來源：單片機(jī)及嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用  作者：天津大學(xué) 段風(fēng)云

目前，嵌入式技術(shù)和嵌入式產(chǎn)品已經(jīng)滲透到工業(yè)控制系統(tǒng)、信息家電、通信設(shè)備、儀器儀表、軍事技術(shù)以及人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾�領(lǐng)域。由于社會對掌握嵌入式技術(shù)人才的大量需求，使得嵌入式軟硬件工程師成為未來幾年內(nèi)最為熱門的職業(yè)之一。因此，作為對新技術(shù)研究和探索最活躍的群體一高等院校，如何接受嵌人式技術(shù)帶來的挑戰(zhàn)，盡快開設(shè)嵌入式系統(tǒng)的相關(guān)理論與實驗課程，并通過對其研究、探討與實踐，逐漸形成較規(guī)范的教學(xué)體系已成為一個重要的研究課題。

為了使我校培養(yǎng)的學(xué)生適應(yīng)社會需要，掌握最新的知識結(jié)構(gòu)，我校于2004年新增設(shè)了嵌入式系統(tǒng)理論與實驗課程。兩年來，通過對這門課程的探討與實踐，取得了良好的教學(xué)效果。

1 嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的特點
本校開設(shè)的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)課程主要是針對目前流行的基于ARM架構(gòu)的嵌入式微處理器與源碼公開的實時操作系統(tǒng)，選擇μC／OS～I(xiàn)I進(jìn)行詳細(xì)剖析，并結(jié)合具體的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)實驗，使學(xué)生能夠熟練掌握嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)方法。在教學(xué)過程中，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為認(rèn)知的主體，通過學(xué)生的“感受”產(chǎn)生問題，在教師的引導(dǎo)下“理解”產(chǎn)生問題的本質(zhì)，學(xué)生在實踐過程中學(xué)習(xí)理論知識、掌握操作技能，并將理論和實踐結(jié)合在一起，從而大大激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，增加了學(xué)生的創(chuàng)新意識。嵌入式系統(tǒng)教學(xué)主要體現(xiàn)以下3個特點：

①基礎(chǔ)性。嵌入式系統(tǒng)技術(shù)涉及多個專業(yè)。如計算機(jī)工程、軟件工程、工業(yè)自動控制、機(jī)電工程、精密儀器和電子工程等，嵌入式技術(shù)與各個專業(yè)相互滲透融合，將逐漸形成新的學(xué)科研究方向，因此，嵌入式系統(tǒng)可作為上述各專業(yè)的基礎(chǔ)平臺課，以強(qiáng)化專業(yè)基礎(chǔ)知識。

②綜合性。嵌入式系統(tǒng)是軟件和硬件設(shè)計的完美結(jié)合。它涉及電子信息、計算機(jī)、自動控制等諸多專業(yè)相關(guān)課程的內(nèi)容，如C語言、微機(jī)原理、單片機(jī)設(shè)計和操作系統(tǒng)等課程，有很強(qiáng)的綜合性，因此，可以有效地對學(xué)生進(jìn)行綜合能力的培養(yǎng)。

③實踐性。嵌入式系統(tǒng)是理論與實踐結(jié)合密切的課程。實驗是嵌入式系統(tǒng)課程的重要組成部分，缺乏實驗的嵌入式系統(tǒng)課程學(xué)習(xí)是紙上談兵，因此，學(xué)生必須通過大量的實驗和實踐環(huán)節(jié)，來加深對嵌入式系統(tǒng)理論知識的理解。

2 實驗教學(xué)體系的建立
為培養(yǎng)學(xué)生的實際應(yīng)用能力與刨新能力，以達(dá)到“學(xué)習(xí)嵌入式，使用嵌入式”的實驗教學(xué)目的和作用，我校建立了“基礎(chǔ)型一綜合設(shè)計型一研究型”三層次的嵌入式系統(tǒng)實驗教學(xué)體系，并根據(jù)課程的特點，采取開放式實驗教學(xué)的思路和方法。

(1)第一層次基礎(chǔ)型實驗
這部分實驗采用理論授課與動手實驗相結(jié)合的方式，讓學(xué)生了解開發(fā)環(huán)境和開發(fā)流程，掌握實驗開發(fā)工具的使用方法，熟悉軟件編程環(huán)境，根據(jù)實驗指導(dǎo)書的內(nèi)容進(jìn)行實驗的調(diào)試，讀懂實驗源程序和程序的運(yùn)行過程，并能進(jìn)行修改、組合和補(bǔ)充應(yīng)用編程。

(2)第二層次綜合設(shè)計型實驗
這部分實驗是在基礎(chǔ)型、驗證型實驗的基礎(chǔ)上，綜合整個課程的知識，盡可能多地利用實驗系統(tǒng)上的資源，構(gòu)造一個具有實際意義的嵌人式應(yīng)用系統(tǒng)，即做一個較為復(fù)雜的綜合實驗。

(3)第三層次研究型實驗
這部分實驗是提供給基礎(chǔ)較好的學(xué)生深入學(xué)習(xí)的，目的是使他們能夠更深入的掌握嵌入式系統(tǒng)的理論知識，并有更多的實踐機(jī)會進(jìn)行綜合課題的設(shè)計，從而培養(yǎng)學(xué)生的科研能力、創(chuàng)新能力和工程實踐能力。

3 實驗教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置與實踐
3．1 實驗內(nèi)容的設(shè)置
嵌入式系統(tǒng)的實驗教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置旨在使學(xué)生通過實際操作掌握嵌入式系統(tǒng)基本、實用的設(shè)計與開發(fā)技能。實驗中心于2003年建立了嵌入式系統(tǒng)實驗室，并配置了ARM嵌入式實驗教學(xué)平臺、PC機(jī)、ARM JTAG實時仿真器等。實驗教學(xué)平臺分為兩部分：一部分為核心板，它提供了MC9328MXl系統(tǒng)的最小系統(tǒng)、音頻接口及擴(kuò)展連接線等模塊；另一部分為擴(kuò)展板，它提供了用來完成各項不同實驗的功能模塊。實驗教學(xué)系統(tǒng)主要目的是為32位CPU及嵌入式操作系統(tǒng)的使用者提供一個強(qiáng)大的硬件功能平臺，并且移植目前最為流行的實時、開放源碼的μC／OS-II操作系統(tǒng)。實驗教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時分配如表1所列。

3.2 實驗教學(xué)體系的實踐
在實際教學(xué)中，我校的做法是理論教學(xué)方面?zhèn)戎赜谇度胧讲僮飨到y(tǒng)原理的學(xué)習(xí)和嵌入式應(yīng)用軟件的開發(fā)方法；實驗教學(xué)方面基于上述三層實驗教學(xué)體系。
①基礎(chǔ)型實驗采用理論授課與動手實驗驗證相結(jié)合的方式，要求學(xué)生獨立完成基礎(chǔ)知識和基本技能實驗。指導(dǎo)教師在每次實驗結(jié)束后或在整個實驗過程中檢查實驗的結(jié)果。檢查結(jié)果及實驗報告的考核成績占整個課程成績的10％。
②綜合型實驗由指導(dǎo)教師指定幾個設(shè)計課題或讓學(xué)生自由選擇自己感