要消耗大量的代谢能量。Collins解释道：“这就跟混合动力汽车的再生制动（regenerative braking）相反， 再生制动是把刹车时动能的减小转化成电能储存起来，但这就像你每次踩刹车踏板的时候都要多消耗一点汽油一样。”
有了这个想法，他们就发明出了这种新的踝关节外骨骼，可以在部分程度上放松小腿肌肉，减小整体的代谢消耗速率。
一个机械的离合器在脚着地时啮合、在脚抬起时松开，以避免干扰行走节奏。这个离合器部分代替了小腿肌肉的工作，在不额外消耗能量的情况下产生了力，从而减小了总体的代谢率。
在研发这一设备的过程中，研究小组遇到的一个挑战就是把重物附加到腿上不可避免地会增加能量消耗，而之前其他小组正是倒在了这一点上。因此，减轻该设备的重量是至关重要的。
在数年间，经过多次尝试，研究小组终于发现了一种超轻、然而坚固且功能强大的碳纤维设计。整个器械的重量只有1磅（合千克）左右，比一只工作靴还轻。
专家们一致认为，这一设备代表了“优美、简洁的生物干预对过度复杂的工业设计的伟大胜利”。
“这一出乎意外而又史无前例的结果告诉我们，人们对像走路这样熟悉的活动都还能有提升空间。这一结果是通过对机械增强踝关节功能的基础科学研究来实现的，这是基础研究带来实用新设备的一个极好例子。”美国国家科学基金会（NSF）的项目主管Jordan Berg说。
不过，这一研究也有为人所诟病之处，就是它只对正常人有效。Sawicki自己也说：“很多人都质疑我，为什么你反而想要节省能量呢？我们不是已经面临着肥胖问题了吗？”不过他还是觉得，这项技术还是会有些帮助，比如它会让原本懒得出门的人更愿意出门走动。
而Collins和Sawicki的长期目标，当然是使用超轻、高效率的外骨骼帮助有行动障碍的人。
“我们希望用这样的技术帮助行动不便的人们行走得更方便，例如中风后有后遗症的人，”Collins说，“我们离这一目标还有距离，但我们一定会努力尝试的。”
（编译：丁家琦；via phys & Nature）
原文链接：
《自然》发表的论文链接：
由于学术研究需要，笔者在最近半个月泛读了十几篇关于群智感知的论文，因此想对群智感知这个概念作个整体的框架分析，给大家普及理论知识的同时也希望和大家一同学习进步。 移动群智感知 最早是由Raghu K. Ganti在2011年发表于IEEE的文章《Mobile crowdsensing: current state and future challenges》中提出，后于2012年清华大学刘云浩教授发表文章《群智感知计算》并在国内首次阐述 群智感知 （Crowd Sensing），而这个概念所依托的思想却源自于美国杂志《Wired》于2006年发明的一个专业术语——众包（Crowd Sourcing）。众包指的是一个公司或机构把过去由员工执行的工作任务，以自由自愿的形式外包给非特定的大众志愿者的做法，通俗来讲，众包就是指在互联网上把工作分配给社会大众共同参与完成的一种社会生产模式。在这种分布式协作的模式下，解决问题的人数从一人增长至多人，这种集大家之所长的形式更能发挥问题本身的价值，所谓“众人拾柴火焰高”嘛。而刘云浩教授则将众包与感知两个概念进行融合，提出了立足于物联网的新概念—— 群智感知 。 群智感知 指的是结合众包思想和移动设备感知能力的一种数据获取新型模式，详细点讲，就是指大规模的普通用户通过其自身携带的智能移动设备来采集感知数据并上传到服务器，服务提供商对感知数据进行记录处理，最终完成感知任务并利用收集的数据给用户提供日常所需服务的过程。近些年随着各种移动设备和可穿戴设备（如智能手机、手表手环、平板电脑、联网汽车等）的普及，其内置传感器（如加速计、陀螺仪、摄像头、指南针、GPS、麦克风、车载电话等）的存在逐渐被企业重视，利用这些传感设备收集的数据可以分析提取许多有用信息。传统的传感器感知网络在面对大范围大规模的感知任务时需要安装大量专业传感设备，导致维护成本高且覆盖范围受限，使得感知任务的完成效果和效率都大打折扣。