嵌入式系统课程建设

嵌入式系统课程建设（共8篇）（共8篇）

1.嵌入式系统课程建设 篇一

《嵌入式系统》

课程设计题目及要求

设计报告要求：

1.课题研究意义、现状及应用分析； 2.课题总体方案设计及功能模块介绍； 3.系统硬件平台及接口设计；

4.系统软件功能设计，包括必要的注释； 5.总结、心得体会； 6.附主要的参考文献。

课程设计题目：（以下题目仅供参考，可自拟题目）

基于ARM的LED点阵显示系统的设计与实现

要求：在ARM开发平台下，实现接收串口发送的数据，在16*16的点阵屏上显示，按键上设置几个固定显示内容，当按下相应的按键时，点阵屏上显示相应的内容。

基于ARM的环境监测系统的设计与实现

要求：在ARM开发平台下，实现采集环境的温度、湿度、烟雾等参数的设定，在液晶屏上显示出来。基于ARM的步进电机控制系统的设计与实现

要求：在ARM开发平台下，实现步进电机的驱动，可通过实验平台上的电位器调整电机的转速，或者用按键控制电机的运转。ARM实验平台的Android移植

要求：将开源的Android平台移植到ARM实验平台下。

基于ARM的CAN总线通讯系统设计与实现

要求：在嵌入式ARM平台CAN通信程序，实现两个ARM平台或ARM与其它设备的CAN通信。可将CAN总线接收到的数据通过串口输出，同时可将串口接收到的数据通过CAN总线接口发送出去。

基于ARM的RS485通讯系统设计与实现

要求：在嵌入式ARM平台及Linux环境下编程RS485通信程序，实现两个ARM平台或ARM与PC机之间RS485通信。

基于ARM的嵌入式Web服务器设计与实现

要求：在嵌入式ARM平台及Linux环境下移植一个嵌入式Web服务器（如BOA或THTTPD），并实现基于ARM平台的Web动态网页监测系统。

基于ARM的嵌入式数据采集系统设计与实现

要求：在嵌入式ARM平台下编写ADC接口的模入/模出程序，实现基于ARM平台的嵌入式3路模拟信号的数据采集，并将采集到的数据通过串口或液晶 输出结果。

基于ARM的无线数据终端设计

要求：用ARM处理器作为主控器，与GPRS模块进行通信，能够实现收发短信、拨打接听电话、连接数据服务器等功能。基于ARM的无线数据采集系统设计

要求：用ARM处理器作为主控器，与GPRS模块进行通信，通过发送短信到平台上获取平台采集到的数字量信息（温度、湿度、电压等信息）。基于嵌入式系统的无线传感器网络的应用研究

要求：（无线传感器网络是集成了传感器、嵌入式系统、网络和无线通信四大技术而形成的一种全新的信息获取和处理技术,它是一种新型的无基础设施的无线网络,能够实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息,并对其进行处理、传送到需要这些信息的用户）基于UcosII在ARM平台上的移植 要求：将UcosII移植到ARM9或者ARM11平台上

MPlayer播放器在ARM9（或ARM11）平台上的移植与实现

基于ARM的建议GUI的设计

要求：设计一个简易的GUI界面，在ARM平台下运行，并实现简单的交互。

基于ARM的TCP网络通讯系统设计与实现

要求：在嵌入式ARM平台及Linux环境下编写以太网接口的TCP通讯程序，要求：将MPlayer播放器移植到ARM平台上，并且能够运行 实现两个ARM平台或ARM与PC机之间的TCP协议通讯系统。

基于ARM的UDP网络通讯系统设计与实现

要求：在嵌入式ARM平台及Linux环境下编写以太网接口的UDP通讯程序，实现两个ARM平台或ARM与PC机之间的UDP协议通讯系统。

基于ARM和MiniGUI的嵌入式图形用户界面设计与实现

要求：在嵌入式ARM平台及Linux环境下，采用MiniGUI图形界面编程方法，实现基于ARM平台和MiniGUI图形界面的嵌入式测控操作平台。

基于ARM和QT的嵌入式图形用户界面设计与实现

要求：在嵌入式ARM平台及Linux环境下，采用QT图形界面编程方法，实现基于ARM平台和QT图形界面的嵌入式测控操作平台。

基于ARM和Linux的步进电机控制系统设计与实现

要求：在嵌入式ARM平台及Linux环境下，编程实现基于ARM平台的步进电机控制系统方案。

基于ARM和Linux的直流电机控制系统设计与实现

要求：在嵌入式ARM平台及Linux环境下，编程实现基于ARM平台的直流电机控制系统方案。基于ARM和Linux的CAN总线通讯系统设计与实现

要求：在嵌入式ARM平台及Linux环境下编写CAN总线通信程序，实现两个ARM平台或ARM与PC机之间CAN总线通信。

基于ARM和Linux的CAN总线远程监控系统研究与设计

要求：在嵌入式ARM平台及Linux环境下编写CAN总线通信程序，并设计和实现一个基于ARM平台CAN总线远程监控系统。

基于ARM的视频监控系统设计与实现

要求：在嵌入式ARM平台及Linux环境下，采用USB接口的摄像头模块，设计和实现基于ARM平台视频监控系统。

基于ARM的Modbus/TCP主站协议程序设计与实现

要求：在嵌入式ARM平台及Linux环境下，基于ARM平台的RJ-45以太网接口，设计和实现基于ARM平台Modbus/TCP主站协议程序，该Modbus/TCP主站协议可与基于ARM平台或PC机的Modbus/TCP从站协议实现通讯。

基于ARM的Modbus/TCP从站协议程序设计与实现

要求：在嵌入式ARM平台及Linux环境下，基于ARM平台的RJ-45以太网接口，设计和实现基于ARM平台Modbus/TCP从站协议程序，该Modbus/TCP从站协议可与基于ARM平台或PC机的Modbus/TCP主站协议实现通讯。基于ARM和Linux的嵌入式测控系统研究与设计

要求：在嵌入式ARM平台及Linux环境下，可在ARM平台的AD/DA、串口、以太网接口、CAN总线接口等基础上，采用QT或MiniGUI图形用户编程方法，设计和实现基于ARM平台和Linux的嵌入式综合测控系统。

Mplay在Linux平台下的移植与实现

要求：将Mplayer移植到嵌入式实验平台下，可实现视频和音频文件的播放。

基于S3C2410/S3C2440的嵌入式Web服务器Boa移植

要求：将实验箱或开发板连接到网络中，可以通过计算机访问到开发板上的静态网页。

1.ARM－Linux 嵌入式系统在农业大棚中的应用（温度、湿度和二氧化碳浓度是影响棚栽农作物生长的3 大要素。为了实现农业大棚中这3 种要素数据的远程实时采集,引入了当前嵌入式应用中较为成熟的ARM9 微处理器和Linux 嵌入式操作系统技术, 采用温度传感器PH100TMPA、湿度传感器HM1500 和二氧化碳浓度传感器NAP221A ,设计一种基于TCP/ IP 协议的嵌入式远程实时数据采集系统方案。从硬件设计和软件实现2 方面对该系统进行具体设计。）

2.ARM系统在LED显示屏中的应用（利用ARM系统控制彩色LED显示屏）

3.ARM 嵌入式处理器在智能仪器中的应用（设计一种基于ARM 嵌入式处理器系统的智能仪器的硬件和软件设计方案, 并结合uc/o s2II或者 Linux嵌入式实时操作系统, 给出一套完整的任务调度和管理的方法, 最后用实例说明）

4.ARM系统在汽车制动性能测试系统中的应用（采用ARM系统构建一个路试法的汽车制动性能测试系统）

5.ARM 嵌入式控制器在印染设备监控中的应用（针对拉幅热定型机,设计一种基于485 总线的分布式监控系统。用ARM 嵌入式控制器实现主、从电机的同步运行和烘房温度的控制;在PC 机上用VB6.0 设计转速和温度的监控画面;实现ARM、变频器和PC 机之间的数据通信。）

6.基于ARM系统的公交车多功能终端的设计（完成电子收费、报站、GPS定位等功能）

7.基于ARM9的双CAN总线通信系统的设计（设计一种基于ARM9内核微处理器的双路CAN总线通信系统。完成系统的总体结构、部分硬件的设计,系统嵌入式软件的设计,包括启动引导代码U214118操作系统内核、文件系统以及用户应用管理软件四个部分。）

8.基于ARM9 和Linux 的嵌入式打印终端系统（嵌入式平台上的打印终端的外围电路连接设计、嵌入式Linux 的打印机驱动程序开发和应用程序的开发）9.基于ARM 的车载GPS 终端软硬件的研究（重点研究基于ARM 的导航系统的软硬件设计）10.ARM系统在B超系统中的应用（完成系统软件硬件设计，包括外围电路）

11.基于ARM 的嵌入式系统在机器人控制系统中应用（提出一种基于ARM、DSP 和arm-linux 的嵌入式机器人控制系统的设计方法, 完成控制系统的功能设计、结构设计、硬件设计、软件设计）

12.基于ARM的视频采集系统设计（完成系统软件硬件设计，包括外围电路，采用USB接口的摄像头）13.基于ARM的高空爬壁机器人控制系统（构建一种经济型的爬壁机器人控制平台, 与上位机视觉定位和控制系统结合,使其适用于导航与定位、运动控制策略、多机器人系统体系结构与协作机制等领域。）14.基于ARM 嵌入式系统的拟人机器人控制器的设计（提出在拟人机器人控制器的设计中使用ARM 9 处理器S3C2410 和RT2Linux构建小型拟人机器人控制器的系统架构, 从硬件和软件上实现以拟人机器人的行走的控制。）

15.基于ARM嵌入式系统的软测量应用（在基于Windows CE或者Linux操作系统的ARM嵌入式系统上实现一套通用工业过程软仪表。选用ARM嵌入式系统作为硬件平台, 基于普通PC 机上的嵌入式应用软件开发包EmbededVC + + 开发, 应用双重RBF 神经网络的模型作为软测量的数学模型。该软件包采用面向对象的软件体系结构,模块可以划分为系统调度、数据预处理、系统组态、核心算法、通讯和人机界面等6 个模块。）

16.基于CAN与嵌入式Linux的经济型数控系统（设计了一种基于CAN总线的嵌入式L inux215D数控系统，要求系统具有很好的开放性, 分布性和实时性）

17.基于ARM和GPRS的无线数据通信系统设计（完成基于ARM和GPRS的无线数据通信系统的软件硬件设计）

18.基于S3C2410平台与嵌入式Linux 的图像采集应用（在基于嵌入式Linux 系统的S3C2410平台和在平台上进行开发所需的软件环境上实现图像采集这一应用,完成图像采集程序的实现，和JPEG 压缩的实现。）

19.基于uC/OSⅡ和ARM 芯片L PC2119 的基础上,研究μC/ OS-Ⅱ在鱼雷制导系统中的应用，成为系统软件和硬件设计）国防生 109.嵌入式系统设计中FLASH 存储器的应用研究（利用嵌入式微控制器实现对FLASH 的读取、编程和擦除操作, 为嵌入式系统功能扩展解决存储空间不足的瓶颈问题, 提供一个可靠的解决方案，完成系统的软件和硬件设计）

110.嵌入式系统网络接口模块设计（采用高速高性能的L PC2132 微控制器与以太网控制器ENC28J 60 和接口芯片MAX232 相连接实现网络接口模块软件和硬件设计）

111.嵌入式系统网络接口模块设计（设计基于TCP/IP的网络接口模块的软件和硬件设计）

112.嵌入式系统在DSP 与网络接口中的应用研究（根据嵌入式系统组成及其特点, 完成嵌入式系统在DSP与网络接口中的软件和硬件设计）

113.嵌入式系统在EPON系统开发中的应用研究（以PASSAVE公司提供的EPON解决方案为基础，利用PASSAVE公司的MAC控制芯片APS5001和APS6201开发OTL和ONU，对EPON的实际应用进行研究）114.嵌入式系统在LED大屏幕异步控制器中的应用研究（设计一款基于32位高性能ARM处理器和uC/OS-II的LED大屏幕异步控制器，充分利用uC/OS-II高效的多任务管理功能和ARM处理器强大的运算能力，实现单屏幕多窗口的任意位置显示，使得屏幕显示内容变得更加丰富，显示方式变得更加灵活）115.基于嵌入式系统的VGT:(variablegeometieturbine)涡轮增压器控制器的应用研究（对SOCP用于VGT等现代工业控制进行一些研究，包括嵌入式处理器系统、接口系统、DSP系统、数字通信系统、存储电路及数字系统）

