                    6月1日《智能产品设计与开发 》廖建尚 胡坤融 尉洪，电子工业2020版。智能产品设计与开发涉及的技术很多，包括微处理器的接口驱动开发技术、传感器的驱动开发技术、智能产品GUI设计技术、无线通信技术和应用开发技术等。本书首先对智能产品的开发进行了概述，然后通过智能台灯、智能腕表、运动手环、创意水杯和共享单车等5个具体的案例，对智能产品设计与开发涉及的技术进行了详细的讲解智能产品是指具备信息采集和处理，以及网络连接能力，并可实现智能感知、交互、大数据服务等功能的互联网终端产品，是人工智能的重要载体。语音识别是指将人类的语音转换为计算机可以理解的语言，或者转换为自然语言的一种过程。语音识别系统的工作过程是：首先通过话筒将人类的语音信号转变数字信号，该数字信号作为语音识别系统的输入；然后由语音识别系统根据特征参数对输入的数字信号进行特征提取，并对提取的特征与已有的数据库进行对比；最终输出语音识别出的结果。自然语言处理技术可以使计算机拥有认识和理解人类文本语言的能力，是计算机科学与人类语言学的交叉学科。人类的思维建立在语言之上，所以自然语言处理技术从某种程度来说也就代表了人工智能的最终目标。自然语言处理技术包括分类、匹配、翻译、结构预测，以及序列决策过程。强化学习是一种通过与环境的交互来获得奖励，根据奖励的高低来判断交互的好坏，从而对模型进行训练的方法。无监督学习是指在数据没有标签的情况下进行数据挖掘，主要体现在聚类，即根据不同的特征对没有标签的数据进行分类。 半监督学习可以理解为监督学习和无监督学习的综合，即在机器学习过程中使用有标签的数据和无标签的数据。监督学习是指通过标注好标签的数据来预测新数据的类型或值，根据预测结果的不同可分为分类和回归。监督学习的典型方法有SVM和线性判别，回归问题是指预测出一个连续值的输出，例如，可以通过对房价的分析，对输入的样本数据进行拟合，根据得到的连续曲线用来预测房价。机器学习技术是计算机通过对数据的学习来提升自身性能技术，按照学习方法的不同，机器学习技术可分为监督学习、无监督学习、半监督学习和强化学习。传统的图像分类方法主要包括特征提取和训练分类器两个步骤。自2015年之后，在图像分类中广泛使用了深度学习，深度学习的使用让图像分类过程得以简化，提升了图像分类的效果和效率。 目标跟踪主要有3类算法：相关滤波算法、检测与跟踪相结合的算法，以及基于深度学习的算法，基于深度学习的算法包括分类和回归两种算法。 语义分割是指理解分割后像素的含义，如识别图片中的人、摩托车、汽车及路灯等，它需要对密集的像素进行判别，卷积神经网络的应用推动了语义分割的发展。计算机视觉技术广泛应用于人脸识别和图像识别，该技术包含了图像分类、目标追踪和语义分割。人工智能的核心技术包括计算机视觉、机器学习、自然语言处理和语音识别等技术。（4）HTML5添加了丰富的标签，其中的AppCache以及本地存储功能大大缩短了App的启动时间，HTML5直接连接了内部数据和外部数据，有效解决了设备之间的兼容性问题。此外，HTML5具有动画、多媒体模块、三维特性等，可以替代部分Flash和Silverlight的功能，并且具有更好的处理效率。HTML5在互联网中得到了非常广泛的应用，提供了更多增强网络应用的标准机制。与传统的技术相比，HTML5的语法特征更加明显，不仅结合了SVG的内容（这些内容在网页中使用可以更加便捷地处理多媒体内容），还结合了其他元素，对原有的功能进行调整和修改。HTML5具有以下优势： （1）跨平台性好，可以运行在采用Windows、MAC、Linux等操作系统的计算机和移动设备上。 （2）对硬件的要求低。 （3）使用HTML5生成的动画、视频效果比较绚丽。