摘 要：《嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用》教學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)建及其改革對(duì)于促進(jìn)電子信息工程專(zhuān)業(yè)的發(fā)展有重要意義。本文在對(duì)“嵌入式系統(tǒng)”教學(xué)基本理論進(jìn)行分析的基礎(chǔ)之上，闡述了在教學(xué)實(shí)踐中，進(jìn)行改革的幾點(diǎn)主要措施與關(guān)鍵問(wèn)題，望引起各方人員的關(guān)注及重視。

關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；實(shí)踐教學(xué)；ARMCortex—M3

中圖分類(lèi)號(hào)：TP368.1-4

嵌入式系統(tǒng)的最主要目的是滿(mǎn)足生產(chǎn)過(guò)程中的部分特定用途。嵌入式系統(tǒng)的核心在于硬軟件設(shè)計(jì)協(xié)同性的體現(xiàn)。因此，在有關(guān)“嵌入式系統(tǒng)”的教學(xué)過(guò)程當(dāng)中，對(duì)學(xué)生所掌握的硬軟件知識(shí)均有著嚴(yán)格的要求。本文在對(duì)目前我國(guó)電子信息工程專(zhuān)業(yè)的教學(xué)模式進(jìn)行深入分析后，從“嵌入式系統(tǒng)”的內(nèi)涵、需求與體系上著手，對(duì)電子信息工程“嵌入式系統(tǒng)”實(shí)踐教學(xué)課程內(nèi)容的相關(guān)信息進(jìn)行進(jìn)一步的整合，在ARMCortex—M3的基礎(chǔ)下，全面探討“嵌入式系統(tǒng)”實(shí)踐教學(xué)體系的可行性。

1 “嵌入式系統(tǒng)\"教學(xué)的相關(guān)理論

1.1 “嵌入式系統(tǒng)”教學(xué)的人才需求

就現(xiàn)階段電子行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r看，嵌入式的硬件工程師、系統(tǒng)工程師與應(yīng)用工程師三種工程師是電子市場(chǎng)所急需的。按照市場(chǎng)需求的相關(guān)因素來(lái)進(jìn)一步分析表明：對(duì)嵌入式硬件工程師主要技能要求偏向于在電路、驅(qū)動(dòng)程序和板級(jí)支持包；嵌入式應(yīng)用工程師考核重點(diǎn)是在嵌入式系統(tǒng)下，能對(duì)平臺(tái)軟件進(jìn)行可利用式的開(kāi)發(fā)；而嵌入式系統(tǒng)工程師則要求工程師能在操作技能與移植技能上有所建樹(shù)并完成硬件平臺(tái)與軟件程序的高效對(duì)接。就一般電子信息工程專(zhuān)業(yè)來(lái)說(shuō)，學(xué)生對(duì)信號(hào)與電子設(shè)備的掌控程度、對(duì)整體知識(shí)的運(yùn)用已屬于最高的要求。就專(zhuān)業(yè)的特性因素來(lái)說(shuō)，三種類(lèi)型的工程師有內(nèi)在相關(guān)度，都屬于嵌入式人才需求類(lèi)型的方向。經(jīng)過(guò)對(duì)以往電力型人才的運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在嵌入式中的硬件工程師與系統(tǒng)工程師更為契合，而嵌入式應(yīng)用工程師則更偏向于計(jì)算機(jī)科學(xué)體系。

