胡宏鐸 陳蘭麗

摘 要：本文介紹了《ARM嵌入式技術應用》課程的教學改革具體實施過程。在教學改革中，采用“基于工作過程”的教學方式，按照項目工作過程展開，將相關知識融入到項目的實現(xiàn)過程中，以求最終達到培養(yǎng)學生的職業(yè)能力。

關鍵詞：工作過程;教學改革;ARM嵌入式

0 引言

湖北工程職業(yè)學院12級嵌入式專業(yè)在開設《ARM嵌入式技術應用》課程時，所采用的教材內(nèi)容大都按傳統(tǒng)課程的學科體系來編排，教師以教材為中心，按傳統(tǒng)的教學方法進行教學，造成學生學習效率低、教學效果差。針對這一情況，我們試圖尋找一種新的教學方法使學生日后能夠適應工作崗位的需求，在13級嵌入式專業(yè)該課程教學中采用基于工作過程的教學方法，效果明顯。采用以工作過程為導向的課程教學模式，注重實踐環(huán)節(jié)和學生興趣的培養(yǎng)，突出能力提升，可以有效地提高人才培養(yǎng)的適應性和針對性。

1 《ARM嵌入式技術應用》課程教學中存在的問題

在12級嵌入式專業(yè)中，開設了《ARM嵌入式技術應用》這門課程。在課程教學過程中存在以下問題：①教材方面，該課程的大多數(shù)教材編排是按傳統(tǒng)的學科體系進行的，對于基本概念、指令系統(tǒng)、嵌入式linux操作系統(tǒng)以及嵌入式系統(tǒng)開發(fā)平臺的建立和嵌入式軟件系統(tǒng)的知識偏多，不利于學生實踐能力的培養(yǎng)，學生的學習效果不好。②教學方法方面，大多數(shù)的職業(yè)教育課程開發(fā)還是圍繞學科性課堂教學進行，以教師為中心，以教材為中心，缺乏高職教育特色，以教師“教”為主，學生“學”為輔，這種教學方法淡化了課程的實踐性，忽視了學生積極性、主動性的發(fā)揮，不利于培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)新意識。雖然借助于Protues軟件與ADS1.2集成開發(fā)環(huán)境軟件相結合的方法讓學生能夠更加容易理解嵌入式技術的基礎，但是，這種方法只是把ARM處理器當做一款功能強大的單片機來學習，沒有體現(xiàn)其嵌入性的特點。

2 基于工作工程的《ARM嵌入式技術應用》課程教學改革實施方案

針對12級教學過程中存在的問題，我們在13級中實施了目前覺得最優(yōu)的教學改革實施方案。在教學過程中，以項目為載體組織教學，以項目開發(fā)流程進行考核評價，在教學中體現(xiàn)其實踐的重要性。采取由淺入深，以應用為主的教學環(huán)節(jié)。我們作如下設計：

2.1 處理器無操作系統(tǒng)的情況

任務一、嵌入式開發(fā)平臺的搭建（子任務1、硬件開發(fā)平臺的搭建;子任務2、軟件開發(fā)平臺的搭建）。

任務二、GPIO的應用（子任務1、點亮LED;子任務2、流水燈的設計）。

任務三、定時器的應用（子任務1、采用定時器0，使LED每秒鐘閃爍一次;子任務2、實現(xiàn)定時器的PWM功能）。

任務四、中斷應用（子任務1、采用查詢方式，使用4個按鍵實現(xiàn)4個LED的亮滅;子任務2、采用中斷方式，采用定時器0實現(xiàn)LED0每秒鐘閃爍一次）。

任務五、LCD控制（子任務1、在TFT LCD上顯示一個像素;子

任務2、在TFT LCD上顯示單像素;子任務、在TFT LCD上顯示圖片）。

任務六、綜合實訓：基于定時器0，采用中斷方式制作電子相冊。

2.2 處理器有操作系統(tǒng)的情況

任務七、運動模塊的設計（子任務1、編寫Hello程序;子任務2、運動模塊的設計）。

我們力圖把復雜問題簡單化，一開始把S3C2440處理器當做功能強大的單片機來學習，從控制一個寄存器、I/O端口和點亮LED開始，建立學生感性認識，從而引出ARM體系結構和指令系統(tǒng)以及嵌入式系統(tǒng)。通過實際項目開發(fā)，學習嵌入式開發(fā)。