HTML5增加了许多新特性，这些新特性支持本地离线存储，减少了对Flash等外部插件的依赖，取代了大部分脚本的标记，添加了一些特殊的元素（如article、footer、header、nav等）、表单控件（如email、url、search等）、视频媒体元素（如video、audio等），以及canvas绘画元素等相关内容。HTML5是HTML最新的修订版本，由万维网联盟（W3C）于2014年10月完成标准的制定。HTML5是构建以及呈现互联网内容的一种语言方式，被看成互联网的核心技术之一。Android系统架构共分四层，分别是应用程序层、应用框架层、系统库及运行时层和Linux内核层。Android是一种基于Linux的开放源代码的操作系统，主要使用于移动设备，如智能手机和平板电脑，由Google公司和开放手机联盟领导及开发。NB-IoT构建于蜂窝网络，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，NB-IoT的特点是覆盖广泛、功耗极低，由运营商提供连接服务。Wi-Fi。Wi-Fi是无线太网IEEE 802.11标准的别名，它是一种本地无线局域网络网络技术，可以使电子设备连接到网络，其工作频率主要在2.4～2.48GHz，许多终端设备（如笔记本电脑、视频游戏机、智能手机、数码相机、平板电脑等）都配有Wi-Fi模块。Wi-Fi技术可以为用户提供一种方便快捷的无线上网体验，可以使用户摆脱传统的有线上网的束缚。ZigBee是IEEE 802.15.4协议的代名词，是根据这个协议规定的一种短距离、低功耗的无线通信技术，使用该技术的设备节点能耗特别低，自组网无须人工干预，成本低廉，复杂度低且网络容量大。从复杂程度上看，嵌入式软件系统可以分成有操作系统和无操作系统两大类。对于高端嵌入式应用，多任务成为基本需求，操作系统作为协调各任务的关键是必不可少的。此外，嵌入式软件中除了要使用C语言等高级语言外，往往还会用到C++、Java等面向对象类的编程语言。 嵌入式软件系统由应用程序、API、嵌入式操作系统及BSP（板级支持包）组成，必须能解决一些在台式计算机或大型计算机软件中不存在的问题：因经常要同时完成若干任务，所以必须能及时响应外部事件，能在无人干预的条件下响应所有异常的情况。外设通常包括存储器、I/O接口及定时器等辅助设备。随着芯片集成度的提高，一些外设被集成到微处理器芯片上，称为片内外设；反之则称为片外外设。尽管MCU已经包含了大量的外设，但对于需要更多I/O端口和更大存储能力的大型系统来说，还必须连接额外的I/O端口和存储器。嵌入式微处理器芯片有如几种。 （a）微处理器（MPU）：世界上第一个微处理器芯片就是为嵌入式服务的。可以说，微处理器的出现，使嵌入式系统的设计发生了巨大的变化。微处理器既可以是单芯片微处理器，还可以有其他附加的单元（如高速缓存、浮点处理算术单元等）以加快指令处理速度。 （b）微控制器（MCU）：微控制器是集成有外设的微处理器，是具有微处理器、存储器和其他一些硬件单元的集成芯片。由于单个微控制器芯片就可以组成一个完整意义上的计算机系统，常被称为单片微型计算机，即单片机。最早的单片机芯片是8031微控制器，它和后来出现的8051单片机是传统单片机系统的主流。在高端的MCU系统中，ARM芯片占有很大的比重。MCU可以作为独立的嵌入式设备，也可以作为嵌入式系统的一部分，是现代嵌入式系统的主流，尤其适用于具有片上程序存储器和设备的实时控制。 （c）数字信号微处理器（DSP）：也称为DSP微处理器，可以简单地看成高速执行加减乘除算术运算的微芯片，因具有乘法累加器单元，特别适合进行数字信号处理运算（如数字滤波、谱分析等）。DSP是在硬件中进行算术运算的，而不像通用微处理器那样在软件中实现，因而其信号处理速度比通用微处理器快2～3倍，甚至更多，主要用于嵌入式音频、视频及通信应用。 （d）片上系统（SoC）：近来，嵌入式系统正在被设计到单个硅片上，称为片上系统。