与传统感知网络不同， 群智感知 网络利用大量普通用户手中设备的单一感知单元收集数据，这种方式因为移动设备的普遍性和用户位置移动的灵活性，完美解决了前者的问题，同时互联网+的发展更是加快了群智感知的研究与应用。如今 群智感知 在环境污染监测、环境噪声地图、城市交通路况、社交网络与医疗保健等方面都已经得到了应用，在可预见的未来它将会应用到更多的业务场景中。 上图是笔者对 群智感知 系统作的结构划分图。根据关注因素的不同，刘文彬博士将其划分为移动群智感知（Mobile Crowd Sensing）和稀疏群智感知（Sparse Crowd Sensing）。其中，移动群智感知主要关注用户，强调利用移动用户的广泛存在性、灵活移动性和机会连接性来执行感知任务，属于上文Raghu K. Ganti提到概念的广义化，即特指普通用户利用随身携带的智能设备上传感知数据；而稀疏群智感知则更加关注数据，通过挖掘和利用已感知数据的时空关联来推断未感知区域的数据。 典型的 移动群智感知 系统通常会由多个任务发起者、大量的移动用户和云端感知平台组成，最近的学术研究中有学者开始结合区块链实现最大化的隐私保护。任务发起者根据自身需求，向感知平台提交任务；感知平台向所有用户发布任务；移动用户携带智能设备执行任务并上传数据获得报酬；感知平台为任务发起者提供数据处理与计算服务。在整个过程中，数据、任务与用户是三个值得关注的关键点，因此笔者借此归纳出以下六个具体研究方向：数据收集、用户招募、任务分配、隐私保护、数据质量和激励机制。 稀疏群智感知 即招募用户感知部分区域的数据，然后利用其时空关联推断其他未感知区域的数据，以显著减少感知消耗并保证数据准确度。在物理世界中，绝大多数收集到的感知信息或数据都是连续的，比如气温、湿度、交通情况等，拿气温举个例子帮助大家理解：在同一地点，连续两分钟的温度度数极为接近，或者在同一时刻，相距五米的两个温度度数基本一致，这就是时空关联性。所以我们可以通过此时此地的气温推断出方圆五米内及两三分钟内的气温，即利用已知数据推断未知数据。但这样推断出的数据存在准确性的问题，因此笔者同样归纳出以下四个具体研究方向：数据推断、感知区域选择、数据质量和激励机制。 下面简单讲讲各个方向的研究策略。 1. 数据收集 方式分为机会式群智感知和参与式群智感知。机会式群智感知是指感知平台通过直接或间接方式感知用户的行为，对用户干扰较小，但数据精度依赖于感知算法和应用环境，且需较高的隐私保护机制激励用户的参与；参与式群智感知是指由用户主动参与感知任务，数据精度高但容易受用户主观意识干扰，且易发生恶意用户上传虚假数据的情况，因此需强的数据质量评估机制。数据收集时一般使用马尔科夫随机场来建模数据关联结构，并通过互信息理论来量化用户的隐私损失。 2. 用户招募 一般根据不同场景的划分分别进行讨论，包括离线场景和在线场景，或者完全信息场景、部分信息场景和动态社交影响场景等，可将其转化为图的加权最大割问题进行解决。 3. 任务分配 一般将其转化为二部图最大加权匹配问题进行解决，也可利用机器学习对用户类型进行预测，进而给合适用户分配合适任务。 4. 隐私保护 解决方案可分为匿名化、数据扰动和数据加密三种。匿名化一般使用k-匿名算法，简单理解就是在一个数据集中至少无法从k-1个数据中识别出某用户的隐私信息，即将一条数据隐藏于k-1条数据中进而无法区分；数据扰动即给数据添加噪声，一般使用差分隐私，即对查询的结果加入噪声变量，使得攻击者无法辨别某一样本是否在数据集中，一个形象的说法就是，双兔傍地走安能辨我是雄雌；数据加密一般使用AES、RSA等常用加密算法，或者使用签名+加密的签密算法。 5. 数据质量 解决方案可分为真值发现、可信度和真值引出三种。真值发现是指通过对用户的感知数据进行估计，来挖掘真实可信的数据；可信度是指通过分析用户的历史数据，得出用户的可信程度，或通过感知数据中的异常点检测手段，剔除异常的感知数据，从而选取可信度较高的数据；真值引出是指通过机制设计的手段，将用户的数据质量作为影响用户激励的因素，结合对等预测等方式使得用户主动真实地上报其感知质量。 