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嵌入式課程設(shè)計(jì)范文第1篇

嵌入式方向包括軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)、嵌入式體系結(jié)構(gòu)、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、嵌入式產(chǎn)品設(shè)計(jì)等方面的知識(shí)，需要掌握嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的典型開發(fā)工具，培訓(xùn)學(xué)生具備嵌入式系統(tǒng)軟、硬件的開發(fā)能力，對(duì)于特定行業(yè)領(lǐng)域（例如移動(dòng)終端、數(shù)字家庭、信息家電以及對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)信息化改造）已經(jīng)逐步形成了特定的嵌入式開發(fā)方法與手段。

隨著軟硬件技術(shù)快速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)不再是一門課程就可以介紹清晰，而逐步成為一個(gè)課程群，該方向的專業(yè)課程可劃分為：嵌入式系統(tǒng)原理、嵌入式操作系統(tǒng)、實(shí)時(shí)系統(tǒng)、嵌入式軟件設(shè)計(jì)、軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)、嵌入式系統(tǒng)軟件工程、嵌入式系統(tǒng)中間件、數(shù)字信號(hào)處理等。一些學(xué)校還開設(shè)了微機(jī)電路應(yīng)用設(shè)計(jì)、單片機(jī)編程、ARM等課程。

我們收集并分析了國(guó)內(nèi)部分高校在嵌入式課程上的教學(xué)大綱，以此為基礎(chǔ)設(shè)置了我們的嵌入式系統(tǒng)概論課程。表1是我們收集的大學(xué)名稱、課程名稱、學(xué)時(shí)數(shù)與知識(shí)點(diǎn)，這些課程基本上是基于Intel的XScale實(shí)驗(yàn)板設(shè)計(jì)的，對(duì)我們?cè)O(shè)計(jì)“嵌入式系統(tǒng)概論”有借鑒作用。

綜合上述高校的嵌入式課程，有些是針對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)開設(shè)的，有些是針對(duì)其他專業(yè)的，有本科期間開設(shè)的，也有碩士期間開設(shè)的，一些高校開設(shè)了多門嵌入式方向大課程。我們?cè)O(shè)計(jì)的“嵌入式系統(tǒng)概論”是針對(duì)本科階段開設(shè)的嵌入式方向入門課程，主要面向大三的本科生，其課程結(jié)構(gòu)如圖1所示，其前修課程一般是計(jì)算機(jī)組成、微機(jī)原理、接口、匯編、操作系統(tǒng)、程序設(shè)計(jì)語言、體系結(jié)構(gòu)。部分后續(xù)課程開設(shè)在研究生階段。

嵌入式系統(tǒng)概論課程的目的，是綜合前修計(jì)算機(jī)專業(yè)課程，以及包括數(shù)字電路等更基礎(chǔ)的知識(shí)，開拓學(xué)生對(duì)嵌入式的視野，為后續(xù)課程奠定基礎(chǔ)。因此在嵌入式課程中不會(huì)介紹匯編語言設(shè)計(jì)、接口電路的設(shè)計(jì)等知識(shí)。

我們認(rèn)為，該課程理論部分的知識(shí)點(diǎn)分布基本上如圖2所示，主要分為四大模塊，分別是嵌入式概念、嵌入式體系、嵌入式系統(tǒng)軟件、嵌入式軟件開發(fā)。實(shí)驗(yàn)部分由于各學(xué)校實(shí)驗(yàn)材料的差異，較難對(duì)比，我們的使用設(shè)備主要是30套Intel XScale與30套Motorola Dragonball。

對(duì)于嵌入式體系結(jié)構(gòu)，首先介紹各種嵌入式體系結(jié)構(gòu)、處理器、DSP。

由于ARM體系是目前嵌入式系統(tǒng)工業(yè)界事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)，一般都以ARM體系為例介紹嵌入式體系結(jié)構(gòu)，并介紹ARM匯編。由于上課學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了匯編語言，所以需要簡(jiǎn)單介紹ARM匯編與微機(jī)匯編的差異與特點(diǎn)，要求學(xué)生以自學(xué)為主，作業(yè)為輔，可以較快地掌握該匯編。浙江大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)本科生階段在計(jì)算機(jī)組成課程中還學(xué)習(xí)了MIPS匯編，所以學(xué)生們對(duì)ARM匯編掌握起來就更快一些。

在嵌入式體系的具體實(shí)例介紹中，我們結(jié)合本課程的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)簡(jiǎn)要介紹XScale體系，這部分主要也是自學(xué)為主，結(jié)合實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)讓學(xué)生掌握看硬件資料的能力。

在嵌入式體系結(jié)構(gòu)部分，還需要介紹嵌入式系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)，包括JTAG接口、外設(shè)、中斷、總線等。通過這部分的介紹，學(xué)生們可以了解嵌入式硬件系統(tǒng)的構(gòu)成與軟硬件接口。

嵌入式系統(tǒng)軟件就是嵌入式操作系統(tǒng)。嵌入式操作系統(tǒng)包括非實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)與實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)（RTOS），在嵌入式課程中主要介紹RTOS。在系統(tǒng)軟件模塊中將介紹實(shí)時(shí)系統(tǒng)概念、操作系統(tǒng)在嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的改造，例如處理器調(diào)度的實(shí)時(shí)性改造、中斷處理、文件系統(tǒng)、MMU等。嵌入式系統(tǒng)概論課程主要介紹常見的各種嵌入式操作系統(tǒng)，包括它們的特點(diǎn)、應(yīng)用領(lǐng)域，并以嵌入式Linux為例子，介紹Linux的改造、裁減與移植。

最后一個(gè)模塊是嵌入式軟件開發(fā)，是介紹嵌入式軟件開發(fā)的過程，使得整門課程最終能夠形成一個(gè)完備的嵌入式開發(fā)體系。Bootloader的設(shè)計(jì)，也可放在操作系統(tǒng)移植中進(jìn)行介紹。嵌入式圖形用戶界面目前沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，作為概論課程需要介紹各個(gè)嵌入式GUI的優(yōu)缺點(diǎn)與適用范圍。同樣，課程介紹包括Tornado、等嵌入式開發(fā)環(huán)境，以及嵌入式中間件。課程最后將以實(shí)例來介紹嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)流程。

作為后續(xù)課程，我們認(rèn)為一些專題性質(zhì)的開發(fā)工具，例如開發(fā)、Symbian開發(fā)、BREW開發(fā)等，可以利用浙江大學(xué)暑假短學(xué)期為期兩周的課程實(shí)踐來完成。而實(shí)時(shí)系統(tǒng)可以單獨(dú)開設(shè)研究生層次的課程，面向領(lǐng)域的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以開設(shè)相關(guān)的專題班進(jìn)行討論。部分嵌入式軟件開發(fā)的知識(shí)點(diǎn)，可以交給其他課程完成，例如人機(jī)交互設(shè)計(jì)課程里面，可以介紹嵌入式GUI的設(shè)計(jì)，F(xiàn)PGA可以在相關(guān)硬件課程中完成。微機(jī)原理課程也可以涉獵部分嵌入式課程的內(nèi)容，例如工業(yè)控制、嵌入式系統(tǒng)擴(kuò)展等，對(duì)于微機(jī)原理課程的改革，也是嵌入式中心正在進(jìn)行的工作之一，希望將實(shí)驗(yàn)設(shè)備更新到奔騰M處理器，增加FPGA，實(shí)現(xiàn)原來微機(jī)原理的實(shí)驗(yàn)，并完成嵌入式的實(shí)驗(yàn)。

嵌入式課程設(shè)計(jì)范文第2篇

關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；課程教學(xué)；教學(xué)改革；實(shí)踐環(huán)節(jié)；創(chuàng)新性