片上系统是一种VLSI芯片上的电子系统，在学术上被定义为将微处理器、IP（知识产权）核、存储器（或片外存储控制器接口）集成在单一芯片上，通常是客户定制的或者面向特定用途的标准产品。 （e）多微处理器和多核微处理器：有些嵌入式应用，如实时视频或多媒体应用等，即使DSP也无法满足同时快速执行多项不同任务的要求，这时就需要两个甚至多个协调同步运行的微处理器。另外一种提高嵌入式系统性能的方式是提高微处理器的主频，而主频的提高是有限的，而且过高的主频将导致功耗的上升，因此采用多个相对低频的微处理器配合工作是提升微处理器性能，同时降低功耗的有效方式。当系统中的多个微处理器均以IP核的形式存在同一个芯片中时，就成为多核微处理器。嵌入式微处理器是嵌入式系统硬件系统的核心，早期嵌入式系统的嵌入式微处理器由（甚至包含几个芯片的）微处理器来担任，而如今的嵌入式微处理器一般采用IC（集成电路）芯片形式，可以是ASIC（专用集成电路）或者SoC中的一个核，核是VLSI（超大规模集成电路）上功能电路的一部分。嵌入式系统一般由硬件系统和软件系统两大部分组成。其中，硬件系统包括嵌入式微处理器、外设和必要的外围电路；软件系统包括嵌入式操作系统和应用软件。嵌入式系统本身无自主开发能力，进行二次开发需专用设备和开发环境（交叉编译）。功能单一、集成度高、可靠性高、功耗低。嵌入式系统又是针对特定的应用需求而设计的专用计算机系统，这也决定了它必然有自己的特点。我国对嵌入式系统定义为：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软/硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统的定义有很多，较通俗的定义是指嵌入对象体系中的专用计算机系统。随着计算机软硬件技术的发展，计算机的应用形成了两大分支：通用计算机系统和嵌入式计算机系统（简称嵌入式系统）。嵌入式系统一词源于20世纪七八十年代，也称为嵌入式计算机系统或隐藏式计算机系统。随着半导体技术及微电子技术的进步，嵌入式系统得以风靡式的发展，其性能不断提高，以至于出现一种观点，即嵌入式系统是基于32位微处理器设计的，往往带有操作系统，是瞄准高端领域和应用的。随着嵌入式系统应用的普及，这种高端应用系统和传统广泛应用的单片机系统之间有着本质的联系，使嵌入式系统与单片机毫无疑问地联系在了一起。 
行歌相答
6月1日《智能产品设计与开发》廖建尚胡坤融尉洪，电子工业2020版。智能产品设计与开发涉及的技术很多，包括微处理器的接口驱动开发技术、传感器的驱动开发技术、智能产品GUI设计技术、无线通信技术和应用开发技术等。本书首先对智能产品的开发进行了概述，然后通过智能台灯、智能腕表、运动手环、创意水杯和共享单车等5个具体的案例，对智能产品设计与开发涉及的技术进行了详细的讲解智能产品是指具备信息采集和处理，以及网络连接能力，并可实现智能感知、交互、大数据服务等功能的互联网终端产品，是人工智能的重要载体。语音识别是指将人类的语音转换为计算机可以理解的语言，或者转换为自然语言的一种过程。语音识别系统的工作过程是：首先通过话筒将人类的语音信号转变数字信号，该数字信号作为语音识别系统的输入；然后由语音识别系统根据特征参数对输入的数字信号进行特征提取，并对提取的特征与已有的数据库进行对比；最终输出语音识别出的结果。自然语言处理技术可以使计算机拥有认识和理解人类文本语言的能力，是计算机科学与人类语言学的交叉学科。人类的思维建立在语言之上，所以自然语言处理技术从某种程度来说也就代表了人工智能的最终目标。自然语言处理技术包括分类、匹配、翻译、结构预测，以及序列决策过程。强化学习是一种通过与环境的交互来获得奖励，根据奖励的高低来判断交互的好坏，从而对模型进行训练的方法。无监督学习是指在数据没有标签的情况下进行数据挖掘，主要体现在聚类，即根据不同的特征对没有标签的数据进行分类。半监督学习可以理解为监督学习和无监督学习的综合，即在机器学习过程中使用有标签的数据和无标签的数据。