6. 激励机制 可划分为基于娱乐游戏的激励机制、基于信誉值的激励机制和基于报酬支付的激励机制，而基于报酬支付的激励机制又可划分为以平台为中心的模式和以用户为中心的模式。以平台为中心的模式是指平台给出报价，用户自行决定是否参与感知任务，分为基于时间的报酬支付、基于贡献值的报酬支付和基于数据质量的报酬支付，一般采用斯塔克伯格博弈（Stackelberg game）建模；以用户为中心的模式是指用户决定报价，由平台决定是否接受该价格，并挑选合适价格用户完成感知任务，分为离线和在线两种场景下的激励机制，一般采用反向拍卖（Reverse auction）建模，需要保证诚实性、个体理性和计算有效性。 7. 数据推断 和 感知区域选择 两个方向的研究比较欠缺，笔者只看到了一两篇关于此方面研究的文章，论文作者采用压缩感知来设计数据推断算法，而对于感知区域选择则使用机器学习理论中的强化学习算法。 群智感知理论仅用上文这小小的篇幅无疑是讲不完的，这终归只是冰山一角，因此之后笔者会慢慢地将这个理论进行完善，感谢支持！ 参考文献： [1]王凯. 基于差分隐私的群智感知数据保护方法研究[D].南京邮电大学,2020. [2]刘媛妮,李垚焬,李慧聪,李万林,张建辉,赵国锋.基于拍卖模型的移动群智感知网络激励机制[J].通信学报,2019,40(07):208-222. [3]王静. 基于强化学习的群智感知激励机制研究[D].中国科学技术大学,2021. [4]杜扬. 面向群智感知的数据收集与数据筛选技术研究[D].中国科学技术大学,2020. [5]胡佳慧. 面向群智感知系统的个性化隐私保护研究[D].武汉大学,2019. [6]倪凯敏. 面向群智感知系统的隐私保护增量真值发现算法研究[D].安徽大学,2020. [7]王鑫. 面向任务需求的群智感知任务分配模型[D].哈尔滨师范大学,2021. [8]刘文彬. 面向移动用户和时空数据的群智感知方法研究[D].吉林大学,2020. [9]杨光. 群智感知中的激励机制设计[D].浙江大学,2020. [10]李梦茹. 群智感知中基于区块链的安全激励机制研究[D].北方工业大学,2019.
智能穿戴设备的国内外研究现状主要集中在精准医疗、智能体育、安全监控、人机交互以及新型消费等领域，国外研究聚焦于技术应用、技术支持以及穿戴设备的安全性等方面，而国内研究聚焦于穿戴设备的研发、安全性能、用户体验以及应用场景等方面。
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对工业设计专业毕业设计选题的思考
毕业设计开始之前要做好各种各样的准备，下面是由我为大家带来的关于对工业设计专业毕业设计选题的思考，希望能够帮到您!
对工业设计专业毕业设计选题的思考
摘要：本科毕业设计是对学校本科四年教学成果的检验，是学生综合运用所学技能知识的实践平台，也是培养学生创新意识和创新能力的重要途径。本文从设计的功能、目的和价值、社会属性、设计的发展趋势，结合我校的办学特色对工业设计专业毕业设计的选题进行了思考和探讨。
关键词：工业设计;毕业设计;设计选题
中图分类号： 文献标志码：A 文章编号：1674-9324(2015)45-0166-02
一、工业设计专业的特点
工业设计是一门综合性、交叉性的学科，与艺术、工程技术、社会学、市场、管理、心理学、环境保护等学科有密切的联系，这就使得工业设计教育也具有了综合性、跨学科的特征。如何在工业设计教育体系中将各种相互渗透和交叉的知识融会贯通并传授给学生，使学生具有高度的综合能力，是我们教师不断探讨的问题。而毕业设计既是对本科四年教学成果的检验，是学生综合运用所学知识技能的实践平台，也是学生进入职场前的热身演练。毕业设计选题很关键，无论实题还是研究性课题，在毕业设计环节都要坚持详实完整的设计过程，指导学生从系统研究开始，观察生活现象的细微处，进而发现问题，分析问题，调查研究，最终解决问题。
二、对往届毕业设计选题经验和不足之处的分析