中圖分類號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）13-0123-02

嵌入式系統(tǒng)課程是一門交叉學(xué)科，涉及的知識(shí)面寬廣，系統(tǒng)開發(fā)流程中既有硬件設(shè)計(jì)又有軟件代碼的編寫。嵌入式系統(tǒng)涉及的課程有模擬電子線路，數(shù)字電路，C語言等課程。學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)需要具備較多的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)。同時(shí)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)又是一門實(shí)踐重于理論的課程，學(xué)生還需要大量地進(jìn)行實(shí)踐操作。所以學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中極易碰到學(xué)習(xí)的壁壘，慢慢就會(huì)失去學(xué)習(xí)的熱情，一致于會(huì)放棄該門課程的學(xué)習(xí)。

嵌入式課程的教學(xué)目的是為了培養(yǎng)學(xué)生具有獨(dú)立自主的軟硬件開發(fā)能力，但是目前大部分高校仍然采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式和教學(xué)方法，帶來的后果是學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力依然不足以從事技術(shù)類的設(shè)計(jì)工作。

1 教與學(xué)的現(xiàn)狀

1.1教學(xué)的現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的嵌入式課程教學(xué)主要由理論課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩部分組成。課堂教學(xué)普遍采用多媒體設(shè)備，將教學(xué)內(nèi)容制作成幻燈片，對(duì)著PPT講解電路和程序、CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)、IO接口、硬件、軟件，均采用演示的方法。在實(shí)驗(yàn)中教師認(rèn)真講解硬件的連接方式，學(xué)生按照教師講解的編程流程進(jìn)行驗(yàn)證。

1.2學(xué)生學(xué)習(xí)的現(xiàn)狀

與重點(diǎn)院校相比，我校的辦學(xué)目的是培養(yǎng)應(yīng)用型人才。我校生源質(zhì)量和重點(diǎn)大學(xué)是有較大的差距，如果采用傳統(tǒng)方式進(jìn)行教學(xué)，不根據(jù)課程自身與學(xué)生的特點(diǎn)，依然采用老師講、學(xué)生做，無法培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力。

2 課程的教學(xué)改革和實(shí)踐

2.1理論教學(xué)

在教學(xué)內(nèi)容的選擇上，需要簡(jiǎn)要講解嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)流程和交叉開發(fā)環(huán)境，各個(gè)層次需要掌握的技術(shù)，目的讓學(xué)生有針對(duì)性學(xué)習(xí)，根據(jù)自身特點(diǎn)確立技術(shù)的方向。在具體實(shí)施中用少量簡(jiǎn)單例子說明各環(huán)節(jié)的相關(guān)知識(shí)和開發(fā)方法。

在教學(xué)的方法方面，對(duì)于ARM技術(shù)的教學(xué)以介紹為主，盡可能改進(jìn)傳統(tǒng)的滿堂灌的教學(xué)方式，在教學(xué)中采用對(duì)比教學(xué)的方法，比如：和51核單片機(jī)對(duì)比，避免抽象乏味的教學(xué)方式。

在授課方式方面，整合課堂資源，讓學(xué)生在課堂上能夠理解嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的基本理論與基本技能，根據(jù)課堂教學(xué)的實(shí)際情況，精心設(shè)計(jì)與課堂講授相對(duì)應(yīng)的實(shí)踐內(nèi)容。對(duì)于實(shí)踐強(qiáng)的教學(xué)內(nèi)容，把以前理論課堂講解的內(nèi)容放在實(shí)驗(yàn)室開展教學(xué)。例如：對(duì)于ARM指令和匯編編程的講解要突出應(yīng)用性，我們嘗試在實(shí)驗(yàn)室完成這部分的教學(xué)，不再是按照傳統(tǒng)進(jìn)行逐條地講解指令和語法，而是通過一個(gè)個(gè)例程講解程序的結(jié)構(gòu)，中間用到的指令讓學(xué)生采用查閱方式進(jìn)行 “Learning by Doing”。在實(shí)踐中學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性明顯提高了。

2.2 新的教學(xué)方法的實(shí)踐

改變傳統(tǒng)的單一的教學(xué)方式，傳統(tǒng)的教學(xué)是上課地點(diǎn)在教室里面，教學(xué)設(shè)備只有黑板和投影設(shè)備，極大限制了教師教學(xué)方法的發(fā)揮，教師只能按照PPT進(jìn)行講解，學(xué)生只能被動(dòng)地接受，往往到了課程結(jié)束也不知道該如何搭建嵌入式的開發(fā)環(huán)境，即便上完配套的實(shí)驗(yàn)課程也僅僅是理論的驗(yàn)證，學(xué)生往往連基本的調(diào)試能力都不具備，更別說培養(yǎng)應(yīng)用開發(fā)能力了。

新的授課方式：把傳統(tǒng)的理論課堂和實(shí)驗(yàn)課堂結(jié)合起來授課，前面講述基本ARM技術(shù)部分放在教室進(jìn)行，匯編程序和芯片部分在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。例如：對(duì)于ARM匯編指令部分教學(xué)，根據(jù)ARM匯編雖用得少但又很重要的特點(diǎn)，在講述匯編指令時(shí)改變傳統(tǒng)的授課方法，以具體的工程實(shí)例進(jìn)行教學(xué)，匯編指令學(xué)生以查找的方式進(jìn)行實(shí)踐，通過5個(gè)例程練習(xí)，學(xué)生可以以軟件模擬的方式快速掌握ARM匯編代碼的調(diào)試和閱讀代碼的能力。經(jīng)過這樣的訓(xùn)練學(xué)生可以閱讀ARM開發(fā)板的啟動(dòng)代碼。在講述芯片的接口和相關(guān)控制器時(shí)，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行理論部分的教學(xué)教師就更好發(fā)揮靈活的教學(xué)方式了，這樣的教學(xué)方式壓縮了理論授課的課時(shí)，讓學(xué)生成為課堂的主題，教師是輔助教學(xué)，學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐機(jī)會(huì)增加，學(xué)習(xí)的惰性減少，積極性獲得提高。而且明顯提高了教學(xué)的效率。

在教學(xué)中精講理論部分，對(duì)于難于理解的理論要少講，在實(shí)踐中理解。擴(kuò)大課程的知識(shí)面。

雙師制的嘗試： ARM+LINUX教學(xué)安排可以安排2個(gè)教師來進(jìn)行教學(xué)，發(fā)揮教師的所長(zhǎng)，擅長(zhǎng)底層硬件的老師進(jìn)行ARM部分的教學(xué)，擅長(zhǎng)LINUX部分的教師進(jìn)行操作系統(tǒng)部分教學(xué)。

2.3 實(shí)踐環(huán)節(jié)的改革

1）實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)改革

針對(duì)嵌入式課程實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)課時(shí)普遍偏少的現(xiàn)狀，整合教學(xué)內(nèi)容，壓縮傳統(tǒng)的匯編指令部分的課時(shí)，同時(shí)開放實(shí)驗(yàn)室和發(fā)放開發(fā)板，學(xué)生可以把便攜的嵌入式開發(fā)板帶回去，隨時(shí)隨地地進(jìn)行嵌入式的學(xué)習(xí)。我們?cè)诮虒W(xué)中提高了實(shí)驗(yàn)課比例。把總學(xué)時(shí)的3/4安排為實(shí)驗(yàn)課，整合理論和實(shí)驗(yàn)課堂，把與實(shí)驗(yàn)直接相關(guān)的理論帶到實(shí)驗(yàn)課上講解。理論課占僅總學(xué)時(shí)的1/4左右，主要講授ARM技術(shù)和芯片工作的基本原理。在實(shí)踐中對(duì)學(xué)生開放實(shí)驗(yàn)室確實(shí)彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)課時(shí)的不足，提高學(xué)生動(dòng)手能力，學(xué)生通過把便攜開發(fā)板帶回學(xué)習(xí)也極大帶動(dòng)了同寢室學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生過于依賴實(shí)驗(yàn)箱的問題，在以往試驗(yàn)中學(xué)生只需按照試驗(yàn)箱自帶的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的步驟一步一步操作就可以輕松完成實(shí)驗(yàn)。針對(duì)這種情況，我們改進(jìn)了教學(xué)設(shè)備，利用接口全開放的開發(fā)板，既可以滿足常規(guī)的驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)也可以進(jìn)行設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)。