1.2 “嵌入式系統(tǒng)”教學(xué)改革的主要方向

首先，“嵌入式系統(tǒng)”教學(xué)改革需要兼顧理論，關(guān)注實(shí)踐：“嵌入式系統(tǒng)”教學(xué)具有很強(qiáng)的實(shí)踐性特征，為了能夠針對(duì)不同的嵌入式應(yīng)用，做出不同的變化與創(chuàng)新，就需要學(xué)生掌握?qǐng)?jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。同時(shí)，“嵌入式系統(tǒng)”教學(xué)也需要以實(shí)踐為重點(diǎn)，突出教學(xué)過(guò)程的實(shí)驗(yàn)性。特別是針對(duì)驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)而言，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果并不能作為評(píng)價(jià)學(xué)生的唯一標(biāo)準(zhǔn)，而需要對(duì)學(xué)生獲取實(shí)驗(yàn)結(jié)果的過(guò)程加以突出的關(guān)注，使學(xué)生能夠在反復(fù)進(jìn)行程序調(diào)試的過(guò)程當(dāng)中，對(duì)實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行合理的改進(jìn)與調(diào)整，逐步提高學(xué)生分析并解決問(wèn)題的能力。

其次，“嵌入式系統(tǒng)”教學(xué)改革需要確保所選取實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的合理性。在“嵌入式系統(tǒng)”的教學(xué)過(guò)程當(dāng)中，良好的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目要求體現(xiàn)其綜合性、以及創(chuàng)新性特征，將學(xué)生既有的知識(shí)點(diǎn)充分調(diào)動(dòng)起來(lái)，解決問(wèn)題，將被動(dòng)的應(yīng)付學(xué)習(xí)狀態(tài)改變成為主動(dòng)思考，并積極應(yīng)對(duì)的學(xué)習(xí)狀態(tài)。同時(shí)，所選取的教學(xué)試驗(yàn)項(xiàng)目還應(yīng)當(dāng)具有一定的柔韌性，使學(xué)生能夠具備彈性化的思維空間，將學(xué)生個(gè)性充分激發(fā)出來(lái)，以達(dá)到提高學(xué)生思維活躍度、以及創(chuàng)新能力的目的。

2 Cortex-M3 “嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用\"教學(xué)實(shí)踐

2.1 通過(guò)對(duì)課程內(nèi)容的整合并從信息工程的發(fā)展實(shí)際出發(fā)，電子信息工程專(zhuān)業(yè)在經(jīng)過(guò)認(rèn)真思考后選取了以Codex-M3為教學(xué)內(nèi)容的內(nèi)核、以STM32處理器為教學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)象的教學(xué)體系。其主要的教學(xué)實(shí)踐流程為：在學(xué)生充分了解cortex—M3的體系、掌握其結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，在最近研發(fā)的cortex-M3內(nèi)核處理器STM32的有效引導(dǎo)下，對(duì)嵌入式操作系統(tǒng)的任務(wù)進(jìn)行合理調(diào)度，在ARM公司“嵌入式系統(tǒng)”的有效經(jīng)驗(yàn)下，完成51單片機(jī)的轉(zhuǎn)化。此實(shí)驗(yàn)的體系有四個(gè)組成部分，即： ARM codex—M3體系，STM32系列處理器、內(nèi)核處理器和嵌入式操作系統(tǒng)C/OS—lI。校方以精選的4本教材和特質(zhì)的參考書(shū)作為學(xué)生學(xué)習(xí)的模本并全方位擴(kuò)寬學(xué)生查閱資料的渠道。依據(jù)模塊的選擇教科書(shū)選用了以下知識(shí)模塊：《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)例開(kāi)發(fā)——基于ARM微處理器與～C/OS—II實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)》、《ARM Codex—M3權(quán)威指南》、《STM32系列ARM Coaex—M3微控制器原理與實(shí)踐》與《嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)》

2.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的選擇

通過(guò)對(duì)實(shí)施嵌人式實(shí)驗(yàn)進(jìn)行全面的規(guī)劃，并對(duì)此硬件載體深入了解后表明，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)箱模式中存在有限制性因素，STM32仿真學(xué)習(xí)套件STM3210B更符合試驗(yàn)的要求。該套件采用在核心與性能上都進(jìn)行了優(yōu)化并支持USB下載程序和供電，因此極具便捷性。另外，此平臺(tái)將仿真器與目標(biāo)有效結(jié)合而極具效益。