1.部分选题过于具体。许多学生毕业设计课题设定的过于具体，像空调室外机造型设计、电热水器造型设计等，学生往往仅在产品的造型方面去深入，难以在造型之外的领域进行突破，从而在一定程度上限制了学生的研究能力和创新能力。
2.教师指定选题多，选题形式较为单一。目前在本科毕业设计环节我们多采用以指导教师为主导出题，学生选择教师选题的毕业设计模式，这类选题一般在90%以上。今后应进一步进行选题多元化的探索，如学生在实习期间自行发掘毕业设计题目，结合学生毕业后工作岗位特点进行选题等，从而培养其创新意识和创新能力，也利于充分调动学生的主观能动性，为在毕业设计的后续工作中进一步培养创新意识和创新能力创造条件。
3.学科交叉不够。目前，工业设计专业的毕业设计还是以指导教师一对一进行为主。定义工业设计过去与未来的课题，并参考近年欧洲(IF)、美国(IDEA)、日本(G-Mark)等国际设计奖项论坛讨论内涵，罗列出相关派生类项：管理与经营、经济、史学、交通、建筑、社会学、艺术、环境、法律、健康、机构设计、材料、工业设计机构等。从中可以看出工业设计专业领域发展的日益宽泛和学科的交叉性，而我们目前选题的学科广度和学科交叉性仍不足。
三、选择和完善毕业选题时的思考
根据近年几所开设工业设计专业较早的高等院校优秀毕业设计作品以及选题的情况，结合笔者所带毕业设计的经验，笔者认为对于毕业设计选题，尤其是研究性选题时，主要基于以下几点思考。
1.紧密触摸社会发展的前沿。随着信息时代和体验经济时代的到来，工业设计学科的社会、经济、文化基础已发生了革命性的变化，多学科的知识交叉综合正成为一种必然，如何让学生更好地使用、把握社会整体融合发展的趋势，进而进一步培养、塑造他们引领性的设计意识与观念，已经成为设计教育的重要思考。近几年，穿戴式技术在国际学术界和工业界一直都备受关注，“穿戴式智能设备”是应用穿戴式技术对日常穿戴进行智能化设计、开发出可以穿戴的设备的总称，如眼镜、手套、手表、服饰及鞋等。在上学期与同工作老师共同指导的课程设计中，也引导学生做过可穿戴式智能设备方面的设计，不但使学生们能更好更快地获取最新的信息和技术，对智能可穿戴设计也有了更好的把握，如毛世昌、王灵毓等同学所做“PARTNER同伴”骑行者用户的可穿戴头盔设计，“PARTNER同伴”还参加了“2014年首届物联网感智创新大赛”，并获得了平台创意类作品银奖的优异成绩。
2.综合性，社会性选题。毕业选题要密切结合设计前沿，考虑社会意义和功能，具有研究意义和创新性，探索具有社会意义和研究前瞻性的课题。调查研究表明，近些年关注社会伦理问题的思考，针对老年人、残障人士等行为能力的弱势群体的关注和设计选题增多，诸如清华大学美术学院工业设计系优秀毕业设计作品“中国城市老年社区卫浴设计”“农村老年人医疗巡诊基站”，广州美术学院工业设计优秀毕业设计作品“POCKET――基于收纳行为的婴儿手推车再设计”，江南大学的“豆伴――为老年人设计的手机及社区养老系统”，中国美术学院的“脑瘫儿童早期干预辅具设计”，湖南大学的“新生儿经鼻无创呼吸机”等优秀毕业设计作品，都关注老龄化等社会弱势群体的需求，关注我国社会面临的突出和热点问题，进一步地探索设计的社会责任。在上述所罗列的.工业设计派生类别中，其中关于健康一类，又划分为医疗产品设计、辅具设计、通用设计、婴幼设计、食具设计。笔者所带毕业设计的选题，也主要基于以上的考虑。选择了婴幼设计这一研究性课题，并定义为儿童用具系统设计。这一课题的提出，结合了笔者自己对这一领域的研究上，在原有的儿童玩具设计的基础上将毕业设计选题进一步拓宽调整为儿童用具设计。这样一来，给了学生更大的选择范围，拓宽了学生对于社会问题和不同人群的未来需求的探究能力。选题过宽，学生往往不知所措，如大海捞针;选题过于具体明确，如曾经选择的儿童益智玩具设计，由于此类产品市场化充分，学生往往不容易打破诸多限制，进行创新思维。在进行了毕业课题的调整之后，学生可以对儿童用户以及儿童产品消费者的人群进行细分，也可以对儿童用具从衣、食、住、行、娱乐、教育进行细分，进而观察生活现象的细微处，发现问题，并解决问题。