2）集中實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)改革

由于面向電子信息類專業(yè)學(xué)生，學(xué)生就業(yè)的方向更加偏向底層，在硬件實(shí)踐訓(xùn)練更加側(cè)重，硬件設(shè)計(jì)中接口的擴(kuò)展、電路的繪制和驅(qū)動(dòng)程序的編寫。以2周的課程設(shè)計(jì)為例，引入企業(yè)的項(xiàng)目管理機(jī)制，在集中實(shí)踐環(huán)節(jié)，按照3人為一個(gè)項(xiàng)目組開展實(shí)踐，整個(gè)工作流程盡可能接近實(shí)際產(chǎn)品研發(fā)流程。從方案選擇，硬件的電路圖繪制、焊接、硬件調(diào)試、代碼的編寫，其中每個(gè)環(huán)節(jié)要更接近產(chǎn)品研發(fā)的流程。學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力得到了提高。重點(diǎn)也培養(yǎng)三個(gè)能力：創(chuàng)新能力、動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

3 結(jié)論

綜上所述，我校通信專業(yè)的嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)進(jìn)行了2年的教學(xué)改革的實(shí)踐，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性明顯獲得了提高，在藍(lán)橋杯和電子設(shè)計(jì)大賽中多次獲獎(jiǎng)，在畢業(yè)設(shè)計(jì)中更多學(xué)生選擇利用嵌入式技術(shù)來完成畢業(yè)設(shè)計(jì)課題。教師也在教學(xué)實(shí)踐中需要優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和設(shè)計(jì)開發(fā)了實(shí)踐性的課題，得到了提升。目前我院正在建立高性能的嵌入式實(shí)驗(yàn)室，通過更多的創(chuàng)新性的綜合設(shè)計(jì)性項(xiàng)目來改善和提高我院的嵌入式課程教學(xué)。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 白玉. 嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用課程案例教學(xué)模式的研究與探索[J]. 教育教學(xué)論壇，2015（13）：155-156.

嵌入式課程設(shè)計(jì)范文第3篇

關(guān)鍵詞：嵌入式組件；驅(qū)動(dòng)程序；課程研究

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）21-0044-02

計(jì)算技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了三次革命：存儲(chǔ)程序計(jì)算機(jī)、高級(jí)編程語言和組件級(jí)編程。在通用計(jì)算機(jī)中利用面向?qū)ο蠹夹g(shù)進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)代碼重用。而現(xiàn)在的嵌入式技術(shù)中也需要這樣的功能，開發(fā)一個(gè)組件，該組件可以很容易作為其他程序的組成部分使用。嵌入式系統(tǒng)在人們的印象中多應(yīng)用在工業(yè)控制領(lǐng)域以及智能機(jī)器人，但隨著移動(dòng)通訊以及智能家電、網(wǎng)絡(luò)家電的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣。在任何大中型嵌入式軟件設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，重要的是在代碼編寫之前完成某種形式規(guī)范。組件級(jí)設(shè)計(jì)也不例外。在每一組代碼前，用一組描述組件接口的形式規(guī)范描述代碼的屬性和方法。在程序開發(fā)過程中可以在任意時(shí)刻添加該組件。在組件級(jí)編程中，可以利用單個(gè)組件（例如按鈕、列表框或文本框控件）組合成多個(gè)功能復(fù)雜的大型程序。[1]

一、嵌入式組件概述

嵌入式組件設(shè)計(jì)是電子信息專業(yè)及相近專業(yè)的一門專業(yè)課，其目的是使學(xué)生了解一種重要的、最新的應(yīng)用程序開發(fā)風(fēng)格――組件級(jí)編程和設(shè)計(jì)的方法，并將這種組件設(shè)計(jì)與嵌入式系統(tǒng)聯(lián)系起來，使嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加方便簡(jiǎn)單。完成這些內(nèi)容的學(xué)習(xí)后，使學(xué)生能在嵌入式系統(tǒng)中輕松開發(fā)大量基于組件的應(yīng)用程序，而且還具備開發(fā)各種第三方定制組件所需的技能。

1.嵌入式驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)

設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是介于硬件和OS內(nèi)核之間的軟件接口，是一種低級(jí)的、專用于某一硬件的軟件組件。驅(qū)動(dòng)程序模塊，就可以把操作系統(tǒng)的API函數(shù)和底層的硬件分離開來。當(dāng)設(shè)備改變的時(shí)候，只需更換相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序，不必修改操作系統(tǒng)的內(nèi)核以及運(yùn)行在操作系統(tǒng)中的軟件。[2]該部分包括基于ARM架構(gòu)的串行口通訊、鍵盤驅(qū)動(dòng)原理、I/O接口電路、A/D接口電路、LCD的驅(qū)動(dòng)控制、觸摸屏程序設(shè)計(jì)、USB接口組件設(shè)計(jì)的內(nèi)容。

2.控件設(shè)計(jì)

與Windows操作系統(tǒng)類似，控件是可視化開發(fā)的基礎(chǔ)。對(duì)于開發(fā)應(yīng)用程序的用戶來說，控件是一個(gè)獨(dú)立的組件，有著自己的顯示方式和動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理模式，設(shè)置中有的控件還可以向系統(tǒng)發(fā)送自己的消息。用戶不需要掌握控件的內(nèi)部到底是如何工作的，只需通過控件提供的API函數(shù)改變控件相應(yīng)的屬性，即可改變控件的顯示方式?？丶囊肟梢源蟠蠓奖阌脩舻拈_發(fā)，加速用戶應(yīng)用程序界面的編寫速度。同時(shí)，也為運(yùn)行在操作系統(tǒng)上的應(yīng)用程序的界面提供了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，方便了使用。控件設(shè)計(jì)包括消息、文本框控件、列表框控件、按鈕控件、窗口控件、繪圖控件、系統(tǒng)時(shí)間功能部分應(yīng)用程序編寫。

3.基本組件設(shè)計(jì)

前面介紹的幾種組件都屬于單個(gè)組件的開發(fā)設(shè)計(jì)，而組件級(jí)編程中涉及到的組件是綜合組件，包含多個(gè)單個(gè)組件設(shè)計(jì)。該組件級(jí)編程可以完成嵌入式系統(tǒng)中包括PDA、電子字典、手機(jī)等設(shè)備的基本功能的實(shí)現(xiàn)。

基本功能組件包括：電話簿組件設(shè)計(jì)、記事本組件設(shè)計(jì)、日程表組件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)時(shí)間組件設(shè)計(jì)、日歷組件設(shè)計(jì)、智能拼音輸入法組件設(shè)計(jì)、科學(xué)型計(jì)算器組件設(shè)計(jì)，這部分處于用戶應(yīng)用程序中。

二、嵌入式驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)研究

1.ARM的串行口通訊

這部分設(shè)計(jì)目標(biāo)是掌握串行通訊原理；掌握編程實(shí)現(xiàn)ARM和計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)串行通訊。ARM通過監(jiān)視串行口，把在程序中插入的想要反饋程序運(yùn)行情況的串行口語句輸出到顯示器中的超級(jí)終端中，這樣便可以實(shí)時(shí)監(jiān)控程序的運(yùn)行情況，方便調(diào)試程序。串行口組件設(shè)計(jì)是將接收到的字符再發(fā)送給串口（計(jì)算機(jī)與開發(fā)板是通過超級(jí)終端通訊的），即按PC鍵盤通過超級(jí)終端發(fā)送數(shù)據(jù)，開發(fā)板將接收到的數(shù)據(jù)再返送給PC，在超級(jí)終端上顯示。[3]