116.嵌入式系统在变电站继电器保护系统中的应用研究（完成系统的软件和硬件的设计）117.嵌入式系统在变电站综合自动化系统中的应用研究（本装置主要用于企业内部变电站电力线路保护的应用，设计一种基于ARM和嵌入式实时操作系统的微机线路保护装置，实现保护、测量和通信功能）118.嵌入式系统在车辆导航监控系统中的应用研究（结合GPS全球卫星定位技术、GIS地理信息处理技术、CDMA数据通信技术以及嵌入式系统等高新技术对嵌入式系统在车辆监控系统的应用进行研究，实现 具备全天候定位、视频图像采集与无线传输等功能的GPS车辆监控系统）

119.嵌入式系统在车载导航中的应用研究（对嵌入式技术在车载导航系统中应用的关键技术进行研究）120.嵌入式系统在抽油机无线监控中的应用研究（以嵌入式系统为主控单元,以GSM网络为数据通讯介质的抽油机无线监控系统的软件和硬件设计）

121.嵌入式系统在船舶监控系统中的应用研究（完成系统的软件和硬件设计）122.嵌入式系统在大型设备无线故障诊断中的应用研究（针对某大型装备对故障诊断系统的智能化和便携化要求,提出一种基于无线嵌入式系统检测技术的在线监测与故障诊断的方案,各检测终端固化于装备上,主机与各智能检测终端通过无线网络通讯,从而免去了主机与各终端间的连接电缆,实现了诊断系统的小型化和智能化）国防生

123.嵌入式系统在道路检测系统中的应用研究（采用TI 高性能的DSP C5507 作为道路图像核心处理元件,实现道路信息的提取和视频图像的J PEG2000 压缩.同时采用Motorola 公司的MCF5307 实现系统的任务调度和道路信息的网络传输,完成了嵌入式μClinux 操作系统的移植,实现在道路检测系统中的组网应用）

124.嵌入式系统在电机远程监测中的应用研究（针对电机系统这一关键设备的远程网络监测，提出了在ARM处理器(主机)上运行嵌入式操作系统，远程监控客户机的网络监测方案）

125.嵌入式系统在电力通信服务器中的应用一人机界面设计（研究基于嵌入式Linux的电力通信服务器开发技术;硬件系统采用ARM9处理器;软件功能的实现与完善主要基于Linux操作系统及开发环境;利用嵌入式图形界面开发工具MniiGUI设计用户界面）

126.嵌入式系统在电子警察中的应用研究（完成智能综合电子警察自动监测系统的软件和硬件的设计）127.嵌入式系统在断路器智能控制中的应用研究（完成基于嵌入式系统的断路器智能控制器的软件和硬件设计）

128.嵌入式系统在多端口电缆气压采集器中的应用研究（针对目前国内电缆气压采集器的现状及存在的问题,针对这些问题提出解决方案,并从硬件和软件两个角度对解决方案中采用的嵌入式系统(AT91RM9200 + Linux)为核心的采集器进行软硬件设计）

129.嵌入式系统在发射装置中的应用研究（完成系统的软件和硬件设计）国防生

130.嵌入式系统在高速织机控制中的应用研究（将嵌入式系统应用于高速织机控制系统，对其硬件的关键部分(嵌入式处理器的控制接口部分)和软件进行设计）

131.嵌入式系统在工程地震仪的应用研究（完成基于ARM处理器和嵌入式操作系统Windows CE.Net的微型工程地震仪的软件和硬件设计）

132.基于嵌入式实时操作系统的嵌入式控制系统研究（完成系统的软件和硬件设计）

133.嵌入式系统在工业控制中的应用研究（完成一个嵌入式工业控制系统的软件和硬件设计）

134.嵌入式系统在工业以太网监控中的应用研究（嵌入式系统在以太网工业监控中主要担当的任务是将现场的各种输入信号转换成可以直接连入以太网的输出信号，并实时接受远程客户端控制和访问，完成嵌入式现场终端的软件和硬件设计）

135.嵌入式系统在过电流保护装置中的应用研究（完成系统的软件和硬件设计）

136.嵌入式系统在环保监测领域内的应用研究（研制适用于环境监测系统实时性传输要求的监测传输控制器。采用GPRS或CDMA方式，解决原有监测传输控制器的费用高、覆盖范围小的问题。并实现了系统中随意增加或减少污染源的监测点）137.嵌入式系统在环境监控中的应用研究（采用嵌入式技术环境监控系统,通过嵌入式网络监控编码器实现本地压缩和存储,同时把音视频数字信号通过网络传送到监控中心,使客户端能在PC 上基于Windows系统即可实时的查看到监控信息）

138.嵌入式系统在机房监控中的应用研究（利用嵌入式机房监控系统,解决机房监控系统的远程控制、程序维护等问题）

139.嵌入式系统在机器人视觉中的应用研究（开发一种通用的嵌入式系统平台, 进行操作系统的移植和图 像匹配等算法的研究, 并将其应用于移动机器人的视觉导航）

140.嵌入式系统在激光测量中的应用研究（利用嵌入式系统对激光测距仪进行控制及数据通信和处理, 并把参数显示在屏幕上）

141.嵌入式系统在加油站信息管理系统的应用研究（对加油站储油罐油品信息的采集是掌握成品油销售、库存等信息的重要手段，通过对罐内油品液位、温度、油气浓度的实时监控，石油公司就可以直接或间接地获取油品销售过程中各种信息）

142.嵌入式系统在静力测量中的应用研究（研究嵌入式系统在静力测量中的应用，目标机作为嵌入式系统应用平台，充分考虑系统的功能、可扩展性、功耗和体积要求，制定相应的组成模块。硬件系统由核心板和扩展板构成；而软件系统由引导程序、操作系统和文件系统组成）143.嵌入式系统在军用电子设备故障诊断中的应用研究（电子装备现有的故障诊断系统一般无法完成装备工作过程中的实时在线状态监测。利用多种非接触式的传感器信息融合技术、以太网网络通信技术, 设计现场级嵌入式状态监测系统, 采用嵌入式微处理器构建最小系统实现实时地对系统各个重要部分进行信号采集和在线状态监测, 为在线智能故障诊断系统提供诊断信息）国防生

144.嵌入式系统在楼宇设备监控系统中的应用研究（以高性能的32位嵌入式芯片ARM920T为平台，以楼宇变配电监控系统为应用对象，针对系统各个构成部分进行研究开发）

145.嵌入式系统在螺纹探伤仪中的应用研究（钻具事故主要是由于钻具螺纹部分产生疲劳断裂而造成的。利用涡流原理研制出了钻具螺纹专用无损检测仪器,该仪器由于采用了嵌入式网络模块ETR100 ,利用C 语言进行复杂的计算编程,简化外围电路的设计,无需标准试块进行标定）146.嵌入式系统在气浮转台无线测控实验中的应用研究（完成基于实时嵌入式系统的气浮转台无线测控通信子系统的软件和硬件设计）

147.嵌入式系统在数控零编程滚齿机中的应用研究（将嵌入式技术与数控零编程思想相结合,以μCOS2Ⅱ实时操作系统为核心,建立一套具有友好人机界面的零编程数控系统。突破传统的手工编写数控程序的方法,实现NC程序的自动生成;而且通过USB接口将系统巧妙的设计成了一个可移动的存储器,间接的扩大数控系统的存储容量;通过RS232串口,系统还能与滚齿机床实现NC程序的上传和下载,构成一个集NC程序自动生成、存储和传输的集成化系统）

148.嵌入式系统在铁路道口报警系统中的应用研究（完成嵌入式铁路平交道口自动报警系统的软件和硬件设计）

149.嵌入式系统在网络化销售系统中的应用研究（完成基于嵌入式处理器、嵌入式Linux 和GPRS 的网络化销售系统的软件和硬件设计）

150.嵌入式系统在微机继电保护中的应用研究（完成基于ARM9 和μC/OS-II 的微机继电保护系统的设计方案。系统以AT91RM9200 芯片为核心构成高速保护装置，利用实时嵌入式操作系统μC/OS-II，完成复杂的继电保护，而且保证装置的处理速度）

151.嵌入式系统在线路多参数自动测量系统中的应用研究（利用嵌入式系统控制多个传感器同时测量轨道线路,通过特定算法计算出线路不平顺程度,指导线路养护维修工作,确保列车运行安全）

152.嵌入式系统在相关处理机中的应用研究（利用FPGA和嵌入式系统实现千兆以太网传输系统，并将该系统应用在硬件相关处理机中。改善现有系统对LTA数据的采集和传送，而且缩短后处理的时间）153.嵌入式系统在消弧线圈接地系统中的应用研究（完成系统的软件和硬件设计）

154.嵌入式系统在心脏疾病检测中的应用研究（以嵌入式系统为平台，设计无线远程心电监护系统和心音分析仪，综合运用嵌入式单片机技术、无线射技术、嵌入式TCP/IP网络技术、USB通信技术等）155.嵌入式系统在新型矿用充电机中的应用研究（设计以嵌入式微控制器S3C44B0X为核心的控制电路所组成的新型矿用充电机，对基于ARM核嵌入式系统的PWM输出电路、高精度的检测电路、人机接口电路和保护电路的软件和硬件进行设计）156.嵌入式系统在信息家电网络中的应用研究（针对多总线、多协议的传统智能家居系统管理不方便,可操作性差等缺点,提出一种基于嵌入式系统,通过RTL8019AS 以太网芯片实现和以太网通信的方案）

157.嵌入式系统在蓄电池充电中的应用研究（完成系统的软件和硬件设计）

158.嵌入式系统在液晶电光特性测试中的应用研究（完成一种智能液晶电光特性测试仪的设计，该设计以ARM9微处理器为控制和数据处理核心，并引入WINDOWS CE操作系统，带有用户图形界面，操作简单，可实现对液晶电光特性参数的智能测量和数据图形的显示输出）

159.嵌入式系统在医疗监护领域中的应用研究（以Intel公司的PXA255系列处理器，Linux在嵌入版本，MINIGUI图形工具包为平台，研究医疗嵌入式电子产品软件研发的技术特点）

160.嵌入式系统在医疗仪器上的应用研究（研究嵌入式系统在医疗仪器上应用的可能性、方法）

161.嵌入式系统在远程复位控制中的应用研究（设计基于嵌入式系统在远程复位控制器，系统采用微控制器作为控制核心,MT8870为音频解码芯片,以PSTN公话网为信号传输控制介质）

162.嵌入式系统在远程监控中的应用研究（对嵌入式系统进行软硬件的选择和设计。从价格、性能和功耗三方面考虑，核心硬件设计选用基于AR划7TDMI的32位处理器S3C44BOX作为主控芯片。软件分两部分:一是嵌入式操作系统的选择，二是在对TCP/PI协议理解的基础上，选择了一种适用于嵌入式系统的协议栈，并将其移植到嵌入式系统中）

163.嵌入式中央储备粮直属库远程监控系统设计（以中央储备粮某直属库远程自动监控系统项目为背景,完成嵌入式远程自动监控终端的设计。系统软件设计采用结构化设计中的模块化程序设计方法,根据功能的不同进行模块的划分,功能模块包括底层设备驱动模块、用户界面模块、GPRS 网络模块、通信协议模块等。嵌入式中央储备粮直属库远程监控系统实现粮库的分散控制与集中管理，和粮库的智能控制）