今年的毕业设计环节中，两名学生确定了《妙妙时间――儿童时间管理系统产品设计》和《蛋生――儿童财务管理系统产品设计》，学生最终的设计定位在教师的掌握之中却又在教师的意料之外，在我的儿童用具系统设计选题的大范围下，学生明确了自己的方向，又将自己的兴趣点结合进去，最终的结果也是大家通力合作，充分发挥创造性思维和创新的结果，取得了较好的效果。 3.融合我校办学特色。我们在选择毕业设计课题的时候，既要考虑设计的未来发展趋势和社会热点问题等社会大环境，也要结合我校“科学、艺术、时尚”的办学特色。随着经济、社会和人类需求的发展，时尚也成为诸多品牌的重要理念和诉求。现在，欧美许多品牌也是主要以时尚和体验作为其品牌理念，如Anthropologie，一家以一门社会科学――人类学的法语名称命名的美国高档服装及家居零售商。零售的商品涉及服装、饰品、家具、家居、装饰品等诸多方面，定位于舒适而时尚的城市风格。新的设计面向家庭总收入在20万美金以上，受过高等教育，有教养、追求独一无二的设计的职业女性。他们销售的是一种生活态度，其设计理念和设计人群定位可见一斑。随着人们对社会发展趋势和设计功能的不断探讨，时尚产业的范围也在不断扩大，时尚产品已经不仅仅局限于服装、服饰产品，此外，还有配饰、时尚电子产品，如最经典的苹果系列产品、时尚家居、时尚便携产品等。可穿戴技术的开发者以及谷歌眼镜的策划Thad Starner曾说过“可穿戴设备”本身就是时尚。第一意识就是你必须考虑它的外形，所有你戴在身上的东西都是时尚。”笔者认为，可穿戴设计是社会未来的发展趋势，是一种时尚，又与我校“科学、艺术、时尚”的定位吻合。如我们设定的基于特定用户生活方式的可穿戴产品的设计。因为可穿戴产品正越过技术的藩篱，融入时尚的元素，越来越深入到人们生活的方方面面。同学们以团队的形式对基于特定用户生活方式的可穿戴产品的设计有了更加深刻地认识和思考，系统性地对基于特定用户，比如特殊工种工作人员、明星、时尚青年、潮人、盲人、运动爱好者等进行研究，通过基于用户需求和生活方式的研究以及使用环境研究(如雾霾、户外、特殊工作环境等等)中找到设计定位。
4.不断探寻设计的价值目标。设计的目标和价值一直伴随着社会和现代设计的发展，为众人所热议。从现代设计之初最为推崇的“形式追随功能”，到20世纪的文化、情感、交互等，一直到当代的体验设计。在体验经济时代，生活变成一种感受体验的过程，设计的目标和价值就是为人们的生活提供更丰富和更多元化的体验。从一些高校工业设计学生的优秀毕业设计中可以窥见一斑，侧重文脉，即注重地方特色和历史文化传统的传承，如中国美术学院设计学院的“卿卿如晤”，注重体验的蔡尚同学的“感――Relight”以及注重对自然感知体验的我校工业设计毕业生钱雅慧同学的“FLOAT KINGDOM浮游王国――自然感知型儿童娱乐设施设计”等设计选题。
四、对于毕业设计选题的再思考
设计不是个人英雄主义的行为，只有进行团队合作，合理运用设计方法，才能得到1+1>2的效应。现在学生在进行毕业设计选题的时候，通常是两个以上同学一个选题，在前期的设计调研以及设计研究、设计定位和方案的探讨上，都能通力合作，迸发出创新和智慧的火花。在今后的毕业设计环节中，应该进一步加强教师之间的团队合作，除了教研室中艺术类专业和工科类专业教师的合作，还要加强工业设计专业和其他专业教师的跨专业和跨界的合作关系以及毕业设计选题的跨专业和跨界合作，这是我们今后毕业选题的发展趋势。
参考文献：
[1]赵超.清华大学美术学院工业设计系优秀毕业设计作品多样性与社会性的回归――清华大学美术学院工业设计系本科毕业设计概述与反思[J].装饰，2011，(8)：14-21.
[2]王昀.中国美术学院设计学院工业设计系优秀毕业设计作品设计的道理――从2011届中国美术学院工业设计毕业创作谈起[J].装饰，2011，(8)：22-29.
[3]张凌浩.江南大学设计学院工业设计系优秀毕业设计作品 有限与无限――江南大学设计学院工业设计专业毕业设计概述[J].装饰，2011，(8)：35-42.