2.鍵盤驅(qū)動(dòng)原理

這部分設(shè)計(jì)目標(biāo)是掌握鍵盤驅(qū)動(dòng)的基本原理；熟悉不帶操作系統(tǒng)鍵盤驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)；了解帶操作系統(tǒng)鍵盤驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。鍵盤的設(shè)計(jì)是將一個(gè)瞬時(shí)接觸開關(guān)放置在每一行與每一列的交叉點(diǎn)。矩陣所需的鍵的數(shù)目顯然根據(jù)應(yīng)用程序而不同。每一行由一個(gè)輸出端口的一位驅(qū)動(dòng)，而每一列由一個(gè)電阻器上拉且供給輸入端口一位。鍵盤掃描過程就是讓微處理器按有規(guī)律的時(shí)間間隔查看鍵盤矩陣，以確定是否有鍵被按下。一旦處理器判定有一個(gè)鍵按下，鍵盤掃描軟件將過濾掉抖動(dòng)并且判定哪個(gè)鍵被按下。每個(gè)鍵被分配一個(gè)稱為掃描碼的唯一標(biāo)識(shí)符。應(yīng)用程序利用該掃描碼，根據(jù)按下的鍵來判定應(yīng)該采取什么行動(dòng)。

3.I/O接口電路

這部分設(shè)計(jì)目標(biāo)是掌握組件接口的設(shè)計(jì)；掌握基于ARM開發(fā)板對(duì)I/O編程的方法；掌握LED工作原理、編程實(shí)現(xiàn)LED實(shí)現(xiàn)。I/O設(shè)備、相關(guān)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和I/O子系統(tǒng)組成嵌入式I/O系統(tǒng)。I/O系統(tǒng)的目標(biāo)是對(duì)RTOS和應(yīng)用程序員隱藏設(shè)備特定的信息，并且對(duì)系統(tǒng)的I/O設(shè)備提供一個(gè)統(tǒng)一的訪問方法。

利用I/O編程的方法，在ARM開發(fā)板的數(shù)碼管上顯示鍵盤輸入的鍵值。顯示器的種類很多，從液晶顯示、發(fā)光二極管顯示到CRT顯示器，都可以與微機(jī)配接。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常用的顯示器主要有發(fā)光二極管數(shù)碼顯示器，簡(jiǎn)稱LED顯示器。LED顯示器具有驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單、耗電省、成本低廉、配置簡(jiǎn)單靈活、安裝方便、耐振動(dòng)、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，但顯示內(nèi)容有限，不能顯示圖形，因而其應(yīng)用有局限性。當(dāng)選用共陰極的LED顯示器時(shí)，所有發(fā)光二極管的陰極連在一起接地，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽極加入高電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的二極管點(diǎn)亮。因此要顯示某字形就應(yīng)使此字形的相應(yīng)段的二極管點(diǎn)亮，實(shí)際上就是發(fā)送一個(gè)用不同電平組合代表的數(shù)據(jù)字來控制LED的顯示，此數(shù)據(jù)稱為字符的段碼。

4.ARM的A/D接口電路

這部分設(shè)計(jì)目標(biāo)是掌握A/D接口原理、編程實(shí)現(xiàn)ARM系統(tǒng)的A/D功能；了解模型組件設(shè)計(jì)方法。能將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的電路稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，簡(jiǎn)稱A/D轉(zhuǎn)換器或ADC；能將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量的電路稱為數(shù)模轉(zhuǎn)換器，簡(jiǎn)稱D/A轉(zhuǎn)換器或DAC。ADC和DAC是溝通模擬電路和數(shù)字電路的橋梁，也可稱之為兩者之間的接口。A/D 轉(zhuǎn)換器是模擬信號(hào)源和CPU 之間聯(lián)系的接口，它的任務(wù)是將連續(xù)變化的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以便計(jì)算機(jī)和數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行處理、存儲(chǔ)、控制和顯示。一般A/D轉(zhuǎn)換過程要經(jīng)過采樣、保持、量化和編碼四個(gè)步驟。前兩步在取樣―保持電路中完成，后兩步則在A/D轉(zhuǎn)換器中完成。D/A轉(zhuǎn)換器的基本原理是將輸入的每一位二進(jìn)制代碼按其權(quán)的大小轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量，然后將代表各位的模擬量相加，所得的總模擬量就與數(shù)字量成正比，便實(shí)現(xiàn)了從數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換。

5.LCD的驅(qū)動(dòng)控制

這部分設(shè)計(jì)目標(biāo)是掌握LCD（液晶屏）顯示器的基本原理、驅(qū)動(dòng)控制方法；熟悉用總線方式驅(qū)動(dòng)LCD、用ARM內(nèi)置的LCD控制器驅(qū)動(dòng)LCD。LCD顯示器的基本原理就是通過給不同的液晶單元供電，控制其光線的通過與否，從而達(dá)到顯示的目的。因此，LCD的驅(qū)動(dòng)控制歸于對(duì)每個(gè)液晶單元的通斷電的控制，每個(gè)液晶單元都對(duì)應(yīng)著一個(gè)電極，對(duì)其通電，便可使光線通過。

6.觸摸屏程序設(shè)計(jì)

這部分設(shè)計(jì)目標(biāo)是了解觸摸屏基本概念與原理、編程實(shí)現(xiàn)對(duì)觸摸屏的控制；了解嵌入式系統(tǒng)的基本組件模塊和其他組件模塊。觸摸屏是專門處理是否有筆或手指等物體按下觸摸屏，平常相互絕緣的兩層導(dǎo)電層就在觸摸點(diǎn)位置有了一個(gè)接觸，并在按下時(shí)分別給兩組電極通電。因其中一面導(dǎo)電層（頂層）接通X軸方向的5V均勻電壓場(chǎng)，使得檢測(cè)層（底層）的電壓由零變?yōu)榉橇?，控制器偵測(cè)到這個(gè)接通后，其對(duì)應(yīng)位置的模擬電壓信號(hào)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換送回處理器。經(jīng)過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后，得到觸摸點(diǎn)的x，y坐標(biāo)。

7.USB接口組件設(shè)計(jì)

這部分設(shè)計(jì)目標(biāo)是了解USB基本概念與原理、編程實(shí)現(xiàn)對(duì)USB接口的控制?？梢允褂肬SB進(jìn)行連機(jī)通信，當(dāng)連接USB的時(shí)候，可以從PC機(jī)通過USB端口下載程序，也可以上傳文件至PC機(jī)，也可以斷開USB停止上傳和下載。

三、嵌入式控件設(shè)計(jì)研究

文本框控件可以顯示文件和數(shù)據(jù)內(nèi)容，能夠通過對(duì)文本框的編輯修改內(nèi)容，并可保存到文件，系統(tǒng)調(diào)用以后，文件內(nèi)容不丟失。列表框控件可以列出系統(tǒng)中的存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的指定擴(kuò)展名的文件，也可以將要顯示的數(shù)據(jù)列出來。并且還可以控制列表框中的列表內(nèi)容上下顯示，及添加新的列表內(nèi)容。

按鈕控件是一個(gè)非常重要的組件。大多數(shù)功能設(shè)計(jì)或游戲設(shè)計(jì)都需要按鈕控件。當(dāng)通過觸摸屏對(duì)按鈕控件進(jìn)行單擊、雙擊、按下、抬起、移動(dòng)時(shí)，都會(huì)觸發(fā)按鈕控件，按鈕控件會(huì)根據(jù)不同的動(dòng)作進(jìn)行響應(yīng)。