2.3 實(shí)踐流程的設(shè)計(jì)

在對(duì)有效信息進(jìn)行整合后發(fā)現(xiàn)，實(shí)踐的環(huán)節(jié)分為三個(gè)部分即實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)部分按課時(shí)計(jì)算有18個(gè)，課程設(shè)計(jì)按天數(shù)計(jì)算為兩周。在試驗(yàn)中，要求學(xué)生學(xué)習(xí)要點(diǎn)中必須具備：計(jì)算機(jī)的組成、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、單片機(jī)原理的運(yùn)用、微機(jī)原理與匯編語(yǔ)言程序，并將重點(diǎn)定為對(duì)指定ARM系統(tǒng)的編繪，克服嵌入式系統(tǒng)中的各種操作難點(diǎn)。在對(duì)老師選擇上，采取試驗(yàn)課老師與教學(xué)課老師交替擔(dān)任的模式，最大限度地實(shí)現(xiàn)教學(xué)與實(shí)踐的同步性；在課程設(shè)計(jì)上，要求學(xué)生有效將理論應(yīng)用于實(shí)際，在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的要求下，促使具體任務(wù)的完成。通過(guò)對(duì)以往開(kāi)發(fā)板例程中經(jīng)驗(yàn)的整合，結(jié)合當(dāng)今的開(kāi)發(fā)環(huán)境，分6個(gè)部分進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。如下表（表1）所示：

通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，嵌入式系統(tǒng)的程序的龐大性，增加了學(xué)生在特定的課時(shí)內(nèi)進(jìn)行透徹掌握的難度。據(jù)此，在試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)對(duì)工程模板進(jìn)行合理的調(diào)整，提醒學(xué)生修改編寫(xiě)關(guān)鍵代碼并保持設(shè)置的合理性，有序進(jìn)行試驗(yàn)并設(shè)計(jì)分值，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)操作分進(jìn)行定量選擇。另外，增加學(xué)生對(duì)Source Insight和BeyondCompare兩個(gè)程序的認(rèn)識(shí)并能有效將其運(yùn)用到文本與軟件中，進(jìn)一步促使編程效率的提高。整個(gè)試驗(yàn)由兩個(gè)部分組成即實(shí)際操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告，其中，操作占60% ，報(bào)告占40%。具體的課程設(shè)計(jì)內(nèi)容，要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上完成操作系統(tǒng)的移植，有效管理多個(gè)系統(tǒng)任務(wù)并進(jìn)行任務(wù)調(diào)用。“嵌入式系統(tǒng)”實(shí)踐教學(xué)根據(jù)醫(yī)生試驗(yàn)流程運(yùn)行了兩屆，學(xué)生的接受程度有了明顯的提高。但是由于其處于發(fā)展的初步階段，在教學(xué)的實(shí)踐與結(jié)構(gòu)上仍需進(jìn)行持續(xù)的改進(jìn)。

3 總結(jié)

綜上所述，通過(guò)對(duì)“嵌入式系統(tǒng)”教學(xué)進(jìn)行相關(guān)的試驗(yàn)后表明，“嵌入式系統(tǒng)”課程是電子信息工程專(zhuān)業(yè)課程經(jīng)過(guò)不斷改革后的最具可行性的課程體系，其教學(xué)的需求適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展、知識(shí)的體系利于學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的吸收、內(nèi)容模板更具組合的高效性，因此，“嵌入式系統(tǒng)”教學(xué)在電子信息工程專(zhuān)業(yè)中有巨大的研究?jī)r(jià)值。另外，“嵌入式系統(tǒng)”教學(xué)在形成中所存在的弊端，有望于教育者在實(shí)踐中進(jìn)行不斷總結(jié)與改進(jìn)以促使其動(dòng)態(tài)體系的形成，爭(zhēng)取讓電子信息工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生能用最快的方式、最好的方式去掌握最深層的、最全面的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。

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