下面学术堂来给大家讲述一下,关于服装的毕业论文怎么写:题目,论文的选题是论文工作中最为重要的一个环节,论文的选题有很多的奥妙,比如说选择的论文查重的题目是从小处着手的为最好.这样在论文查重的时候就不容易重复.毕业论文怎样写,从准备开始写论文到论文完成要有期限,有一个时间范围在这个时间范围内要合理安排论文的各个环节工作,比如说论文题目的准备,论题的评审.在什么时间点做预答辩,关于时间节点的提交材料以外,还要自己提前做好功课.清清楚楚知道什么时间点,应该提交哪些材料.在论文细节方面要按照学院要求的论文格式进行编写.否则格式如果过于随意.没有达到要求反倒舍本逐末.这样查重的时候很可能会影响论文查重的最后的结果.但是在写论文的时候,千万要注意不能抄袭别人的论文,目前知网的查重能力想必大家都听过,如果重复率过高的话,对自己写论文的时间也有很大影响的.这些就是针对服装毕业论文怎样写的说明了
首先可穿戴设备的功能性是要建立在舒适性之上的。而这三个指标都需要经过精确的测量，至少也是需要通过非常贴身的仪器来进行。而一个可穿戴设备如果太贴身，必然会非常不舒服。之前得过心脏病，为了得到全天的血压和心率变化，在身上到处贴了测心电的小吸盘，连在一个小盒子里。还带了一个血压计，可以自动定时测量血压。你想象下大半夜它每隔半个小时就嗡嗡嗡冲个气然后慢悠悠地放最后噗一声憋了的样子么？一整晚都基本没睡好觉！！！！！！然后随口说两句…………全凭印象，专业有错误求不吝指出。心率：测心率有很多种方法，现在普遍用的有两种：1、测心动电流，这是相对比较准确的一种，原理基本和在医院做心电图相同。优点是准确，可持续测量，缺点是不够便携，绝大多数要求穿胸带。2、光电测量法。也是现在的运动手表比较通用的测量方法，在手表上有红外发射和接受装置，通过测量血液中血红蛋白对光的吸收来测量心率。优点是便携，缺点是十分不准确，非常容易受外界环境的影响，更别提剧烈运动了。血压：血压的话现在通常用的方法是两大类，直接式和间接式。因为直接式是通过传感器直接测量压力变化，所以对仪器的精准度要求非常高。现在普遍采用间接式，而间接式又分为听诊法和示波法，两种方法各有利弊，无法判别那种更准确。但毫无疑问的是，这两种都不适合正常人日常随身携带。现在便携式测血压的基本都长这样：↓↓↓↓↓↓
简单来说，反射而已，就是利用血液中透光率的脉动变化，折算成电信号，对应的就是心率。当一定波长的光束照射到指端皮肤表面时，光束将通过透射或反射方式传送到光电接收器，在此过程中由于受到指，端皮肤肌肉和血液的吸收衰减作用，检测器检测到的光强度将减弱。其中皮肤、肌肉组织等对光的吸收在整个血液循环中是保持恒定不变的，而皮肤内的血液，容积在心脏作用下呈搏动性变化。当心脏收缩时外周血容量最多光吸收量也最大，检测到的光强度最小。而在心脏舒张时，正好相反，检测到的光强度最大，使光接收器接收到的光强度随之呈脉动性变化。为什么经常见到的都是绿光LED？因为在血液这种红色液体面前，绿光的吸收率是最大的，对于数据判断是比较准确的。当用户的心脏跳动时，会有更多的血液流过用户的手腕，绿光的吸收量也会越大。在心脏跳动间隙，血液流量减少，导致绿光的吸收也会减少。举个例子，假设手环的发光数值为100，皮肤肌肉组织吸收恒定的10，血液总吸收为15，那反射后为100-10*2-15=65，然后动脉血过来，红细胞含氧增多，血液总吸收变成了2倍，那反射后为50，之后会一直处65-50-65-50-65-50-65-50-65-50……，通过计算每秒多少次脉冲变化，就得出你的心率。不知道PPG这种方式有没有看明白呢？它的原理就决定了它的缺点，如果手环和皮肤直接有很多汗液呢？那数值就会不准确。总结来说：这种方法，测量静息脉搏和正常有规则运动（跑步等）还是比较准的，但对于无规则的运动，如足球羽毛球等无规则运动，举例所说的假设数值会乱蹦，会稍微准确度下降。但也是相差几个数值来说，对于非专业人士，我感觉应该足够了吧。
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我也不知道，自己也用手环，但就是没研究