窗口控件的作用是輸出信息、顯示圖形。像游戲活動(dòng)區(qū)域、手寫輸入?yún)^(qū)域、顯示內(nèi)容區(qū)域等，這些區(qū)域都需要窗口控件來完成。游戲只能在窗口中進(jìn)行，不能離開該窗口。窗口以外的區(qū)域?yàn)橛螒蛘f明區(qū)域或控制游戲按鈕區(qū)域。手寫輸入只能在窗口內(nèi)輸入，在窗口以外的區(qū)域不識(shí)別。

繪圖設(shè)備上下文（DC）保存了每一個(gè)繪圖對(duì)象的相關(guān)參數(shù)（如繪圖畫筆的寬度、繪圖的原點(diǎn)坐標(biāo)等）。在多任務(wù)操作系統(tǒng)中，通過繪圖設(shè)備上下文來繪畫，可以保證在不同的任務(wù)中繪圖的參數(shù)相互獨(dú)立、互不影響。

四、總結(jié)

經(jīng)過該門課程學(xué)習(xí)，可以從學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)一個(gè)控件，如按鈕、文本框、列表框到根據(jù)這些控件完成一項(xiàng)功能設(shè)計(jì)，如可以將存儲(chǔ)卡中的bmp格式的位圖文件名列表顯示出來，通過點(diǎn)擊可以把圖形顯示出來。了解串行口、鍵盤、I/O接口、A/D接口、D/A接口、液晶屏、觸摸屏、USB接口的工作原理及如何讓這些硬件動(dòng)起來，很容易從中找到設(shè)計(jì)靈感，找到嵌入式開發(fā)的樂趣，完成屬于自己的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王小妮，魏桂英，楊根興.嵌入式組件設(shè)計(jì)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2012.

嵌入式課程設(shè)計(jì)范文第4篇

關(guān)鍵詞：卓越計(jì)劃；CDIO；嵌入式系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-8454（2017）14-0028-03

一、引言

自進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著經(jīng)濟(jì)全球化，信息全球化的進(jìn)程不斷加快，市場(chǎng)對(duì)高素質(zhì)工程人才的需求不斷增長(zhǎng)。目前，我國(guó)高等工程教育規(guī)模已達(dá)到高等教育總規(guī)模1 /3以上，躍居世界第一[1]。然而，我國(guó)培養(yǎng)的工程人才在質(zhì)量上與國(guó)外高校相比仍然相差甚遠(yuǎn)。據(jù)麥肯錫季刊載文[2]指出，我國(guó)僅僅只有10%的工科畢業(yè)生達(dá)到跨國(guó)公司的用人標(biāo)準(zhǔn)。

為了實(shí)現(xiàn)在2020年將我國(guó)建設(shè)成為創(chuàng)新型國(guó)家，2010 年國(guó)家教育部啟動(dòng)了“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”（簡(jiǎn)稱“卓越計(jì)劃”），旨在培養(yǎng)一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的各類型高質(zhì)量工程技術(shù)人才[3]。東華理工大學(xué)機(jī)電學(xué)院電子信息工程專業(yè)2013年開始實(shí)施“卓越計(jì)劃”試點(diǎn)班，通過借鑒世界先進(jìn)國(guó)家高等工程教育的成功經(jīng)驗(yàn)，采用成熟CDIO工程教育理念實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)，系統(tǒng)改革了人才選拔和培養(yǎng)管理模式。本文是在東華理工大學(xué)卓越工程師試點(diǎn)班“嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程基礎(chǔ)上，通過實(shí)施CDIO教學(xué)模式的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。

二、課程反思

嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程是電子信息工程專業(yè)高年級(jí)學(xué)生的必修主干課程，是一門綜合性強(qiáng)、知識(shí)覆蓋面廣、實(shí)踐性極強(qiáng)的課程。教師如何上好這門課，學(xué)生如何學(xué)好這門課一直是一個(gè)難題。盡管本學(xué)院一直在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面進(jìn)行改革，教學(xué)內(nèi)容由原來的ARM7體系結(jié)構(gòu)更新到Cortex-M3體系結(jié)構(gòu)，并自主開發(fā)了STM32 實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。筆者根據(jù)多年從事 “嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程的教學(xué)工作經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為傳統(tǒng)的理論加實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式普遍存在如下問題：

1） 理論課時(shí)多，實(shí)驗(yàn)課時(shí)少。以我院電子信息工程專業(yè)為例，理論學(xué)時(shí)38學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)16學(xué)時(shí)。在如此有限的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)內(nèi)，學(xué)生的實(shí)踐能力難以得到鍛煉。

2） 實(shí)驗(yàn)類型單一，每次實(shí)驗(yàn)往往只是對(duì)單個(gè)知識(shí)點(diǎn)訓(xùn)練，導(dǎo)致學(xué)生常常“只見樹木，不見森林”，設(shè)計(jì)和開發(fā)完整嵌入式系統(tǒng)的能力弱。

3） 經(jīng)典教材缺乏，因?yàn)楦鱾€(gè)學(xué)校采用的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)不同，很多時(shí)候選用的教材難以與現(xiàn)有平臺(tái)配套。

4） 師資力量薄弱，大部分教師缺乏企業(yè)工作經(jīng)歷，雙師型人才匱乏。

5） 評(píng)價(jià)方式單一，僅僅依靠實(shí)驗(yàn)報(bào)告及試卷成績(jī)作為評(píng)價(jià)學(xué)生能力的標(biāo)準(zhǔn)，缺乏實(shí)踐及應(yīng)用能力的考量。

傳統(tǒng)的教學(xué)體系和考核方式嚴(yán)重地束縛了工程人才質(zhì)量的提高，對(duì)該課程進(jìn)行教學(xué)模式改革勢(shì)在必行。

三、CDIO工程教育理念

CDIO全稱為 Conceive―Design―Implement―Operate（構(gòu)思―設(shè)計(jì)―實(shí)施―運(yùn)作），該教育模式是由 MIT 等世界名校在2000年提出并推廣的工程教育理念，在中國(guó)最早由汕頭大學(xué)將CDIO工程教育理念引入工程教育領(lǐng)域[4]，經(jīng)過近十余年的發(fā)展已經(jīng)在上百所高校得到推廣應(yīng)用，并取得了良好效果。CDIO教育模式以真實(shí)世界的產(chǎn)品從構(gòu)思到運(yùn)行的全生命周期為載體，將理論、實(shí)踐和創(chuàng)新融為一體，解決工程教育中理論與實(shí)踐脫節(jié)的問題[5]，以培養(yǎng)滿足行業(yè)需求的合格工程人才為最終目標(biāo)，CDIO 工程教育的基本理念與“卓越計(jì)劃”人才培養(yǎng)需求不謀而合。在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)教學(xué)中引入 CDIO 的工程教育理念，有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，有利于學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力和系統(tǒng)性思維的培養(yǎng)，有利于培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作溝通能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，從而實(shí)現(xiàn)卓越工程師的培養(yǎng)目標(biāo)。

四、構(gòu)建基于“卓越計(jì)劃”和CDIO 的課程教學(xué)體系

筆者依托東華理工大學(xué)教改課題嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程改革研究和實(shí)踐，針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式的弊端，在“卓越計(jì)劃”系統(tǒng)框架的指導(dǎo)下，結(jié)合專業(yè)實(shí)際情況引入CDIO工程教育理念，倡導(dǎo)在培養(yǎng)優(yōu)化師資隊(duì)伍的同時(shí)，實(shí)施以實(shí)際工程項(xiàng)目為中心、學(xué)生自主探究式學(xué)習(xí)為主的一體化教學(xué)模式。通過“3+1”新型校企聯(lián)合培養(yǎng)模式，o予學(xué)生更多參與實(shí)際工程的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生的綜合能力更貼近市場(chǎng)和企業(yè)的需求。通過將嵌入式系統(tǒng)課程內(nèi)容和CDIO的工程理念緊密結(jié)合起來，以促進(jìn)學(xué)生與教師共同發(fā)展為目的，提出了如圖1所示嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程教學(xué)模式。