164.嵌入式系统在远程图像监控系统中的应用研究（完成系统的软件和硬件设计）

165.嵌入式系统在智能电梯中的应用研究（完成一种应用于电梯控制系统中的新型、高效的嵌入式控制系统的软件和硬件设计）

166.嵌入式系统在智能交通中的应用研究（根据嵌入式系统产品在ITS(In2telligent Traffic System ,智能交通系统)应用中的工作稳定性高、环境适应能力强和设备独立性三个特点，探讨嵌入式系统在智能交通系统中应用）

167.嵌入式系统在中小型水电站中的应用研究（完成系统的软件和硬件设计）168.嵌入式系统在自动化仪表中的应用研究（选择高性能的嵌入式微处理器,研究新型智能化、网络化的仪器仪表）

169.嵌入式语音识别及控制技术在智能家居系统中的应用研究（完成基于语音识别控制的智能家居系统方案设计。系统分软件和硬件两部分，上位机实现语音采集和识别、处理，发出相应的动作命令，通过串行通信，构成串行控制网络，控制具备符合接口规范的设备，通过语音实现对家用电器的遥控。对语音识别技术进行研究。经分析比较，采用基于HMM识别算法的MicrosoftSpeech SDK语音开发平台进行开发）

170.嵌入式远程数据采集系统技术的应用研究（利用嵌入式数据采集模块和网络通信技术，将分散的现场数据采集后传送到数据服务器进行集中处理）

171.嵌入式在小型网络视频服务器中的应用研究（完成一种基于嵌入式系统的小型网络视频服务器硬件和软件设计）

172.嵌入式在液位监控系统中的应用研究（针对液位远程监控的要求,把嵌入式与Internet技术相结合,采用了B /S(Browser/Server)模式对液位实施远程监控。在控制策略上,则采用九点控制算法,对液位实行控制。用户只需要在其他计算机上利用通用的网页浏览器,通过以太网访问监控页面的形式进行监控）。173.嵌入式智能代理在制造系统中的应用研究（多代理技术(Multi2Agent)在制造系统中的应用,提高了制造系统的柔性,智能性和可重构性。采用嵌入式技术和智能代理技术相结合的嵌入式智能代理技术,实现多代理系统中设备智能代理的方案。该智能代理以嵌入式微控制器ARM为硬件核心,以嵌入式实时操作系统μC /OS2Ⅱ为软件平台。各智能代理间通过以太网实现互连和信息交互,共同协调完成加工任务）174.嵌入式智能机器人路径规划应用研究（研究智能机器人路径规划算法的研究现状, 指出各种算法的优 缺点, 提出建立嵌入式智能机器人路径规划平台, 实现基于嵌入式实时系统的智能机器人路径规划算法）

175.嵌入式状态监测与故障诊断装置的设计（将工业以太网技术应用于工业设备监控系统，实现基于32 位高性能处理器AT91RM9200 的嵌入式远程状态监测与故障诊断装置）

176.嵌入式系统在变电站控制系统中的应用研究（完成系统的软件和硬件设计）177.一种嵌入式微调度器的实现方法研究（分析常见嵌入式操作系统的任务调度算法,提出一种新的应用于智能仪表的实时任务调度算法,并在典型的8 位、16 位SoC 上进行设计,实现基于这种算法的嵌入式操作系统）

178.在嵌入式系统开发中仿真软件的特殊应用研究（在开发工业控制系统配套软件过程中应用嵌入式仿真软件）

179.占先式实时内核μC/ OS2II 在车辆动态监控/ 调度实验平台中的应用研究（为了满足车辆动态监控/ 调度实验平台车辆模拟系统实时多任务工作的需要,在系统主控CPU TMS320L F2407A 上移植嵌入式实时操作系统(RTOS)μC/ OS2 II ,开发基于μC/ OS2 II 内核的实时多任务软件系统,以满足系统正常工作时对多路传感器数据和上位机控制信息的实时处理。在μC/ OS2II 内核移植的基础上,按照系统需要划分任务、确定任务优先级、实现任务间通信和同步的具体方法进行研究）

180.实时嵌入式操作系统在单片机中的应用研究（在MCS － 51 系列单片机上移植μ C/OS － II 实时嵌入式操作系统）

2.嵌入式系统课程建设 篇二

一、教学资源概述

教学资源的发展和丰富经历了漫长的过程, 从早期的纸质图书到后来的电影等等, 形式逐渐多样化, 而数字时代的到来更是开启了革命性的转变, 毫无疑问, 这种转变是必然的, 深刻影响了社会的方方面面, 在此时代背景下, 我国也积极开展教学资源建设的研究。吴刚平提出课程资源有狭义和广义、素材型资源和条件型资源之分, 重视教师作为最宝贵课程资源的地位。[2]何克抗提出有必要将信息技术与课程深层次整合, 尤其是如何平衡教学系统四大要素即教师、学生、教学内容、教学媒体的地位和作用。[3]余朝文等人总结了基于网络的立体化教学资源建构方案, 着重关注人、物和环境等三大角度, 提出了整体框架。[4]李玉顺等人基于学习对象构建了资源的设计流程, 强调其需求导向和系统化、模块化、可重用、可定制等特征。[5]以上文献从不同角度讨论了教学资源的范畴、要素、内容、建设原则和方法等, 总的来说, 教学资源建设必须以人为核心, 一切围绕着人来进行; 同时, 教学资源是为课程服务, 因而也需紧紧围绕课程本身的需求和特点; 此外, 教学资源的具体表现形式多种多样, 但通过各种形式不断积累优化、系统化、模块化显得尤为重要; 最后, 教学资源建设要与时俱进, 不断使用新理论、新技术、新方法, 从而更好地为课程教学服务。

二、嵌入式系统设计教学资源建设方案

课程教学的具体情况有着极大的差异性, 笔者从嵌入式系统设计课程的实际出发, 归纳总结进而提出了一种名为PO - CET的教学资源建设方案, 具有较广应用范围和较好可操作性, 方案共包括五大要素: P即人 ( Person) , O即大纲 ( Outline) , C即内容 ( Content) , E即实验 ( Experiment) , T即工具 ( Tool) ; 符号“- ”代表层次, 意为P、O等两大要素是出发点和框架, C、E、T等三大要素是有机组成部分。

( 一) 人和大纲。人这一要素首先包括了教师和学生, 他们也是教学活动的主要参与者, 此外还指与课程有关的其他人员, 包括但不限于学校的工作人员、企业的合作人员等。而大纲指课程教学大纲, 它是课程教育的根本依据, 其地位无需赘述。人和大纲这两大要素密不可分, 大纲是人来制定的, 教师根据多种因素综合考虑课程的各个方面; 同时, 学生的实际情况亦有很大影响, 例如重点高校和普通高校对学生的要求有所不同, 当地产业状况和学校定位也不无作用; 而大纲明确规定了教师和学生在本课程学习中需要达到的目标和完成的任务, 规定了教学方法和详细内容。因此, 在教学资源建设开展之前, 教师需要深刻理解人和大纲的内涵, 并厘清以下事项, 做好相应准备: 参与教学活动的人以及他们的角色, 与其他课程的关系; 教学目标和方法、考核方式;教学内容和学时分配比例, 教材与参考书。一是除学生与教师本人以外, 教师还需搜集本系或本学院相近方向的教师和实验管理人员、学校有关工作人员、合作企业人员等的情况, 明确所有人如何参与到教学活动中来, 输出表格, 及时更新;二是教师应以本课程为出发点和落脚点, 一并了解其先修课程和后续课程, 与其他课程组成合理体系; 三是教师应时刻以教学目标和方法为原则规划教学资源建设的侧重点, 内容为目的服务, 同时考核方式也对应特定的教学资源, 有必要规划完善的表现形式; 四是对教材与参考书不能照本宣科, 教师务必根据教学内容和学时分配比例, 合理组织教材与参考书中的材料, 形成真正实用的内容体系。初步完成上述工作后, 教师可在教学资源建设的过程中与之时时对照, 确保人与大纲的要素贯穿全过程; 教学资源建设也能提供反馈, 教师可根据实际情况不断更新人与大纲的内涵, 确保教学资源建设的成效。

( 二) 内容。内容以各种形式存在, 例如讲义、图表、幻灯片、视频、音频、文档、动画、程序等, 使人感到眼花缭乱。然而, 形式只是内容的外在表现, 教师在教学资源建设过程中, 不应受到形式的束缚, 而应根据内容需要选择相应的形式。从内容的分类上, 有以下三大类型: 知识结构、基本概念和重要理论; 作业和考核材料; 应用实例和扩展知识。

一是知识结构和大纲一脉相承, 体现了课程各项内容错综复杂却又合理精巧的关系, 因此它最适合以图表形式表现, 教师应视其为教学资源中最重要的内容, 保持相对稳定, 一旦确定则避免频繁而非必要的修改; 基本概念和重要理论是知识的基础, 同样有着极其稳定的特点, 与知识结构不同之处在于, 通常情况下教师不能自行定义基本概念和重要理论, 其来源应为教科书、权威文献等, 因此它最适合以规范文档的形式表现; 此外, 教师可部署专门的内容管理平台, 在平台上建设基本概念和重要理论库, 通过分组、超链接等形式表达不同概念之间的联系, 从另一角度展现知识结构。二是作业和考核材料是教学资源的重要组成部分, 以嵌入式系统设计为例, 作业形式有课堂练习、实验报告等; 考核形式可以是上机、笔试, 也可以是个人或小组为单位完成设计任务。除教师布置题目和任务以外, 主要内容基本由学生完成, 它们不仅是必要的存档材料, 教师还可从中撷取有用的部分充实到教学资源中, 使学生真正参与其中; 教师也可视其为原始数据采用不同方法分析, 得出的结论又可促进教学资源的更新和完善。当然, 以上材料如要成为教学资源的一部分, 教师应当以适当方式处理并持续管理维护。三是由于基本概念和重要理论有时较为晦涩, 应用实例和扩展知识作为教学资源的扩充显得尤为必要, 一方面增强学生对知识的理解和灵活运用的技能, 另一方面使学生视野不局限于课堂, 了解行业方向和最新技术。教师不仅可吸收其他教师、企业人员等的经验, 还应充分利用现代信息技术特别是互联网的开放性, 以大纲和结构为框架, 不断延伸有关内容, 例如各种嵌入式系统的整体思路、系统结构、电路设计、代码实现、测试结果等, 全方位、立体、多样地建设形式丰富多彩的教学资源。

( 三) 实验。实践和理论并重是当前课程教学的基本要求, 实验是学生基于理论准备和物质条件开展的实践活动。从实验的角度开展教学资源建设, 大致有以下三种类型: 经典实验; 扩展实验; 给定主题下的自由实验。

一是理论的形成与发展总伴随着经典实验的证明, 因此, 教师应根据课程大纲选取若干必做的经典实验充实到教学资源中。经典实验的主要作用是深刻诠释了某种概念或规律, 除紧跟理论和技术进步及时更新过于陈旧的部分外, 教师一般不应做大的改动, 而且经典实验应尽量细致, 学生自由度相对较低。二是教师应从教学实际出发准备一系列扩展实验作为教学资源中的可选部分, 此时教师和学生的自由度相对更大, 对教师来说, 可改造已有实验也可自行设计;对学生来说, 不像经典实验那样必须严格遵循操作过程, 有一定的探索性。教师应维持对这部分资源较大的更新力度, 以适应课程的不断发展。三是教师可结合具体情况给定一系列主题, 来源不限, 例如与其他单位或者企业合作等, 此时教师和学生的自由度最大, 可完成各种尝试。由于给定主题的临时性以及学生尝试的不确定性, 教师可选择性将其列入教学资源中, 部分可逐渐提炼转为扩展实验, 另一部分则可淘汰或仅作为参考。因此, 这部分资源具有高度动态性需时时更新, 与课程的关系亦较为松散。

