嵌入式系统教学模式探讨

3.2 嵌入式系统的专业化分工

　　嵌入式系统教学需要前期开设的基础课有：模拟电路和数字电路、微机原理或计算机组成原理、计算机接口技术、操作系统、C语言程序设计。嵌入式系统支柱学科有：微电子学科、计算机学科、电子技术学科及对象学科。微电子学科、计算机学科、电子技术学科为嵌入式应用构筑各种类型的应用平台，不介入嵌入式系统的具体应用；对象学科一定要在嵌入式系统应用平台的基础上，实现嵌入式系统在本学科领域的产品化应用，不必介入嵌入式系统的平台构建。操作系统的构建应该定位在计算机学科领域。在对象领域中，操作系统被视为工具，只需了解操作系统与应用界面。基于此，各个专业的嵌入式系统教学应有所侧重，不能千篇一律；只有把国内的嵌入式应用推动起来，培养的学生才能好找工作。这样看来，本科教学中，电子技术专业应侧重讲接口技术和驱动程序设计，非电类的对象应用专业应侧重单片机接口和C语言编程技术，计算机专业应侧重GUI应用和驱动程序。至于操作系统移植，并非一般教学内容，应安排在本科毕业设计或研究生阶段教学。实际教学能做到“师傅领进门，修行在个人”即可，主要是培养学生对嵌入式系统的兴趣，而不能因涉及面太广、难度太大而把学生们吓跑。各高校嵌入式系统课多为选修课，学时有限，规划主要的教学内容和实验内容侧重点是教师的首要任务。

　　3.3 加强嵌入式系统的实践能力

　　笔者“嵌入式系统”选修课围绕ARM和Linux，按照验证性实验、综合性实验和创新性实验等3个层次逐渐培养学生开发应用程序和驱动程序的能力。实验教学中心采购了多种实验箱。针对实验设备的多样性，采用驱动程序屏蔽的方法，给学生提供一致的应用程序编程接口，利用实验设备共性的部分开设基础的验证性实验。同时，针对各种外设开发出各种实验样例程序，如液晶屏、触摸屏、小键盘和摄像头等，由学生自由组合成综合性实验。对于实验设备选配件以及未开发的部分，允许学生自主命题，申请器件进行创新性设计。这已经不是课内的内容，而是作为对嵌入式系统感兴趣的学生的课外科技活动。基于GTK+图形库的开源LiPS手机平台被移植到实验箱上。手机是未来的电脑，三大Linux手机标准联盟正推动着基于Linux的手机开发。鼓励大三和大四学生选修嵌入式系统课，侧重图片显示、触摸屏和视频采集的内容，通过开源手机平台等提高学生对硬件类课程的兴趣。上课和开设实验更多是为了发现对嵌入式系统感兴趣的学生，嵌入式系统课程不是普及教育，而是精英教育。光学课本，没有长时间的动手实践，根本不行。回想接触嵌入式Linux之初，买遍了市面上嵌入式Linux的书也没有找到一个模块化驱动程序的开发样例，最后不得不求助在Freescale公司工作的学生。从只会画单色圆的实验设备做起到积累大量实验样例，深深感到只把Linux移植到具体的板子远远满足不了嵌入式Linux应用的要求，应用程序和驱动程序开发才是嵌入式系统开发的关键。只有把嵌入式Linux的应用推动起来，国内高端嵌入式应用才能健康发展。现在更缺少嵌入式软件人才，希望培养学生对嵌入式系统的兴趣，更多地侧重多媒体、人机交互和GUI的程序设计。

　　因实验箱厂商的支持有限，倡议成立嵌入式系统教学联盟，寻找提供交流的平台。按照各个专业的特点设计实验样例，能有自己的OS和GUI。希望不久的将来在国内能看到大量基于Linux的产品，学生们也能更好找工作。

　　3.4 重视开发环境的教学

　　2008年5～7月，ARM公司举办“微控制器市场创新研讨会”。会议的主题内容是：ARM MCU市场和技术发展趋势、各半导体厂商基于ARM的MCU产品及技术方案和针对ARM MCU的开发工具解决方案。ARM公司合作伙伴Atmel、Luminary、NXP和ST公司及其代理商介绍自己的MCU并展示开发板。

　　ARM公司推出的CortexM核专门针对微控制器市场。ARM公司收购德国Keil公司并投资英蓓特公司，推出中国版的RealView MDK开发平台。这样原用8051单片机的用户可使用熟悉的开发环境过渡到ARM MCU的应用。此次会议的新理念是，用ARM来统一支离破碎的微控制器市场开发环境，以后微控制器的选型不再以8位、16位和32位来区分，而是以高、中、低档芯片来划分。因为这些微控制器都有统一的机“芯”，区别只是它们的外围部件不同和厂商的技术支持不同。这样，工具和软件都可以重复使用，不用购置各种开发工具。在整个芯片成本中CPU只占很少的部分，芯片的价格不是由CPU核来确定，再按位数来评价MCU没有意义，应按外围部件和Flash容量等来确定。Microchip公司用MIPS核推出了32位微控制器。这都显现出通用的内核、广泛的支持、一致的开发环境是未来的发展趋势，也是嵌入式系统教学的新曙光。