1.加強(qiáng)教師團(tuán)隊(duì)建設(shè)

名師出高徒，優(yōu)質(zhì)的師資隊(duì)伍是卓越工程師培養(yǎng)的人力資源基礎(chǔ)，其中CDIO 標(biāo)準(zhǔn)中第九條明確指出：必須采取行動(dòng)提高教師工程實(shí)踐能力[6]，參與“卓越計(jì)劃”的高校教師的整體素質(zhì)直接關(guān)系到卓越工程師培養(yǎng)的質(zhì)量[7]。雖然擔(dān)任本專業(yè)嵌入式系統(tǒng)課程的教師通過科研和社會(huì)服務(wù)項(xiàng)目積累了一定的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，但與“卓越計(jì)劃”的需要仍然存在差距。為了保證CDIO模式在嵌入式系統(tǒng)教學(xué)中順利有效實(shí)施，東華理工大學(xué)機(jī)電學(xué)院主要采取如下三大措施來建設(shè)具有工程項(xiàng)目研發(fā)能力的“雙師型”教學(xué)團(tuán)隊(duì)。

（1）深化校企合作，引入企業(yè)兼職導(dǎo)師。為了保證課程內(nèi)與市場(chǎng)行業(yè)工程項(xiàng)目需求緊密結(jié)合，院里與電子36所、杭州三維通信有限公司、江蘇盛泰信通科技有限公司、江西聯(lián)創(chuàng)電子有限公司等共同建設(shè)嵌入式系統(tǒng)實(shí)習(xí)基地，并從這些公司聘請(qǐng)了近二十位兼職導(dǎo)師，主要參與課程內(nèi)容設(shè)計(jì)、課程結(jié)果評(píng)價(jià)和學(xué)生實(shí)習(xí)畢業(yè)論文指導(dǎo)。

（2）加大現(xiàn)有教師再培養(yǎng)，學(xué)院先后資助兩位教師到深圳信盈達(dá)電子有限公司完成嵌入式課程培訓(xùn)，有利于進(jìn)一步完善教師嵌入式知識(shí)結(jié)構(gòu)，引進(jìn)了市場(chǎng)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)嵌入式項(xiàng)目培訓(xùn)經(jīng)驗(yàn)。

（3）鼓勵(lì)教師進(jìn)入企業(yè)掛職鍛煉，積累實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，通過多渠道來提升教師工程實(shí)踐能力。

2.教學(xué)內(nèi)容體系設(shè)計(jì)

嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程教學(xué)內(nèi)容改革核心思想是以行業(yè)需求為導(dǎo)向、以真實(shí)項(xiàng)目為載體，圍繞理論實(shí)踐一體化CDIO教育理念，設(shè)計(jì)了以下三個(gè)模塊：嵌入式項(xiàng)目案例庫、課程內(nèi)容設(shè)計(jì)和課程教學(xué)方法模塊，如圖2所示，旨在培養(yǎng)具有較強(qiáng)的工程實(shí)踐綜合能力嵌入式領(lǐng)域?qū)I(yè)人才。

（1）嵌入式項(xiàng)目案例庫建設(shè)，從合作企業(yè)、教師科研項(xiàng)目和平時(shí)的科技創(chuàng)新競(jìng)賽活動(dòng)中篩選出一些有代表性的項(xiàng)目樣板加入嵌入式項(xiàng)目案例庫，這樣做有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)，一方面可以為教學(xué)提供素材，另一方面可以讓學(xué)生有一些可模仿對(duì)象，在設(shè)計(jì)嵌入式產(chǎn)品的時(shí)候可以借鑒這些樣板。到目前為止我們積累了無線點(diǎn)菜機(jī)、MP3播放器、數(shù)據(jù)相框、遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控等數(shù)十個(gè)案例。

（2）嵌入式課程是一門多學(xué)科交叉的綜合性課程，涉及到數(shù)/模電、微機(jī)原理、程序設(shè)計(jì)和操作系統(tǒng)等多學(xué)科知識(shí)，采用CDIO項(xiàng)目化教學(xué)可以將零散知識(shí)以項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)為主線連貫起來。如選用點(diǎn)菜機(jī)項(xiàng)目作為教學(xué)案例，可將該系統(tǒng)分為若干子模塊：最小系統(tǒng)模塊、輸入模塊、無線通信模塊、輸出顯示模塊等，將硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)和項(xiàng)目管理等相關(guān)教學(xué)知識(shí)點(diǎn)融入到各模塊實(shí)現(xiàn)的過程中。

（3）本課程采用課前自主式、課中鞏固式和課后提升式教學(xué)策略。教師根據(jù)所選教學(xué)項(xiàng)目案例分解教學(xué)知識(shí)點(diǎn)，為單個(gè)知識(shí)點(diǎn)錄制微課視頻和準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)樣例及參考資料，并布置學(xué)習(xí)任務(wù)，由學(xué)生課前自主式完成課前任務(wù)并給出反饋信息；課中教師主要對(duì)重點(diǎn)及難點(diǎn)知識(shí)進(jìn)行梳理并根據(jù)學(xué)生課前學(xué)習(xí)的問題組織討論，對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行鞏固；課后由學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)并擴(kuò)展課程項(xiàng)目相關(guān)模塊功能。

3.教學(xué)項(xiàng)目實(shí)施過程設(shè)計(jì)

基于CDIO進(jìn)行教學(xué)改革的最大特點(diǎn)是教學(xué)內(nèi)容以實(shí)際工程項(xiàng)目為藍(lán)本，以市場(chǎng)行業(yè)需求為導(dǎo)向，以培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)為目標(biāo)。在整個(gè)教學(xué)項(xiàng)目實(shí)施過程中，學(xué)生以團(tuán)隊(duì)內(nèi)協(xié)作、團(tuán)隊(duì)間協(xié)作加競(jìng)爭(zhēng)的方式進(jìn)行自主探究式學(xué)習(xí)，教師主要起指導(dǎo)作用，由學(xué)生完成一次構(gòu)思―設(shè)計(jì)―實(shí)施―運(yùn)行的全過程[8]，教師在每個(gè)階段給予反饋和評(píng)價(jià)來促使學(xué)生在整個(gè)過程中持續(xù)改進(jìn)。要求學(xué)生以文檔形式來對(duì)各階段工作進(jìn)行總結(jié)，以提高學(xué)生文檔撰寫和知識(shí)歸納總結(jié)能力。

4.多元化評(píng)價(jià)體系

針對(duì)傳統(tǒng)單一評(píng)價(jià)模式的弊端，我們采用“過程”和“結(jié)果”兩方面相結(jié)合的多元化學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)機(jī)制。在教學(xué)項(xiàng)目實(shí)施的整個(gè)過程中，采用持續(xù)性評(píng)價(jià)體系來對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核，在項(xiàng)目實(shí)施的每個(gè)階段教師根據(jù)學(xué)生對(duì)團(tuán)隊(duì)及項(xiàng)目的貢獻(xiàn)、課前子任務(wù)的完成情況、文檔撰寫質(zhì)量、項(xiàng)目創(chuàng)新性、面對(duì)面答辯和課堂表現(xiàn)等做出綜合評(píng)價(jià)得分。教師對(duì)學(xué)習(xí)過程的評(píng)價(jià)，需要考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)成效等多方面的因素，激勵(lì)和引導(dǎo)學(xué)習(xí)者提高學(xué)習(xí)興趣[9]。學(xué)生在本課程結(jié)束后將在企業(yè)進(jìn)行為期一年的實(shí)習(xí)，根據(jù)用人單位的反饋信息和學(xué)生問卷調(diào)查來完成對(duì)本門課程效果評(píng)價(jià)，最后根據(jù)評(píng)價(jià)情況不斷改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，使整個(gè)教學(xué)過程形成一個(gè)良性的閉環(huán)系統(tǒng)。