( 四) 工具。工具的含义十分广泛, 这里指课程教学中教师和学生使用的各类设备、软件、方法等。值得注意的是, 与之前论述的内容、实验等不同, 工具的适用范围通常不局限于某个具体课程, 从这个意义上说, 工具也是课程知识的延伸和扩展, 是串联课程体系的线索之一, 具有共享属性, 是非常重要的教学资源。具体来说, 设备包括课堂、实验等需要使用的各类仪器, 此外则是专业性较强的软件, 教师需整理设备的原理和功能、适用范围、使用说明等, 以及专业软件的功能、使用文档等, 并与大纲、相应内容和实验等联系起来方法主要有数学方法、分析方法、教学方法、操作方法和技巧等各种形式, 教师可不断归纳教学中用到的方法, 积累到教学资源中。以嵌入式系统设计教学为例, 它用到的设备有计算机、开发板、仿真器等, 用到的软件有集成开发环境, 用到的方法有编程、调试、测试等, 教师可将上述工具的有关资料规范整理到教学资源中, 不断更新相应版本, 同时保持架构的完整性。

三、结语

综上所述, PO - CET方案逻辑清晰, 可行性强, 其五个要素具有整体性和层次感, 人和大纲占有核心地位, 内容、实验和工具始终围绕着人和大纲; 它们又相互配合和影响, 具有立体化特征, 例如工具用于实验, 实验可以生产内容, 内容是大纲的具体化, 大纲需要考虑人的特点和需求, 人的因素影响了工具的运用, 等等。当然, 必须注意的是, 现今可用于教学的资源的具体形式和来源越发丰富, 教师在广为探索开拓思路的同时, 必须始终以大纲为指导, 关注学生需求, 重视学生自身的特点, 不断优化教学资源, 去伪存真, 同时教师应当增强版权意识, 避免有意无意侵犯他人合法权益。

教学资源建设是一项系统性的工作, 需要教师充分利用各种条件持之以恒地不断努力, 方能有所成效; 以上方案也有进一步改进的空间, 如提高规范化、模块化程度, 发展更合理、可定制的结构等, 这也是未来值得继续研究的方向。

摘要：本文基于调研教学资源建设的理论、方法和现状, 提出了课程教学资源建设方案, 以嵌入式系统设计课程为例详细论述了方案的五个要素, 并展望后续发展的方向。

关键词：教学资源,教学内容,教学实验

参考文献

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3.电子专业嵌入式系统课程体系研究 篇三

关键词：嵌入式系统；课程体系；实践教学

中图分类号：G434文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2010) 13-0000-02

The System Research of the Embedded System Course for the Electronic Major

Lin Guimin,Liu Tianjian,Chen Xiyao

(Minjiang University,Fujian350108,China)

Abstract:With the rapid development of embedded technology,it’s necessary to improve students’abilities of analyzing and solving practical problems in embedded system application.According to the characteristics of the knowledge system for the embedded systems,and the situation for electronic major students from ordinary colleges and universities,we integrate and optimize the curriculum of pre-courses of embedded systems.We focus on the convergence of knowledge between a course and its previous ones,on the stratification and classification,and also on the integrity of knowledge structure.According to their groundwork,ability and interests,students can choose different teaching contents and related experiments.There is adequate space for individual development of students,so as to meet the different needs of embedded talents from different areas.

Keywords:Embedded system;Course system;Practical teaching

在2004年IEEE計算机协会和ACM共同制定的计算机类课程体系中，嵌入式系统被列为核心课程之一[1]。嵌入式系统是一门涉及电子科学与技术、计算机科学与技术、微电子学等众多领域的综合性课程。从技术角度来看，嵌入式系统可以看作是软件产业、信息处理产业的综合。从学科角度来看，嵌入式系统是计算机科学与技术、信息与通信工程、控制科学与工程等相关学科的交叉学科，是当前最有发展潜力和应用最为广泛的稀缺专业方向。随着国家大力发展物联网，推进三网融合，以及对环境污染监测与控制的日趋关注，信息家电的普及推广，嵌入式系统专业学生的就业前景非常广阔。与巨大的市场潜力和产业需求相比，我国嵌入式系统工程人才培养相对落后，进而影响到该产业的快速发展。在这种背景下，许多高校的电子信息类专业针对市场需求，开设了嵌入式系统相关课程[2]。但由于专业背景不同，需求各异，课程内容相差较大。

本文针对电子类专业开设嵌入式系统课程，以及相关先修课程与基础知识的准备、教学内容的选择、实验教学等问题进行研究，以期达到既能体现课程特点和精华，同时又兼顾培养学生实践能力和创新意识。

一、电子专业嵌入式系统课程体系建设

虽然电子专业嵌入式系统的培养目标侧重于硬件基础平台的设计，但嵌入式系统是一个涉及多技术领域的知识范畴。在以学生就业为导向的背景下，嵌入式人才培养不但要掌握电子技术方面的基础知识，而且对计算机体系结构也要有比较深入的理解。这就要求电子专业在嵌入式专业课程教学前，除了开设电子类基础知识课程外，还必须开设相关的计算机专业基础知识课程，以形成符合嵌入式系统发展方向、系统、完善的课程体系，使得学生在开始系统学习嵌入式知识以前，具备学习的基础。通过嵌入式专业课程，让学生们认识到模拟电路、数字电路、微机接口技术、操作系统、数据库、程序设计、计算机网络、信号与系统等课程不再是独立的课程，而是一个有机的“整体”。根据嵌入式系统知识体系杂、多、乱的特点，以及一般高等院校学生的特点（同时借鉴了参考文献[3]-[6]），我们对嵌入式系统知识点进行裁剪与优化组合，构建软、硬件有机结合的完整知识体系，如图1所示。

该课程体系注重课程的前后衔接与层次划分，可满足不同用户的需要和学生的个性发展需要。学生可根据自己的基础、能力及兴趣选择不同的教学内容及配套实验，实现教学的层次性和多样性，满足各类人员的需要。以图1为例，可以有三个选择方案。方案一侧重于嵌入式系统的硬件设计，所选课程为嵌入式系统原理及相应的综合课程设计；方案二侧重于嵌入式系统的软件设计，所选课程为嵌入式系统软件设计及相应的综合课程设计；如果软硬兼修，则可选择第三个方案，所选课程为嵌入式系统原理、嵌入式系统软件设计及相应的综合课程设计。另外在该课程体系中，除了与嵌入式系统知识点有直接关联的课程外，我们还安排两门专业选修课：Web技术和互动多媒体。安排这两门课程的目的是，考虑到一般高等院校的电子专业学生中，有一定的比率是女生，她们的硬件设计/高级应用程序程序的动手设计能力相对比较薄弱，而这两门选修课都是入门比较容易，而且学生也比较容易上手的课程。通过这两门选修课的学习，既能为后续的课程设计提供相关的基础知识，又能为以后的就业提供一点新的就业方向。

二、教学模式改革

嵌入式系统的教学有这样一些特点[7]：1.涉及的领域非常广泛，基础性强；2.软件和硬件设计完美结合，综合性强；3.理论与实践紧密结合，实践性强；4.嵌入式技术日新月异，潮流性强。针对嵌入式系统课程特点，在实际的教学中，我们要注重学生自学能力的培养，要鼓励学生敢于提出新思想、新方案、新办法，逐渐培养学生的创新意识和创新能力。

“做-中-学”（”learn-by-doing”）理念是由美国卡内基•梅隆大学率先提出的一种教学模式。这种教学模式旨在强化工科学生全面的实践能力和工程素养。“Learning by doing”就是要学生在“做”的过程中，通过自己的体会，对获取的知识进行归纳与总结，达到“学”的目的。同济大学软件学院是国内最早将“Learning by doing”这种先进的教学理念引入嵌入式课程教学。他们以实际嵌入式项目的开发过程和方法为主线，采用“项目驱动、案例导向”模式进行启发式教学，将“边做边学、以做促学”的教学思想贯穿于整个教学过程中[8]。在“Learning by doing”的教学模式中，学生不仅能加深对嵌入式相关概念和原理的理解，而且最终有可能完成一个比较完整的，甚至有创造性的嵌入式作品。在嵌入式系统的课程中，引入“Learning by doing”教学理念，使嵌入式系统真正成为一门学生看得见摸得着的实实在在的生动课程，而不再是对理论的死记硬背。

三、实践教学改革

嵌入式系统是面向应用的，实践是整个嵌入式系统课程体系中非常重要的环节。传统的嵌入式系统实践教学大多只停留在利用实验箱进行一些基础的、验证性的实验，无法给学生提供自由发挥的空间，不能较好的提高学生的动手创新能力。为了加强学生动手能力及提高学生对嵌入式开发的兴趣，我们从实践环节中对嵌入式系统的教学进行相应的改革。实验内容的安排由浅入深、由易到难，使学生逐步建立学习的成就感，并利用市场上一些成熟的嵌入式产品给学生做实验，从而培养学生对嵌入式学习的兴趣，同时也希望能促进大学教育的创新性人才培养。

根据学生的学习能力以及培养目标，我们将实践教学分为3个层次，便于不同类型的学生选择。1.基础性实验：这是相关课程中最基本的实验，要求所有学生都必须掌握。如无仿真器程序开发、GPIO、中断、DMA、UART；基于Linux的实验环境搭建、基本驱动程序设计、简单应用程序设计等。2.综合性实验：在基础性实验的基础上，综合整个课程体系的知识，充分利用实验系统上的硬件资源，构造一个具有实际意义的嵌入式系统，综合性实验有多个题目供学生选做。如无操作系统下的音频录放、俄罗斯方块，或基于操作系统的类似程序设计等。3.创新设计性实验：创新设计性实验主要提供给学习能力较强并对嵌入式系统感兴趣的学生。利用市场上成熟的嵌入式产品，由学生对成熟产品进行功能的扩展、或者是系统（应用程序）的升级等工作。通过这类实验的练习，除了提高学生的研究能力和实践能力，还让他们能更进一步理解不同课程之间知识的有机联系并深入体会嵌入式系统面向应用的含义。

四、结论

嵌入式技术日新月异，巨大的市场潜力和产业需求使得嵌入式技术方面的发展和研究越来越受到重视，许多高校都在不断探索“嵌入式系统”课程的教学与实践方法。我们从“嵌入式系统”课程的体系构建、教学模式的改革，以及实验教学的设置提出一些建议和意见。“嵌入式系统”课程教学还有其他许多值得深入探讨和研究的内容，本文的建议仅是一家之言，希望对同行能有一定的参考价值，也欢迎同行批评指正。

参考文献：

[1]The Joint Task Force on Computer Engineering Curricula.Computer Engineering 2004[R].IEEE Computer Society Association for Computing Machinery,2004.http://www.acm.org/education/education/curric_vols/CE-Final-Report.pdf

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[6]李军,袁满,刘彦军.嵌入式系统教学体系及方式探讨.计算机教育[J],2010,6:97-99

[7]徐慧,金敏.“三点一线”教学方法在“嵌入式系统”课程中的应用[J].计算机教育,2009,10:39-41

[8]何宗键.同济大学软件学院“嵌入式软件开发导论”课程介绍.计算机教育[J],2006,8:4-6

作者简介：

4.嵌入式系统课程建设 篇四

关键词：嵌入式系统；教学内容；教学质量；实践教学；Linux

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2012）28-6733-02 概述

嵌入式系统是面向软件、计算机、通信、电子等专业本科生和研究生的一门普及型技术基础课程。它是一门交叉学科，既与计算机专业课程有关，又与电子电气、通信、自动化、化工、材料等诸多专业课程有关，并且还与具体的应用背景相关联。涉及到的基本知识有：硬件知识（如嵌入式微处理器及其基本的接口知识、扩展的人机接口、网络通信接口等）、Linux操作系统（至少了解Linux操作系统的中断、优先级、任务间通信、同步等知识）、程序设计知识（C、C++、尤其需要精通C语言）；同时，还需涉及一定的数字电路知识[1-2]。

嵌入式系统学科的特点决定了学生需要学习大量相关课程方能做出优秀的作品，其成果见效周期长，学生在系统学习过程中会普遍因为缺少相应成绩而丧失学习兴趣。针对这种情况，我院在传统嵌入式系统教学中加入了一些新颖的、能够有效激发学生学习动力的相关课程，以此提高对嵌入式系统学习的兴趣，并且取得了显著的成绩。