监督学习是指通过标注好标签的数据来预测新数据的类型或值，根据预测结果的不同可分为分类和回归。监督学习的典型方法有SVM和线性判别，回归问题是指预测出一个连续值的输出，例如，可以通过对房价的分析，对输入的样本数据进行拟合，根据得到的连续曲线用来预测房价。机器学习技术是计算机通过对数据的学习来提升自身性能技术，按照学习方法的不同，机器学习技术可分为监督学习、无监督学习、半监督学习和强化学习。传统的图像分类方法主要包括特征提取和训练分类器两个步骤。自2015年之后，在图像分类中广泛使用了深度学习，深度学习的使用让图像分类过程得以简化，提升了图像分类的效果和效率。目标跟踪主要有3类算法：相关滤波算法、检测与跟踪相结合的算法，以及基于深度学习的算法，基于深度学习的算法包括分类和回归两种算法。语义分割是指理解分割后像素的含义，如识别图片中的人、摩托车、汽车及路灯等，它需要对密集的像素进行判别，卷积神经网络的应用推动了语义分割的发展。计算机视觉技术广泛应用于人脸识别和图像识别，该技术包含了图像分类、目标追踪和语义分割。人工智能的核心技术包括计算机视觉、机器学习、自然语言处理和语音识别等技术。HTML5添加了丰富的标签，其中的AppCache以及本地存储功能大大缩短了App的启动时间，HTML5直接连接了内部数据和外部数据，有效解决了设备之间的兼容性问题。此外，HTML5具有动画、多媒体模块、三维特性等，可以替代部分Flash和Silverlight的功能，并且具有更好的处理效率。HTML5在互联网中得到了非常广泛的应用，提供了更多增强网络应用的标准机制。与传统的技术相比，HTML5的语法特征更加明显，不仅结合了SVG的内容，还结合了其他元素，对原有的功能进行调整和修改。HTML5具有以下优势：跨平台性好，可以运行在采用Windows、MAC、Linux等操作系统的计算机和移动设备上。对硬件的要求低。使用HTML5生成的动画、视频效果比较绚丽。HTML5增加了许多新特性，这些新特性支持本地离线存储，减少了对Flash等外部插件的依赖，取代了大部分脚本的标记，添加了一些特殊的元素、表单控件、视频媒体元素，以及canvas绘画元素等相关内容。HTML5是HTML最新的修订版本，由万维网联盟于2014年10月完成标准的制定。HTML5是构建以及呈现互联网内容的一种语言方式，被看成互联网的核心技术之一。Android系统架构共分四层，分别是应用程序层、应用框架层、系统库及运行时层和Linux内核层。Android是一种基于Linux的开放源代码的操作系统，主要使用于移动设备，如智能手机和平板电脑，由Google公司和开放手机联盟领导及开发。NB-IoT构建于蜂窝网络，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，NB-IoT的特点是覆盖广泛、功耗极低，由运营商提供连接服务。Wi-Fi。Wi-Fi是无线太网IEEE802.11标准的别名，它是一种本地无线局域网络网络技术，可以使电子设备连接到网络，其工作频率主要在2.4～2.48GHz，许多终端设备都配有Wi-Fi模块。Wi-Fi技术可以为用户提供一种方便快捷的无线上网体验，可以使用户摆脱传统的有线上网的束缚。ZigBee是IEEE802.15.4协议的代名词，是根据这个协议规定的一种短距离、低功耗的无线通信技术，使用该技术的设备节点能耗特别低，自组网无须人工干预，成本低廉，复杂度低且网络容量大。从复杂程度上看，嵌入式软件系统可以分成有操作系统和无操作系统两大类。对于高端嵌入式应用，多任务成为基本需求，操作系统作为协调各任务的关键是必不可少的。此外，嵌入式软件中除了要使用C语言等高级语言外，往往还会用到C++、Java等面向对象类的编程语言。