五、結(jié)語

在“卓越計(jì)劃”的框架指導(dǎo)下，借鑒成熟的CDIO工程教育理念，通過引入校企深度聯(lián)合培養(yǎng)機(jī)制，采用多元化考核機(jī)制，構(gòu)建一種基于“卓越計(jì)劃”和CDIO 的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程教學(xué)模式。彌補(bǔ)了原課程體系中工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的不足，讓學(xué)生充分參與到項(xiàng)目構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)作全過程，大大激發(fā)學(xué)生對(duì)嵌入式系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)的興趣，加強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、人際溝通能力以及系統(tǒng)構(gòu)建等綜合能力的培養(yǎng)。本課程經(jīng)過近2年的實(shí)施也產(chǎn)生了一些優(yōu)秀的成果，其中包括在全國(guó)電子設(shè)計(jì)賽及江西省電子類相關(guān)競(jìng)賽中獲獎(jiǎng)20余次，提交專利申請(qǐng)兩項(xiàng)，學(xué)生發(fā)表期刊論文兩篇，這些成果有力的證實(shí)了我專業(yè)基于CDIO 的嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)改革是卓有成效的。

今后，我們將進(jìn)一步加強(qiáng)信息化教學(xué)系統(tǒng)構(gòu)建，教學(xué)視頻及課件的設(shè)計(jì)與制作，教學(xué)項(xiàng)目案例的選取及教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化，按照行業(yè)需求和企業(yè)要求制定切實(shí)可行的與其他專業(yè)課有機(jī)聯(lián)系和相互滲透的嵌入式教學(xué)體系，通過改革和探索，以期進(jìn)一步提高嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程的教學(xué)水平，培養(yǎng)出社會(huì)真正需要的合格工程類人才。

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嵌入式課程設(shè)計(jì)范文第5篇

高職高專的傳感器與檢測(cè)技術(shù)課程的教學(xué)通常安排在電子、機(jī)電等專業(yè)，通過研究相關(guān)的教材，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)該課程教學(xué)內(nèi)容的基本模式是：傳感器原理介紹、傳感器計(jì)算公式推導(dǎo)、傳感器應(yīng)用介紹幾個(gè)步驟。有些教材上會(huì)多一些項(xiàng)目化教學(xué)方法，就會(huì)多出一個(gè)實(shí)訓(xùn)的環(huán)節(jié)[1]。這些實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)當(dāng)中采用了更多的成熟的傳感器模塊，學(xué)生的主要任務(wù)就是初步了解這些傳感器模塊或是前端的傳感器敏感元件[2]。顯然在這種教學(xué)方式下已經(jīng)無法滿足目前物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為主流技術(shù)的人才應(yīng)用要求，這尤其體現(xiàn)在嵌入式/物聯(lián)網(wǎng)這個(gè)行業(yè)，這種情況總結(jié)起來有幾個(gè)主要的原因造成的：

1） 嵌入式與物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀、要求傳感器與檢測(cè)技術(shù)課程的教學(xué)過程當(dāng)中將教學(xué)重點(diǎn)放在傳感器應(yīng)用技術(shù)、傳感器敏感元件組成的模塊設(shè)計(jì)、傳感器模塊采集的數(shù)據(jù)到計(jì)算機(jī)之間的傳遞[3]。因?yàn)橹挥羞@樣，才能將傳感器技術(shù)作為應(yīng)用技術(shù)直接提供到上位機(jī)，使得其能夠作為物聯(lián)網(wǎng)信息空間中的前端信息采集部分而使用。

2） 物聯(lián)網(wǎng)的信息空間中的基本節(jié)點(diǎn)為計(jì)算元節(jié)點(diǎn)[4]，該節(jié)點(diǎn)作為信息空間中的終端節(jié)點(diǎn)構(gòu)成了物聯(lián)網(wǎng)前端網(wǎng)絡(luò)組成的基礎(chǔ)設(shè)施。需要看到的是異構(gòu)型網(wǎng)絡(luò)中的絕大多數(shù)計(jì)算元節(jié)點(diǎn)將是帶有傳感器的簡(jiǎn)單型網(wǎng)絡(luò)，其基本通訊方式很多為傳統(tǒng)的RS232、RS485通訊，因此傳感器與檢測(cè)技術(shù)課程教學(xué)當(dāng)中已經(jīng)不僅僅是單獨(dú)的傳感器部分，仍然需要引入通訊部分的介紹。

3） 目前的傳感器與檢測(cè)技術(shù)課程當(dāng)中的開設(shè)專業(yè)對(duì)課程教學(xué)內(nèi)容安排的影響很大。在機(jī)電類專業(yè)傳感器課程當(dāng)中，強(qiáng)調(diào)了對(duì)被測(cè)量的檢測(cè)為目的的應(yīng)用型傳感器實(shí)踐知識(shí)，這僅能體現(xiàn)在教材的改革上，尚無法體現(xiàn)在實(shí)際教學(xué)改革當(dāng)中。在電子類專業(yè)傳感器課程當(dāng)中側(cè)重于傳感器原理、基本結(jié)構(gòu)等內(nèi)容的教學(xué)過程[5]。這種方式對(duì)于本科階段學(xué)生而言是非常合適的，但是高等?？圃盒５膶W(xué)生難以接受理論為主的教學(xué)方式，況且這種教學(xué)方式對(duì)于以高職高專學(xué)生為培養(yǎng)對(duì)象的、獲取技能為首要目標(biāo)的教學(xué)任務(wù)沒有起到推進(jìn)作用。

4） 物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的高速發(fā)展對(duì)傳統(tǒng)行業(yè)造成了巨大沖擊，原來的獨(dú)立傳感器功能已經(jīng)無法滿足物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的需求，這種孤立點(diǎn)由于不具備通訊能力，故此無法作為信息采集前端加入到物聯(lián)網(wǎng)的傳感網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中[6]。因此，在傳感器與檢測(cè)技術(shù)教學(xué)過程當(dāng)中，從教材改革到課程改革都要求加入通訊部分與計(jì)算機(jī)部分的內(nèi)容，作為其為物聯(lián)網(wǎng)前端信息傳感網(wǎng)絡(luò)的能力而擴(kuò)充。

5） 在高職高專計(jì)算機(jī)的嵌入式系統(tǒng)工程專業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的傳感器與檢測(cè)技術(shù)課程的教學(xué)當(dāng)中，傳統(tǒng)的教學(xué)模式與教學(xué)方法都難以應(yīng)用。隸屬于電子工程專業(yè)的傳感器與檢測(cè)技術(shù)課程教學(xué)內(nèi)容深度較大、技術(shù)孤立性強(qiáng)應(yīng)用困難；而機(jī)電類專業(yè)的傳感器與檢測(cè)技術(shù)強(qiáng)調(diào)了獨(dú)立傳感器模塊的應(yīng)用，面向被測(cè)量的教學(xué)方式對(duì)于在計(jì)算機(jī)專業(yè)而言如果也采用類似做法，顯然對(duì)于計(jì)算機(jī)專業(yè)的高職高專學(xué)生無法接受。

6） 在目前的課程實(shí)踐教學(xué)當(dāng)中，實(shí)際教學(xué)用具相當(dāng)缺乏，很多技術(shù)較為先進(jìn)的學(xué)校采用了軟件仿真的方式進(jìn)行傳感器課程的教學(xué)工作。但是傳感器模塊是孤立的模塊，最終需要一個(gè)相對(duì)比較大的硬件系統(tǒng)，作為對(duì)該課程中每個(gè)獨(dú)立模塊進(jìn)行支持的載體[7]。