嵌入式系统教学课程改革措施

C语言作为学习其他编程语言的基础，同时也是传统嵌入式系统基础学科之一，需要重点强化学生实际动手能力。在嵌入式的高级应用部分我院将其与新兴的智能手机操作系统—Android相结合，取得了良好的教学效果。

2.1 基础课程改造

我院嵌入式系统教学对学生采用“厚基础，宽口径”的教学特色，着重强调学生对基础知识的掌握。为强化学生的实际动手能力，我院将C语言的课时设置为80课时，并辅以大量的实践内容。针对嵌入式系统偏重于Linux编程的特色，在C语言讲授时直接开展基于Linux下编写C语言的教学。通过实践教学表明，学生只需两周即可掌握相应方法；而且学生由于没有Windows下VS编程经历，反而更加容易掌握接受。

在后续课程中重点加强Linux下高级C语言编程学习，如内存问题、宏问题、调试与优化等，部分学生在大二即可做出优秀作品。在刚刚结束的2012年NOC网络与信息安全技术大赛中，我院嵌入式系统学生获得了全国二等奖的好成绩。

2.2 Android课程教学

Android作为一个新兴的智能手机操作系统，在国内外广受欢迎，学生范围内也有大量从事Android学习。Android学习起点低，只需学完Java课程即可从事开发，针对嵌入式传统教学内容容易使学生丢失学习兴趣的现象，将其加入到嵌入式教学体系当中，作为学生实践技能的有益补充。学生很容易通过Android做出优秀的作品，从而激发其自信心和兴趣，再以此为基础，指引其从事跟嵌入式系统方面相结合的研究，比如完成Android系统的裁剪，功能的定制及将其移植到ARM板中，甚至还可以同物联网等新兴领域相结合。

其他措施

除了嵌入式系统课程改革外，我院还广泛开展校企合作，建立开放实验室和鼓励学生参加全国大赛。

3.1 与CSDN，GOOGLE开展校企合作

为了激发学生的创造思维，发扬团队精神，锻炼学生编程能力，我院与CSDN合作建设了《嵌入式相关资料》 CSDN高校俱乐部，并举办了多场Android开发交流会。同时还积极与GOOGLE开展深入合作，成立了南阳GTUG，每月举办GOOGLE Android开发者技术交流活动。通过校企合作，不仅提高了学生学习的积极性，也极大扩展了视野，为今后嵌入式系统教学进一步拓展创造条件。

3.2 建立开放实验室

为了提高嵌入式系统学生学习嵌入式技术的兴趣，我院开设了Android、嵌入式开放实验室，鼓励学生踊跃参加。开放实验室是一个以“自由、促进、创新”为理念，为对Android、嵌入式技术感兴趣的学生提供了一个沟通交流、学习提高的良好环境。开放实验室以Android技术和嵌入式技术为研究主体，实验题目具有应用性、先进性和趣味性，通过开放实验室，为学生提供学习、实践、交流、承担项目、就业对接等机会。为此，定期举办术开发技术讲座，促进不同水平和层次小组成员之间的沟通交流、实践锻炼机会、努力拓宽学生毕业时就业机会[3]。现在，开放实验室作为开设嵌入式系统课程的实验基地，从带领实验室的经验中总结出学生培养模式，并且通过“学生带学生”的模式，不仅使学生能力进一步提高，也为我院嵌入式系统教育培养计划课程的执行进行前期探索。

3.3 积极鼓励学生参加大赛和做项目

我院为锻炼学生实际动手能力，积极鼓励学生参加各种竞赛，在全国信息技术大赛（Android方向）和河南省移动MM大赛中都取得了优异的成绩。经过实践证明，竞赛模式能够将对Android感兴趣的学生集中起来培养，这样学生之间能够方便的学习交流沟通，形成良好的互动氛围。通过做项目和积极参加各种比赛，不仅可以快速提高学生的知识水平，还可以使学生的组织能力和团队协作能力得到很大提升。

需进一步加强的地方

虽然我院在嵌入式系统教学方面取得了不小的成就，但是仍然有一些问题需要进一步加强。

4.1 教材建设

Android诞生没有太长时间，目前国内研究大多都是从国外借鉴而来，市场上的很多书籍存在相互抄袭甚至通篇代码的情况，而且也不太符合嵌入式系统学生的自身特色。可以集中力量，从实践教学出发，以工程实践为核心，根据嵌入式系统自身特点，编写几本优秀高质的、适合本教学特色的Android教材，将其与传统嵌入式教学体系有机结合起来。

4.2 师资建设

由于嵌入式系统教学的特殊性，需要教学人员具有教育教学能力和工作经验兼备的复合型人才，但目前高校嵌入式教学领域普遍缺少“双师型”人才，这需要以后学院加强对青年骨干教师的外出培训力度和政策支持。

4.3 转变教学手段

在传统教学中，教师普遍采用以“PPT为中心”的教学模式，授课时使用大量PPT，这种做法容易使学生产生上课不认真听讲的心理，而且也会容易引起课堂枯燥等问题，不利于激发学生的兴趣。教师在授课时应转变思路，将PPT作为一种补充手段，采用多种教学模式[4]，“以学生为核心”，将学生作为授课时的主体，从而激发学生学习兴趣。

结论

该文针对嵌入式系统传统课程存在的在教学过程中学生容易丢失学习兴趣的问题，针对嵌入式学科特点和学生学习的特点提出了一些实践教学改革方法，以此努力构建嵌入式系统教学课程新模式。

参考文献：

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5.嵌入式系统课程建设 篇五

摘 要：高校大多数采用购买实验台、实验箱的形式来完成对实验室的建设，这样的实验室存在着资金投入大、设备维护困难、实验内容狭窄等局限。本文提出一种基于Proteus和Skyeye的嵌入式系统虚拟实验室建设方案，所有的实验项目由软件仿真系统完成，很好地解决了资金成本和设备维护问题，增加了学生使用实验室的便利性。

关键词：嵌入式系统;Proteus软件; Skyeye软件;虚拟实验室

1、引言

今天，几乎所有的电子设备都有嵌入式系统的影子，研究和开发嵌入式系统及其产品已经成为当前的热点之一。嵌入式技术是多学科交叉的产物，在许多高校都开设了嵌入式系统的相关课程，它涵盖了计算机组成、微机原理接口、操作系统、网络通信技术、人机接口、软件技术等多门学科的内容，因此，嵌入式系统的实验实践教学显得尤为重要。目前各个高校相继开设了嵌入式系统课程，并逐步开始建立嵌入式系统实验室。这些实验室基本都是采用相应的硬件仿真设备来构建的，但由于嵌入式系统硬件的种类繁多再加上资金的限制，不可能在一个实验室包括所有种类的嵌入式仿真设备。虚拟实验作为传统实验的重要。下面将介绍一种基于Proteus软件和Skyeye的开放式、综合性、高水平的嵌入式系统虚拟实验平台的构建方案。

2、仿真软件简介

Proteus仿真软件是一种功能强大的电子设计自动化软件，提供智能原理图设计、SPICE模拟电路、数字电路及MCU器件混合仿真系统和PCB设计功能，不仅可以仿真传统的电路原理实验，模拟电子线路实验、数字电路实验等，而且可以仿真嵌入式系统的实验，其最大的特色在于可以提供嵌入式系统(单片机应用系统、ARM 应用系统)的仿真实验，这也是其他任何仿真软件无力所及的。

SkyEye是一个开源软件(OpenSource Software)项目，中文名字是“天目”。SkyEye的目标是在通用的Linux和 Windows平台实现一个纯软件模拟集成开发环境，模拟常见的嵌入式计算机系统。SkyEye是一个指令级模拟器，可以模拟多种嵌入式开发板，在32位嵌入式CPU领域中，ARM系列CPU所占比重相当大，因此SkyEye首先选择了ARM CPU核作为模拟目标CPU核。目前在SkyEye上可运行并进行源码级调试Linux、uClinux、uC/OS-II操作系统和LwIP(一个著名的嵌入式TCP/IP实现)等系统软件。并可对它们进行源码级的分析和测试，同时了解ARM嵌入式CPU编程。

3、嵌入式系统虚拟实验室架构

在上图中，Proteus实验室物理上位于其校园网内部的某一个局域网上，该局域网上的服务器上安装Proteus和Skyeye服务器端软件，操作系统为Windows server或Windows server，客户端PC上安装Proteus和Skyeye客户端软件，操作系统为Windows 2000 professional或Windows 2003 professional。另外，需配置少量的设计验证系统硬件，以增加学生的感官认知。

4.丰富的设计资源

4.1 Proteus资源

嵌入式系统的设计主要Proteus VSM(Virtual System Mode)来完成。VSM是一个完整的嵌入式系统软、硬件设计仿真平台，它包括智能原理布图系统ISIS、带扩展的ProSpice混合模型仿真器、动态器件库、高级图形分析模块和处理器虚拟系统仿真模型VSM。

4.2 Skyeye资源

4.2.1CPU和开发板系列

目前SkyEye可以模拟的CPU主要是基于ARM内核的CPU，包括ARM7TDMI，ARM720T，ARM9TDMI，ARM9xx，ARM10xx，StrongARM，XScale等。目前SkyEye模拟的开发板包括基于Atmel 91X40/AT91RM92 CPU的开发板，基于Crirus Logic ep7312的开发板、基于StrongARM CPU的ADSBITSY开发板，基于XScale PXA250 CPU的LUBBOCK开发板、基于SAMSUNG S3C4510B/S3C44B0 CPU的开发板、基于SHARP LH7A400 CPU的开发板、基于Philip LPC22xx CPU的开发板等。主要模拟了对应各个开发板的串口、时钟、RAM、ROM、LCD、网络芯片等硬件外设。

4.2.2网络芯片

目前SkyEye模拟了网络芯片8019AS，其特点是：NE2000兼容，内建 16KRAM缓冲区，10MB传输速率。虽然目前模拟的开发板上不一定有网络芯片8019AS，但我们可以在我们模拟的开发板上加上网络芯片8019AS的模拟。这样再加上在不同操作系统上的8019AS驱动程序，就可以方便地完成各种网络应用的开发和设计。

4.3多层次的实验内容

基于Proteus和Skyeye的嵌入式系统实验室可以开设如图2所示的三个层次的实验内容：基础型实验内容、综合型实验内容和创新型实验内容。基础型实验内容包含嵌入式系统课程中规定的基本的验证性仿真实验，如串口通信、外部中断、实时时钟等微处理器应用系统的设计仿真和bootloader移植仿真。进一步，可以围绕某一类型的`MCU进行综合性的课程设计或实验，学生完成电路图设计、软硬件调试、系统调试以及PCB制作等整个过程。再有，借此实验平台，教师可以进行课题的创新或研究，学生则可以进行自主电子设计和毕业设计等。

4.4 试验实例

图3给出了一个Atmel AVR Tinyl6处理器、矩阵键盘和字符型液晶的组合运用的仿真系统实例。主要由Proteus提供的Tinyl6处理器、字符型液晶显示屏(LCD)矩阵键盘组成。图中模拟的情况是，液晶的第一行显示预置的字符串信息“BUPT_Information”，第二行第一列显示当前的按键值，此时鼠标按下了数字健“6”。当鼠标按下其他的健时，液晶的显示会同步更新，如果采用实验箱来完成该实验则需要用到多个硬件模块，而采用仿真方式可以很方便地动态模拟整个系统的构造和运行状况。

图4给出了建立交叉工具链并在skyeye上仿真uclinux

5、结论

不难看出，采用Proteus和Skyeye构建嵌入式系统虚拟实验室的方案具有比较明显的优势。虚拟实验室元器件模型丰富，电路设计可靠，系统软硬件调试方便，图形化的仿真结果非常直观。另外，基于Proteus和Skyeye的嵌入式系统虚拟实验室不存在元件损耗问题，资金投入少，系统维护简单，它所能提供的实验内容非常全面，便于有针对性的自行实验，可有效地提高学生综合分析、排除故障、开发创新、解决实际工程问题的能力。

本文作者创新点：嵌入式系统主要包括单片机原理和以ARM为主的嵌入式

系统开发，它们知识架构是有浅入深的，proteus主要应用于单片机仿真设计而skyeye主要应用于ARM开发仿真。将它们完整的结合起来，完善了嵌入式系统实验室的体系结构。

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张文贵，陈增川，杨平，等.建立个性化实验室加强大学生创新精神和工程实践能力的培养.实验技术与管理，2008，25(5)：1-4.