3 案例分析

以綜合實訓制作電子相冊的工作任務為例：要求使用定時器0，采用中斷的方式，在DC09G275顯示屏上顯示相片。我們根據(jù)這樣的要求來進行總體設計：系統(tǒng)采用S3C2440處理器無操作系統(tǒng)情況下，主頻為400MHZ的TQ2440 ARM9開發(fā)板。具體設計如下：

3.1 硬件電路設計

硬件平臺主要由S3C2440和TFT LCD控制器相連接。圖1即為定時器0輸入時鐘的產(chǎn)生。通過外部輸入晶振Fin=12MHZ從而產(chǎn)生三種與S3C2440有關的時鐘：FCLK=200MHZ， HCLK=100MHZ， PCLK=50MHZ。

圖1 ?定時器0 輸入時鐘的產(chǎn)生圖

圖2 ?LCD接口電路

圖2為S3C2440與TFT LCD的連接圖。S3C2440處理器內(nèi)部集成了LCD控制器，只需要將控制器輸出引腳和TFT LCD相應的信號線連接即可。其中LCD的電源在S3C2440的GPG4引腳上。因此，初始化時，需要使該引腳配置為輸出，并且輸出高電平給LCD供電，當不需要顯示時，可以使該引腳輸出為低電平，將LCD關閉。

3.2 軟件設計與實現(xiàn)

本案例軟件設計主要分為兩大模塊：

①timer模塊，這個模塊包括定時器的初始化、定時器中斷函數(shù)的初始化、定時器中斷處理以及圖片生成文件;

②LCD模塊，主要包括Lcd的初始化。如圖3所示：

圖3 ?系統(tǒng)模塊圖

3.3 系統(tǒng)調試

在ADS1.2開發(fā)環(huán)境進行編譯，編譯生成.bin格式的二進制文件。再使用SecureCRT和DNW串口工具將其下載到Nand flash中，從Nor flash啟動開發(fā)板，可以看到LCD上顯示出相應的圖片。如圖4所示。

圖4 ?圖片顯示

我們在13級嵌入式班中做了改革實踐。采用了基于工作過程的教學方法，要求學生按以上的要求完成電子相冊的制作，從分析任務開始，通過自學、老師指導等環(huán)節(jié)，學生掌握相關準備知識，然后學生分組制定工作計劃，擬定實施方案，從硬件設計，軟件設計到綜合聯(lián)調實現(xiàn)，小組自評、互評，老師總結。首先學生參與的積極性非常高，其次通過優(yōu)秀同學的帶動，幾乎所有的同學都能掌握電子相冊制作的相關知識和技能。而12級嵌入式班的教學中，采用傳統(tǒng)的教學方法，以老師講解演示為主，然后通過實驗要求學生動手做的方式。結果學生聽課無興趣，做的過程中問題也很多，真正實現(xiàn)任務僅是認真聽講表現(xiàn)好的幾個同學，幾乎過半的同學無法掌握相關知識，更沒有掌握實操的技能?；诠ぷ鬟^程的教學方式在這里得到驗證。

4 結論

從課程教學實踐來看，基于工作過程的教學方法，將企業(yè)需求與教學緊密結合在一起，學生不僅能夠掌握應有的基礎理論與技術，還可以學會如何進行實際項目的開發(fā)，從而提高了學生的學習動力與興趣，不僅培養(yǎng)了學生的專業(yè)技能，還培養(yǎng)了學生分析、處理問題的能力，全面提升了學生的職業(yè)綜合能力，更能滿足企業(yè)的需求。

參考文獻：

[1]陳長順.嵌入式技術基礎[M].北京：北京航空航天大學出版社，2009年.

[2]馬小陸.基于ARM9嵌入式Linux系統(tǒng)開發(fā)原理與實踐[M].西安：西安電子科技大學出版社， 2011年10月.