綜上所述，在現(xiàn)在的高職高專計(jì)算機(jī)專業(yè)的傳感器與檢測(cè)技術(shù)課程開設(shè)過程當(dāng)中，選擇偏向計(jì)算機(jī)方向的教學(xué)方式與手段就是必要的。其中尤其是配套實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)也成了一個(gè)需要重點(diǎn)關(guān)注的問題。針對(duì)此問題，本文就設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)了一套針對(duì)計(jì)算機(jī)方向的嵌入式與物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)電路。

1總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

考慮到專科院校目前學(xué)生的總體層次，如果考慮了過于復(fù)雜的內(nèi)容將會(huì)導(dǎo)致學(xué)生無所適從，如果太過簡(jiǎn)單學(xué)生又無法獲取實(shí)際知識(shí)。這里需要考慮的兩個(gè)典型的問題：第一個(gè)問題就是不能過于理論，但是也不能完全沒有理論支持；第二個(gè)問題是實(shí)踐不能過于復(fù)雜，但是又要兼顧到一定的實(shí)用性。綜合這些因素，我們大致對(duì)實(shí)踐電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)劃為：將傳感器模塊、自動(dòng)控制技術(shù)、簡(jiǎn)單計(jì)算機(jī)通訊技術(shù)聯(lián)合起來，設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)一個(gè)相對(duì)實(shí)用、相對(duì)簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)干預(yù)測(cè)控系統(tǒng)。同時(shí)，考慮到該系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具有一定的實(shí)際應(yīng)用功能，則我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)計(jì)算機(jī)干預(yù)室溫自控系統(tǒng)，其大致的架構(gòu)設(shè)計(jì)如下圖示：

圖1示意了一個(gè)室內(nèi)恒溫自動(dòng)控制系統(tǒng)，照明系統(tǒng)當(dāng)監(jiān)控到室內(nèi)有人的時(shí)候開啟，當(dāng)離開的時(shí)候關(guān)閉。室內(nèi)恒溫系統(tǒng)則利用溫度傳感器控制溫度發(fā)生裝置將溫度恒定在一定范圍之內(nèi)。并且該系統(tǒng)的全部情況可以向計(jì)算機(jī)反饋，包含溫度、是否有人、是否開啟溫度系統(tǒng)、是否開啟照明系統(tǒng)等功能，計(jì)算機(jī)也可以實(shí)時(shí)通過遠(yuǎn)程調(diào)整溫度范圍的設(shè)定值。該系統(tǒng)的基本功能描述為：計(jì)算機(jī)能夠隨時(shí)干預(yù)該系統(tǒng)的開啟工作狀態(tài)、停止系統(tǒng)的工作狀態(tài)、在系統(tǒng)的運(yùn)行過程當(dāng)中對(duì)系統(tǒng)的某些參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

依據(jù)總體架構(gòu)的設(shè)計(jì)，下面逐個(gè)實(shí)現(xiàn)上述系統(tǒng)中的硬件部分。

1） 光電傳感器模塊

光電傳感器模塊的原理圖設(shè)計(jì)如下圖示：

這里這個(gè)模塊的設(shè)計(jì)事實(shí)上并無必要，但是可以作為學(xué)生初步入門掌握的第一個(gè)模塊，尤其是掌握DXP軟件電路設(shè)計(jì)，并初步進(jìn)行焊接與調(diào)試工作。

2） 繼電器模塊

繼電器模塊的原理圖設(shè)計(jì)如下圖示：

3） 溫度傳感器模塊

溫度傳感器模塊的原理圖設(shè)計(jì)如圖4示：

4） 通訊模塊

通訊模塊的原理圖設(shè)計(jì)如下圖示：

3算法設(shè)計(jì)

在考慮算法設(shè)計(jì)的時(shí)候，首先考慮前面提到的進(jìn)程之間的通訊與互斥的問題。這里通訊是指進(jìn)程之間的通訊，另外一個(gè)就是進(jìn)程互斥的問題。那么這兩個(gè)進(jìn)程顯然就是互斥的關(guān)系。下圖就通過系統(tǒng)的應(yīng)用功能行為來說明這些問題。

在圖6中有兩部分任務(wù)需要完成，左邊部分為工作狀態(tài)需要完成的任務(wù)，右邊是非工作狀態(tài)需要完成的任務(wù)。基于上述分析，給出參考算法如下：

算法1.1 主流程算法

算法：?jiǎn)纹瑱C(jī)端主流程

S1：系統(tǒng)初始化

S2：在無限循環(huán)中做如下事件

S2.1如果上位機(jī)有命令發(fā)來

若為啟動(dòng)工作過程命令

{

啟動(dòng)工作過程；

}

否則關(guān)閉工作過程；

S2.2如果數(shù)據(jù)收集完成

{

向上位機(jī)系統(tǒng)傳遞測(cè)到的系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù) }

}

另外一個(gè)要點(diǎn)就是獲取計(jì)算機(jī)發(fā)送過來的命令，參考第九章的方法即可，這里直接給出算法描述：

算法：?jiǎn)纹瑱C(jī)使用中斷接收上位機(jī)一串符號(hào)的算法

輸入：上位機(jī)發(fā)來的一個(gè)字節(jié)

輸出：合法的字符串

S1：清除發(fā)送標(biāo)志

S2：判斷當(dāng)前字符是否為包頭

如果是包頭，清緩沖準(zhǔn)備從緩沖區(qū)起點(diǎn)開始存放數(shù)據(jù)

S3：如果當(dāng)前是最后一個(gè)字節(jié)位置，則判斷當(dāng)前讀入的字符是不是包尾

如果是則通知主函數(shù)可以讀命令了

S4：存放該字節(jié)數(shù)據(jù)到當(dāng)前緩沖位置

S5：緩沖區(qū)存放位置下移一個(gè)字節(jié)

S6：調(diào)節(jié)緩沖位置邊界

算法1.2 接收計(jì)算機(jī)接命令與分析算法

3系統(tǒng)驗(yàn)證

硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想基于模塊化設(shè)計(jì)方法，只需要考慮如何實(shí)現(xiàn)圖1的設(shè)計(jì)目標(biāo)即可。在圖1中，只需要明確考慮幾個(gè)接口部分的連接方式、并采用確定的連接來練好這些接口線路即可，確定需要連接的幾個(gè)部分如下：

1） 計(jì)算機(jī)與通訊模塊的連接方式。

2） 單片機(jī)板與通訊模塊的連接方式。

3） 單片機(jī)板與繼電器模塊的連接方式。

4） 單片機(jī)板與光電傳感器模塊的連接方式。

5） 單片機(jī)板與溫度傳感器模塊的連接方式。

6） 繼電器模塊與外部受控的市電電路部分的連接方式。

7）繼電器模塊與外部受控的溫度調(diào)節(jié)電路部分的連接方式。

下面就這幾個(gè)方面的連接進(jìn)行實(shí)際連接，并最終在實(shí)際線路連接完成之后，采用一定的方式進(jìn)行簡(jiǎn)要測(cè)試，以確定這些線路連接均無問題。

連接好硬件之后需要對(duì)硬件進(jìn)行測(cè)試工作，下面我們就列出這些步驟進(jìn)行硬件測(cè)試工作：

第一步：連接好硬件核心板與硬件模塊

第二步：新建一個(gè)工程，并編寫代碼

第三步：編譯軟件并生成hex文件

第四步：下載hex文件到核心板

第五步：觀察模塊的基本行為是否正確，若不正確則從第一步開始查找問題，并重復(fù)上述步驟。最終的實(shí)物硬件連接示意圖如圖：