张淑玲.开放性电子信息工程实验室建设规划.湖北经济学院学报：人文社会科学版，(11)：77 78.

6.嵌入式系统实验报告 篇六

班 级： 学 号： 姓 名： 成 绩： 指导教师：

1.实验一

1.1 实验名称

博创UP-3000实验台基本结构及使用方法

1.2 实验目的

1．学习嵌入式系统开发流程。

2．熟悉UP-net3000实验平台的核心硬件电路和外设。

3．增加对各个外设的了解，为今后各个接口实验打下基础。

1.3 实验环境

博创UP-NETARM3000 嵌入式开发平台

1.4 实验内容及要求

（1）嵌入式系统开发流程概述

（2）熟悉UP-net3000实验平台的核心硬件电路和外设（3）ARM JTAG的安装与使用

（4）通过操作系统自带的通讯软件超级终端，检验各个外设的工作状态（5）通过本次课程对各个外设的了解，为今后各个接口实验打下基础

1.5 实验设计与实验步骤

1.硬件安装 2.软件安装

（1）超级终端：

运行Windows 系统下的超级终端（HyperTerminal）应用程序，新建一个通信终端；在接下来的对话框中选择 ARM开发平台实际连接的PC机串口；完成新建超级终端的设置以后，可以选择超级终端文件菜单中的保存，将当前设置保存为一个特定超级终端到桌面上，以备后用。

（2）JTAG 驱动程序的安装：

执行armJtag目录下armJtagSetup.exe程序，选择安装目录，安装 JTAG 软件。

1.6 实验过程与分析

（1）了解嵌入式系统开发流程（2）对硬件的安装（3）对软件的安装

1.7 实验结果总结

通过本次实验对嵌入式系统开发流程进行了了解，并且对硬件环境和软件环境进行了安装配置，通过本次实验对以后的接口实验打了基础。

1.8 心得体会

通过本次实验对嵌入式实验有了初步的了解，对基本开发流程也有了初步的了解。

2.实验二

2.1 实验名称

ADS1.2软件开发环境使用方法

2.2 实验目的

熟悉ADS1.2开发环境，学会 ARM仿真器的使用。使用 ADS 编译、下载、调试并跟踪一段已有的程序，了解嵌入式开发的基本思想和过程。

2.3 实验环境

（1）ADS1.2开发环境

（2）博创UP-NETARM3000 嵌入式开发平台（3）PC（4）串口线

2.4 实验内容及要求

本次实验使用ADS 集成开发环境，新建一个简单的工程文件，并编译这个工程文件。学习ARM仿真器的使用和开发环境的设置。下载已经编译好的文件到嵌入式控制器中运行。学会在程序中设置断点，观察系统内存和变量，为调试应用程序打下基础。

2.5 实验设计与实验步骤

（1）运行ADS1.2开发环境（2）新建工程文件（3）编译工程文件

（4）下载编译好的文件到嵌入式控制器中运行

2.6 实验过程与分析

（1）实现Hello World！

最终在输出了Hello World（2）编程实现ARM 和计算机之间的串行通讯

实现了串口通信，用ARM监视串口，接收到的字符串由ARM通过串口发送给超级终端，最终在超级终端上显示了按下的键。学习了串行通讯原理，了解串行通讯控制器，阅读ARM 芯片文档，掌握ARM 的UART相关寄存器的功能，熟悉ARM 系统硬件的UART 相关接口。

2.7 实验结果总结

对ADS 1.2开发环境使用和AXD Debugger使用方法有了初步的了解，基本成功运行了编译好的工程文件。

2.8 心得体会

学习了ADS1.2开发环境的使用方法和调试方法。使用 ADS 编译、下载、调试并跟踪一段已有的程序，了解了嵌入式开发的基本思想和过程。

3.实验三

3.1 实验名称

键盘控制方法及LED驱动设计

3.2 实验目的

熟悉ZLG7289芯片的内部结构，掌握用ZLG7289驱动键盘和LED的方法，掌握ARM汇编语言和C语言的编程方法编写出一段程序，要求能在LED上显示出小键盘上按下的4位数字。

3.3 实验环境

（1）ADS1.2开发环境

（2）博创UP-NETARM3000 嵌入式开发平台（3）PC（4）串口线

3.4 实验内容及要求

通过ZLG7289芯片驱动17键的键盘和8个共阴极LED，将按键值在LED 上显示出来。

3.5 实验设计与实验步骤

（1）新建工程，将“Exp3键盘及LED 驱动实验”中的文件添加到工程。（2）定义ZLG7289 寄存器（3）编写ZLG7289 驱动函数（4）定义键盘映射表（5）定义键值读取函数

（6）编写主函数

3.6 实验过程与分析

（1）定义ZLG7289寄存器 #define ZLG7289_CS #define ZLG7289_KEY #define ZLG7289_ENABLE()do{ZLG7289SIOBand=rSBRDR;ZLG7289SIOCtrl=rSIOCON;rSIOCON=0x31;rSBRDR=0xff;rPDATB&=(~ZLG7289_CS);}while(0)#define ZLG7289_DISABLE()do{rPDATB|=ZLG7289_CS;rSBRDR=ZLG7289SIOBand;rSIOCON=ZLG7289SIOCtrl;}while(0)（2）主函数中需要在开始初始化zlg7289。编写驱动和键值映射之后，在一个循环里面从键盘中读取按键的号码，根据键值映射读出按键的值。然后在主函数中，将读出的按键值在数码管上显示出来。

（3）Main函数的主要功能部分，GetKey()函数得到按键值是调用zlg7289获取键盘事件和核心。

3.7 实验结果总结

通过实验最终LED灯上能显示数字，即实现了通过键值控制LED灯

3.8 心得体会

通过本次实验对ZLG7289芯片的内部结构有了更进一步的了解，对ZLG7289驱动键盘和LED的方法也更进一步的进行了学习。

4.实验四

4.1 实验名称

电机转动控制及中断实验

4.2 实验目的

（1）熟悉ARM本身自带的六路即三对PWM，掌握相应寄存器的配置

（2）编程实现 ARM系统的PWM 输出和I/O 输出，前者用于控制直流电机，后者用于控制步进电机。

（3）了解直流电机和步进电机的工作原理，学会用软件的方法实现步进电机的脉冲分配，即用软件的方法代替硬件的脉冲分配器。

（4）掌握带有PWM 和I/O 的CPU 编程实现其相应功能的主要方法。

4.3 实验环境

（1）ADS1.2开发环境

（2）博创UP-NETARM3000 嵌入式开发平台（3）PC（4）串口线

4.4 实验内容及要求

学习步进电机和直流电机的工作原理，了解实现两个电机转动对于系统的软件和硬件要求。学习ARM知识，掌握PWM 的生成方法，同时也要掌握I/O 的控制方法。

（1）编程实现ARM芯片的一对PWM 输出用于控制直流电机的转动，通过A/D 旋钮控制其正反转及转速

（2）编程实现ARM的四路I/O 通道实现环形脉冲分配用于控制步进电机的转动，通过A/D 旋钮转角控制步进电机的转角。

（3）通过超级终端来控制直流电机与步进电机的切换。4.5 实验设计与实验步骤

（1）新建工程，将“电机转动控制实验”中的文件添加到工程（2）编写直流电机初始化数（MotorCtrl.c）（3）控制直流电机与步进电机

4.6 实验过程与分析

（1）通过把从串口中得到控制信息的代码修改成从zlg7289芯片中读取小键盘信息，从而利用试验台的小键盘来控制步进电机和直流电机的切换

（2）A/D转换可以把电信号转换成数字信号来控制电机的转速。for(;;)

{ loop:

//if((rUTRSTAT0 & 0x1))//有输入，则返回

if(rPDATG&ZLG7289_KEY)//17键小键盘控制电机

{

*Revdata=RdURXH0();

goto begin;

}

Delay(10);ADData=GetADresult(0);

if(abs(lastADData-ADData)<20)

goto loop;Delay(10);count=-(ADData-lastADData)*3;

//(ADData-lastADData)*270/1024为ad旋钮转过的角度，360/512为步距角，//由于接了1/8减速器，两者之商再乘以8为步进电机相应转过的角度

if(count>=0)

{//转角大于零

for(j=0;j

{

for(i=0;i<=7;i++)

{

SETEXIOBITMASK(stepdata[i], 0xf0);

Delay(200);

}

}

}

else

{//转角小于零

count=-count;

for(j=0;j

{

for(i=7;i>=0;i--)

{

SETEXIOBITMASK(stepdata[i], 0xf0);

Delay(200);

}

}

} lastADData=ADData;

} }

（3）S3C44B0X 具有6 个16bit定时器，每个定时器可以基于中断模式或 DMA模式运行。在定时中断服务程序中写需要定时处理的程序，每隔一段时间就会运行一次。

4.7 实验结果总结

利用A/D转换器实现了对直流电机和步进电机的控制，利用实验设备上自带的小键盘实现了A/D转换器对两个电机控制的切换。

4.8 心得体会

通过本次实验，熟悉了ARM自带的六路（三对）PWM，并对直流电机和步进电机的工作原理有了进一步的了解。

5.实验五

5.1 实验名称

LCD驱动及触摸屏实验

5.2 实验目的

掌握LCD显示原理及显示驱动的嵌入式系统编程实现方法；学习基于ARM的LCD 显示驱动控制方法，通过对ARM 内置的LCD 控制器进行编程实现驱动LCD显示屏；学习触摸屏基本原理，理解触摸屏的输出标定以及与LCD 显示器配合的过程，编程对触摸屏进行控制。

5.3 实验环境

（1）ADS1.2开发环境（2）博创UP-NETARM3000 嵌入式开发平台（3）PC（4）串口线

5.4 实验内容及要求

（1）学习LCD显示器的基本原理，理解其驱动控制方法（2）编程对触摸屏进行控制，实现：

1.点击触摸屏上两点后，两点之间画出一条直线。2.点击触摸屏并在其上移动，显示移动轨迹

（3）编程实现总线方式驱动模块的LCD和ARM内置的LCD控制器来驱动LCD

5.5 实验设计与实验步骤

（1）新建工程

（2）定义有关常量与宏

#define LCDWIDTH 320 #define LCDHEIGHT 240 U32* pLCDBuffer16=(U32*)0xc000000;// 一级缓存指针 U32 LCDBuffer[LCDHEIGHT][LCDWIDTH];//二级缓存（3）编写LCD 初始化函数（4）编写LCD 刷新函数（5）编写主函数

5.6 实验过程与分析

（1）通过不断刷新的方式获得LCD液晶屏幕的动画。即刷新函数将二级缓存LCDBuffer 的数据由32 位彩色图形信息转换成8 位256 色的图形信息，然后放到pLCDBuffer16指向的一级缓存。

（2）触摸屏的先得到触屏输出的电信号的值，然后转换为实际的屏幕坐标，再根据动作来决定如何处理缓存信息，刷新LCD。

LCD二级缓存矩阵： for(i=0;i<9;i++){ switch(i){ case 0: jcolor=0x00000000;// 黑色 break;case 1: jcolor=0x000000e0;// 红色 break;case 2: jcolor=0x0000d0e0;// 橙色 break;case 3: jcolor=0x0000e0e0;// 黄 break;case 4: jcolor=0x0000e000;// 绿色 break;case 5: jcolor=0x00e0e000;// 青色 break;case 6: jcolor=0x00e00000;// 蓝色 break;case 7: jcolor=0x00e000e0;// 紫色 break;case 8: jcolor=0x00e0e0e0;// 白色 break;} for(k=0;k<240;k++)for(j=i*32;j