嵌入式软件系统由应用程序、API、嵌入式操作系统及BSP组成，必须能解决一些在台式计算机或大型计算机软件中不存在的问题：因经常要同时完成若干任务，所以必须能及时响应外部事件，能在无人干预的条件下响应所有异常的情况。外设通常包括存储器、I/O接口及定时器等辅助设备。随着芯片集成度的提高，一些外设被集成到微处理器芯片上，称为片内外设；反之则称为片外外设。尽管MCU已经包含了大量的外设，但对于需要更多I/O端口和更大存储能力的大型系统来说，还必须连接额外的I/O端口和存储器。嵌入式微处理器芯片有如几种。微处理器：世界上第一个微处理器芯片就是为嵌入式服务的。可以说，微处理器的出现，使嵌入式系统的设计发生了巨大的变化。微处理器既可以是单芯片微处理器，还可以有其他附加的单元以加快指令处理速度。微控制器：微控制器是集成有外设的微处理器，是具有微处理器、存储器和其他一些硬件单元的集成芯片。由于单个微控制器芯片就可以组成一个完整意义上的计算机系统，常被称为单片微型计算机，即单片机。最早的单片机芯片是8031微控制器，它和后来出现的8051单片机是传统单片机系统的主流。在高端的MCU系统中，ARM芯片占有很大的比重。MCU可以作为独立的嵌入式设备，也可以作为嵌入式系统的一部分，是现代嵌入式系统的主流，尤其适用于具有片上程序存储器和设备的实时控制。数字信号微处理器：也称为DSP微处理器，可以简单地看成高速执行加减乘除算术运算的微芯片，因具有乘法累加器单元，特别适合进行数字信号处理运算。DSP是在硬件中进行算术运算的，而不像通用微处理器那样在软件中实现，因而其信号处理速度比通用微处理器快2～3倍，甚至更多，主要用于嵌入式音频、视频及通信应用。片上系统：近来，嵌入式系统正在被设计到单个硅片上，称为片上系统。片上系统是一种VLSI芯片上的电子系统，在学术上被定义为将微处理器、IP核、存储器集成在单一芯片上，通常是客户定制的或者面向特定用途的标准产品。多微处理器和多核微处理器：有些嵌入式应用，如实时视频或多媒体应用等，即使DSP也无法满足同时快速执行多项不同任务的要求，这时就需要两个甚至多个协调同步运行的微处理器。另外一种提高嵌入式系统性能的方式是提高微处理器的主频，而主频的提高是有限的，而且过高的主频将导致功耗的上升，因此采用多个相对低频的微处理器配合工作是提升微处理器性能，同时降低功耗的有效方式。当系统中的多个微处理器均以IP核的形式存在同一个芯片中时，就成为多核微处理器。嵌入式微处理器是嵌入式系统硬件系统的核心，早期嵌入式系统的嵌入式微处理器由微处理器来担任，而如今的嵌入式微处理器一般采用IC芯片形式，可以是ASIC或者SoC中的一个核，核是VLSI上功能电路的一部分。嵌入式系统一般由硬件系统和软件系统两大部分组成。其中，硬件系统包括嵌入式微处理器、外设和必要的外围电路；软件系统包括嵌入式操作系统和应用软件。嵌入式系统本身无自主开发能力，进行二次开发需专用设备和开发环境。功能单一、集成度高、可靠性高、功耗低。嵌入式系统又是针对特定的应用需求而设计的专用计算机系统，这也决定了它必然有自己的特点。我国对嵌入式系统定义为：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软/硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统的定义有很多，较通俗的定义是指嵌入对象体系中的专用计算机系统。随着计算机软硬件技术的发展，计算机的应用形成了两大分支：通用计算机系统和嵌入式计算机系统。嵌入式系统一词源于20世纪七八十年代，也称为嵌入式计算机系统或隐藏式计算机系统。随着半导体技术及微电子技术的进步，嵌入式系统得以风靡式的发展，其性能不断提高，以至于出现一种观点，即嵌入式系统是基于32位微处理器设计的，往往带有操作系统，是瞄准高端领域和应用的。随着嵌入式系统应用的普及，这种高端应用系统和传统广泛应用的单片机系统之间有着本质的联系，使嵌入式系统与单片机毫无疑问地联系在了一起。