5.7 实验结果总结

本次实验由于坐标设定的问题并没有成功实现触摸痕迹的显示，但在测试过程中，在触摸屏上点击或移动时会在超级终端上有显示。

5.8 心得体会

虽然本次实验不太成功实现，但对LCD屏幕和触摸屏的工作原理有了进一步的了解，更好的掌握了LCD显示原理及显示驱动的嵌入式系统编程实现方法。

6.实验六

6.1 实验名称

ucos-II裁剪实验

6.2 实验目的 掌握μcos-II裁剪的基本原理与嵌入式编程实现方法；学习如何根据具体情况对μcos-II操作系统进行裁剪，从而得到即满足需要，又非常紧凑的应用软件系统。

6.3 实验环境

（1）ADS1.2开发环境

（2）博创UP-NETARM3000 嵌入式开发平台（3）PC（4）串口线

6.4 实验内容及要求

（1）通过对μcos-II配置文件(OS_CFG.H)中相关的配置常量进行设置，实现对μcos-II的裁剪

（2）给出裁剪的详细过程与裁剪结果说明，并生成裁剪后的操作系统文件。

6.5 实验设计与实验步骤

（1）新建工程，将ucosII移植的文件添加到工程中。

（2）编辑os_cfg.h头文件。

（3）将裁减后的系统所需用到的功能宏定义配置常量置为1，实现系统的裁减。（4）编译生成新的ucosII系统。

6.6 实验过程与分析

（1）配置功能常量，将裁剪后的系统需要用到的功能配置常量设为1（2）裁减信号量数据（3）配置数据结构

OS_MAX_TASKS，若程序中用到了三个任务，则该值的最小值为3 OS_LOWEST_PRIO设置程序中最低任务的优先级

OS_TASK_IDLE_STK_SIZE设置UC/OS操作系统中空闲任务堆栈的容量 OS_TASK_STAT_STK_SIZE设定统计任务的任务堆栈容量

6.7 实验结果总结

通过本次实验，裁减了系统，修改了某些数据结构相关的常量，节省了内存空间

6.8 心得体会

通过本次实验主要学习到了如何根据具体情况对μcos-II操作系统进行裁剪，从而得到即满足需要，又非常紧凑的应用软件系统。

7.实验七

7.1 实验名称

ucos-II移植实验

7.2 实验目的

了解µC/OS-II 内核的主要结构，掌握ARM的C语言和汇编语言的编程方法；了解ARM7处理器结构；掌握将µC/OS-II 内核移植到ARM 7 处理器上的基本原理与嵌入式编程实现方法

7.3 实验环境

（1）ADS1.2开发环境

（2）博创UP-NETARM3000 嵌入式开发平台（3）PC（4）串口线

7.4 实验内容及要求

(1)将µC/OS-II 内核移植到ARM7 微处理器S3C44B0上。(2)编写两个简单任务，在超级终端上观察两个任务的切换。

7.5 实验设计与实验步骤

(1)新建工程

(2)该实验的文件分为两类，其一是 STARTUP目录下的系统初始化、配置等文件，其二是uCOS-II 的全部源码，arch 目录下的3 个文件是和处理器架构相关的3．定义驱动函数(tchscr.c)(3)设置os_cpu.h 中与处理器和编译器相关的代码(4)用C 语言编写6 个操作系统相关的函数(5)用汇编语言编写4 个与处理器相关的函数

(6)编写一个简单的多任务程序来测试一下移植是否成功(7)编译并下载移植后的uCOS-II

7.6 实验过程与分析

(1)首先需要对相关寄存器做详细的设定(2)用汇编语言编写与处理器相关的函数(3)用分时的方法同时运行两个任务

OS_STK TaskName_Stack[STACKSIZE]={0, };//任务堆栈 void TaskName(void *Id);//任务函数

#define TaskName_Prio N //任务优先级

在main()函数中调用OSStart()函数之前用下列语句创建任务： OSTaskCreate(TaskName,(void*)0,(OS_STK*)&TaskName_Stack[STACKSIZE-1], TaskName_Prio);OSTaskCreate()函数的原型是：

INT8U OSTaskCreate(void(*task)(void *pd), void *p_arg, OS_STK *ptos, INT8U prio);(4)编写任务函数

7.7 实验结果总结

通过实验达到了ucosII系统移植的目的，并编写了一个简单的多任务程序，分时运行。

7.8 心得体会

通过本次实验了解了µC/OS-II 内核的主要结构，掌握了ARM的C语言和汇编语言的编程方法。

8.实验八

8.1 实验名称

各接口模块相互衔接综合实验

8.2 实验目的

（1）回顾串口、键盘、LED接口、A/D、电机转动、定时器中断、LCD接口及触摸屏驱动控制等接口模块驱动设计及开发方法

（2）综合应用以上全部或者部分模块，实现一个嵌入式综合应用系统，要求至少用到8个模块中的5个

8.3 实验环境

（1）ADS1.2开发环境

（2）博创UP-NETARM3000 嵌入式开发平台（3）PC（4）串口线

8.4 实验内容及要求

（1）综合应用串口、键盘、LED接口、A/D、电机转动、定时器中断、LCD接口及触摸屏驱动控制等全部或者部分模块（2）实现一个嵌入式综合应用系统，要求至少用到8个模块中的5个，尽量使综合应用系统具备合理的功能。

8.5 实验设计与实验步骤

（1）运行ADS1.2开发环境（2）新建工程文件

（3）将综合实验中用到的文件放到这个工程文件中（4）下载编译好的文件到嵌入式控制器中运行

8.6 实验过程与分析

（1）本次实验设计主要是通过中断来实现，设定了flag=1,2,3,4,5,6六个标志位，对应不同的键值来实现功能的切换

（2）通过num/lock键来控制直流电机（3）通过“/”键来控制步进电机

（4）通过“*”键来控制屏输出“hello world”（5）通过“+”键来实现LED灯的计时

（6）通过“DEL”键来实现清屏和LED灯的清除

（7）通过“enter”键来进入到键值控制LED显示的功能

8.7 实验结果总结

实验最终能实现5个功能的切换，但不足的是未涉及到触摸屏的设计，并且最后的键值控制LED灯不能实现正常的中断跳转。

8.8 心得体会

通过本次综合性的实验来综合之前做的串口、键盘、LED接口、A/D、电机转动、定时器中断、LCD接口及触摸屏驱动控制实验，回顾了之前的知识，对整体的运用有了进一步的了解，但是实验结果仍有很多的不足，需要改进。

9.实验总结与心得体会

7.嵌入式系统课程建设 篇七

物联网是在计算机互联网的基础上, 利用RFID、无线数据通信等技术, 构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”。在这个网络中, 物品能够彼此进行“交流”, 而无需人的干预。物联网是继计算机、互联网和移动通信之后的又一次信息产业的革命性发展。物联网被正式列为国家重点发展的战略性新兴产业之一。在国家大力推动工业化与信息化两化融合的大背景下, 物联网会是工业乃至更多行业信息化过程中一个比较现实的突破口, 是一个未来新兴产业。应这种社会需求, 2010年初教育部下达了高校设置物联网专业申报通知, 众多高校争相申报。三峡大学计算机科学与技术专业开设了物联网工程方向, 以培养能够系统地掌握物联网相关理论、方法和技能, 具备通信技术、网络技术、传感技术等信息领域专业知识的高级工程技术人才。但是作为一个新兴的课程体系, 教学内容选择、实践环节组织等问题依然处于探索阶段。三峡大学将《嵌入式操作系统》[1]作为一门专业基础课程被列入该专业方向必修课程, 和传统操作系统课程相比, 嵌入式操作系统有自己的特点, 尤其是实践环节, 本文就《嵌入式操作系统》课程实践教学部分进行研究。

1《嵌入式操作系统》教学存在的问题

首先, 《嵌入式操作系统》是近年才出现的课程, 可参考和借鉴的资料不多, 各个学校都在探索一种适合该课程的教学模式。

其次, 嵌入式系统是个综合性很强的系统, 它涵盖计算机、通信、网络、RFID等各方面的技术, 那么, 作为嵌入式系统开发和执行平台的操作系统也要体现这方面的特征, 而如何体现尚有待进一步探索。

再次, 需要更多的经费投入, 实验的开设往往不是一台PC机器就可以解决的。

2《嵌入式操作系统》实践教学内容的选定

《嵌入式操作系统》同一般操作系统课程相比有很多独特之处。一般操作系统都以PC机操作系统为平台, 内容包括进程管理、存储管理、设备管理以及文件系统等内容。嵌入式操作系统作为嵌入式软件开发平台, 最终要和应用软件一起固化在某种设备里, 因此, 嵌入式操作系统应该是易于裁剪和配置[2]的。如果这种设备要联网使用, 还需具备网络功能, 有的还需要特殊的文件系统, 而且在进程和内存管理方面也不能过于复杂, 在开设实验课程时要考虑这些因素。鉴于以上分析, 实践教学内容可从4个方面考虑:

(1) 模拟类实验。主要是通过编写程序模拟嵌入式操作系统的一些算法。嵌入式操作系统和PC操作系统相比有很多不同之处:嵌入式操作系统要适应多种处理器、可裁剪、轻量型、实时可靠、可固化。因此, 嵌入式操作系统在进程管理、内存管理、文件系统、设备管理等方面有独特算法, 可以开设实验编写程序模拟这类算法。此类实验通常作为课内实验与理论课同步进行, 用于验证理论, 属于验证型实验。

(2) 分析裁剪类实验。主要利用免费操作系统, 如linux、minix、ucos/Ⅱ等。先分析这些系统内核, 再做适当裁剪或增加或替换。由于这类实验需要编译内核, 所需时间比较长, 可以作为课外选修的实验。

(3) 应用型实验。通过系统调用来完成一些应用, 这类实验可以是验证性的, 也可以是设计类的。可以根据具体的应用, 设计一个实验题目, 让学生在理论和验证性实验的基础上进一步扩展。

(4) 设计型实验。主要是设计一个小型的操作系统, 这类实验难度较高, 可以作为课程设计类实验。

三峡大学物联网方向的课内实验[1]主要是配合理论课内容而开设, 总共8个实验, 一个验证性实验, 7个设计性实验, 实验内容如表1所示。

在课内实验的基础上, 再配以课外实验[1], 可以提高学生的综合开发能力, 课外实验可以采用项目方式进行。课内实验在虚拟机上完成, 课外实验可以在基于ARM芯片的实时系统上开发;课内实验要求独立完成, 课外实验可以以小组为单位完成。课外实验内容如表2所示。

3 教学环境与教学方式

3.1 教学环境

首先, 操作系统的选择。嵌入式操作系统种类比较多, 要根据先行课程和学生的层次选择不同的操作系统。对于有操作系统背景知识的学生, 可以采用较为复杂的系统, 如linux;而对于没有操作系统背景的学生, 可以选择简单的操作系统, 例如UCOS/Ⅱ。

其次, 开发工具的选择。嵌入式软件开发需要交叉编译和交叉链接。交叉编译器的主要功能是将主机上编写的源程序编译成可以在目标机上运行的代码。教学环境可以是仿真环境[2]或者是真实环境。仿真环境有嵌入式软件集成开发环境, 例如lambdaTOOL, 这个集成开发工具可以支持多种嵌入式操作系统, 如linux或者ucos等操作系统, 也支持32位的嵌入式处理器。该工具有面向教学的免费版本, 利用这种工具进行实践教学的好处就是有一台PC机器即可, 在实践教学经费缺乏的情况下是一种比较好的选择, 对于初学者来说也是一款很方便的工具。

真实环境除了PC机器之外还需要开发板, 在PC机器上编译、开发板上执行, 这种环境可以锻炼学生的动手能力。真实环境开发工具和开发板有关联, 这类开发工具一般有与相关开发板芯片配套的开发环境, 可以针对这种开发环境设计实验内容。

3.2 教学方法

过去常用的教学方式是配合理论教学开设课内实验, 这类实验课时有限, 每个实验偏重某个知识点, 实验内容事先设定好, 学生在开发板上一个一个地验证。这类实验缺乏系统性, 做完后, 学生缺乏完整概念, 而且, 这种按照指导书按部就班完成实验的方式, 也缺乏创造性。对于《嵌入式操作系统》这门课程, 单一地采用这种方式并不合适。

《嵌入式操作系统》实践教学可以采用多种方式, 如课内课外实验相结合、验证性实验和设计性实验相结合等。课内实验开设应用型且学生在短时间内容易接受的实验, 这类实验用于训练学生的基本技能。课外实验通过课程设计、大型作业等方式, 要求学生开发一个小型的系统或对已有系统进行裁剪或修改。课外实验在时间上没有课内实验的限制, 可以开设综合性的实验。此外, 还可以采用项目驱动式教学, 如果有这个条件, 可以让学生参与一些项目的开发, 将科研与教学结合起来。

教学手段可以采用多媒体教学与网络辅助教学相结合的方式, 多媒体教学用于面授, 网络用于课外自学。《嵌入式操作系统》课程需要较强的理论知识, 更需要在实践环节加强训练。多媒体教学可以作为实践教学环节的准备, 形象、生动地将一些抽象的概念具体化, 让学生有一个感性的认识, 模拟一些在使用操作系统时看不见的过程, 加深学生对知识的理解。

网络教学手段能够弥补课程教学的不足。可以充分利用现有的校园网资源开发一个网上答疑系统, 学生与学生、学生与教师之间可以随时“交谈”, 改变以教师为主的教学方式, 转向以学生为主的教学方式。也可以尝试大规模网络开放课程 (Massive Open Online Courses) , 这是一种依托互联网的教学模式, 与传统的教学模式有很大差别, 它在线提供课程教学的全过程, 包括微证书的管理, 是一种新型的适合高校教育的模式。在这种模式下, 教室成为学习会所, 教师在“云”端授课, 可以不拘泥于场所、时间等因素, 甚至可以让学生自行选取学习的内容。这个正好与《嵌入式操作系统》课程内容相吻合, 因为嵌入式系统所涉及的领域十分广泛, 在做教学计划时, 将方向定在什么领域也十分困难, 可以让学生自行根据爱好和市场需求制定学习模块, 利用开放课堂进行学习。目前, 全球比较成规模的MOOCs三大平台是Coursera、Udacity、edX, 可以依托这些平台, 建设《嵌入式操作系统》课程资源。

4 教材

目前, 《嵌入式操作系统》实践系列的教材还不多见, 笔者推荐《嵌入式实时操作系统及应用开发》配套的实验方案[2]。该方案有两套, 一套是利用仿真系统开发实验, 工具是利用免费的开发环境Lambdatool, 另一套是利用某种嵌入式微处理器开发的嵌入式软件交叉开发实验系统, 也可以自行编写。

5 考核方式

《嵌入式操作系统》课程教学考核方式应该多样化。传统的考核方式一般是学生按照事先设定的内容完成实验, 然后提交实验报告, 教师依据报告的内容给予成绩评定。《嵌入式操作系统》是一门综合性和实践性比较强的课程, 用通常的机考、笔试等方式, 要求在限定的短时间内完成考核存在一定的难度, 因此考核方式应该多样化。将考核与教学方法相结合, 对于课内实验, 要求在固定时间内完成命题, 这类命题一般为设计验证性的实验和难度偏低的内容;对于课外实验, 考核命题可以由教师指定范围, 学生自己拟定题目的方式。对于参与项目的学生, 可以由项目负责人给予成绩评定。考核过程采用答辩和文字描述相结合的方式, 学生提交实验报告或者设计报告, 教师通过提问的方式来考核学生完成报告的程度。考核的最终成绩可以由以上3个方面来进行综合评定。

6 结语

高校教育必须面向市场, 不断地进行教学改革, 提高教学质量。计算机专业更是一个较前沿的专业, 新的概念和技术不断出现, 《嵌入式操作系统》就是在物联网的新形式下开设的一门课程。鉴于嵌入式设计将操作系统和应用软件一体化的特点, 《嵌入式操作系统》实践教学更要加快研究步伐, 不断探索, 实验内容通常每学年做一些修订, 三年左右做一次较大修订。只有不断地改革《嵌入式操作系统》课程的实践教学环节, 才能更好地培养动手能力强的学生, 以适应物联网市场的人才需求。

参考文献

[1]张莉莉.嵌入式操作系统课程教学探讨[J].软件导刊, 2012 (12) :190-191.

8.嵌入式系统课程建设 篇八

【关键词】Cortex-M3;?C/OS-II;嵌入式系统开发与应用;本科教学

1.引言

ARM是目前嵌入式领域应用最广泛的RISC微处理器，它以低成本、低功耗、高性能等优点占据了嵌入式系统应用领域的领先地位。当前ARM系列的处理器有ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10、ARM11等多个产品。Cortex-M3内核是ARM公司于2006年推出的一款高性能处理器内核，是ARM新型V7指令集结构系列的微控制器版本，可用于企业应用、汽车系统、家庭网络和无线技术等领域。其主要特点是：

（1）功耗低;

（2）内核的门数少，具有优异的性价比;

（3）中断延时短;

（4）调试成本低;

（5）具有嵌套向量中断控制器（NVIC），与处理器内核紧密结合实现低延迟的中断处理;

（6）具有可裁减的存储器保护单元（MPU），用于对存储器进行保护。

Cortex-M3内核的处理器本身的资源不是特别复杂，特别适合高等院校本科生对ARM的体系结构学习，可移植小型开源操作系统UCOS-II，能加深学生对嵌入式操作系统认识。

2.Cortex-M3+?C/OS-II嵌入式系统开发与应用教学内容

《Cortex-M3+?C/OS-II嵌入式系统开发与应用》课程是电子信息类的一门专业课。该课程的主要任务是：通过本课程的学习，使学生对嵌入式系统原理与技术有系统的、全面的了解;掌握嵌入式处理器的概念、组成和体系结构特点;通过对?C/OS-II详细剖析，掌握RTOS实时操作的原理，对其内核结构、任务调度等有深入的了解，培养嵌入式系统的设计和开发应用能力。

通过学习本课程后，应达到下列基本要求：

（1）具有一定的计算机体系结构、操作系统、接口与通信等专业基础理论知识;

（2）熟悉基于Cortex-M3架构的微处理器体系结构及应用特点，用?C/OS-II进行应用开发的技术点;

（3）了解LCD、UART、IIS、I2C等常用外设的设计和开发，为实际应用开发打下基础。

3.Cortex-M3+?C/OS-II嵌入式系统开发与应用教学的难点

学习嵌入式的重点和难点关键在操作系统，如果没有掌握操作系统，笔者认为很难把握一个嵌入式系统。即使在做嵌入式开发中，作应有层的开发几乎可以不知道操作系统也可以开发，那是浮在表面的，很难深入和提高自己的层次。选择μc/os-II这样的小型操作系统，对本科教学最为合适。本课程教学的难点在于：

（1）Cortex-M3指令集

ARM7、ARM9内核都支持有ARM指令集和Thumb指令集，目前的Cortex-M3内核是Thumb-2指令集。了解Thumb-2指令集，可以更深层次的理解Cortex-M3的启动过程。

（2）μc/os-II操作系统

实时操作系统μC/OS-II是一个基于优先级的抢占式实时内核，程序可读性强，移植性好，代码固定，可裁剪，非常灵活。至今，从8位到64位，μC/OS-II已在超过40种不同架构的微处理器上运行。μC/OS-II的主要特点有：是优先级可剥夺的实时多任务操作系统;可处理和调度56个用户任务，任务的优先级可以动态调整;提供任务间通信、同步使用的信号量、邮箱和消息队列;具有良好的可裁剪性，可尽量减小系统的ROM和RAM大小。

（3）寄存器配置

Cortex-M3系列微处理器，可以有众多的片内外设。不同的需求有不同的配置，它的寄存器配置是学习中的重点与难点。

4.Cortex-M3+?C/OS-II嵌入式系统开发与应用教学与实验方法

首先改善教学方法。考虑到目前的本科课程门类已大为增加，任何一门非公共课的学时都不会很多。显然，突出要点才能更有效。建议这门课可安排32学时理论课，另加16学时实验课。这就要求主要以引导性教学为主。例如对嵌入式系统的教学就不能像C或汇编语言那样逐条语句讲授，而是应结合具体实例讲解寄存器配置与片内外设接口。

其次是注重教学实践性。本课程具有很强的实践性。针对性强的实验应该是教学的重要环节，嵌入式系统实验更应注重实验质量，而决非仅使用ARM开发软件。先熟悉开发环境，但这并非嵌入式系统实验的关键。因为ST公司对Cortex-M3的大力开发，有很多库文件，给开发者带来很大的便利。如全国大学生电子设计竞赛时间短，编程量大，程序结构让参赛者陷入困境，选择Cortex-M3的系统可以加快开发速度。因此，嵌入式系统课程的实验，除了必须完成的基础性项目外，引导学生完成一些传统单片机不能实现的内容，从而突出Cortex-M3系统设计的优势。例如TFT LCD显示+触摸屏，重点在人机界面;UART、PS/2或USB接口，关注通信协议与寄存器配置;μC/OS-II应用突出了实时操作系统的多任务操作实现等。在这些实践过程中，会使学生发现，诸如ISP下载方式、ARM指令与寄存器等本身都成了配角，而唯有更高质地完成实验项目而不懈追求的设计能动性和创造性成了主角，从而有效提高这门以培养工程实践能力为主的教学效果。

再次就是注重实用。教学内容上，在讲清内容的同时，对每部分内容均需安排有针对性的教学实验。对设置的大部分的实验除给出详细的实验目的、实验原理、实验思考题和实验报告要求外，还应包含3种实验项目，即：基础实验项目是与该部分内容相关的接口实验，对于该部分实验，学生只须将提供的程序输入到计算机，并按要求进行编译通过，并在实验系统上实现即可;功能实验项目是在上一实验基础上进一步发挥性实验;系统实验项目属于自主设计或创新性质的实验。这样，学生就可以循序渐进进行多层次的实验项目。

最后，注重系统调试。一般认为嵌入式系统技术难点和学习费时的根源在于存储器配置。对此，根据电子类专业的特点，教师需放弃流行的ARM的教学模式，放弃常规的教学思路，以ARM体系结构为基点，从实例介绍中引出寄存器配置内容，通过少数几个简单、直观、典型的实例将寄存器配置中最核心、最基本的内容解释清楚，使学生在很短的时间内就能有效地把握片上外设的配置，而不必花费大量的时间去“系统地”学习ARM指令与接口内容。要求教师从时间中抓效益，从效益中提高学生学习与研究能力的培养。

总之，高校教师需力争在不增加课时的情况下，保持嵌入式系统教学内容的系统性和完整性，使学生通过大量寄存器配置，掌握嵌入式系统开发方法。通过接口实验，初步掌握ARM技术最基本的内容。同时通过向几个典型实用示例的设计练习，使学生在只有微处理器基础知识的条件下即能迅速学会使用Cortex-M3库文件编程的设计方法和学会利用μc/os-II完成较复杂系统的多任务设计实验真正达到培养创新型人才培养的目的。

参考文献

[1]陈瑶等.Cortex-M3 +μC/OS-II嵌入式系统开发入门与应用[M].人民邮电出版社，2010.

[2]李宁.基于MDK的STM32处理器开发与应用[M].北京航空航天大学出版社，2008.

[3]李宁.ARM开发工具RealView MDK使用入门编著[M].北京航空航天大学出版社，2008.

[4]ARM Limited.Cortex-M3 Technical Reference Manual.2005.

本文获2012年上海理工大学重点课程建设基金资助（NO：20090702）。