開放性實驗中便攜式實踐平臺的構建

摘 要 本文針對高校電子信息類學生的嵌入式系統便攜式實踐平臺的缺失，提出在開放性實驗中創建便攜式實踐平臺的思路，并給出了合理的規劃和實施途徑，提供給大學生更多的靈活實踐機會。

關鍵詞 嵌入式系統;便攜式;實踐平臺;構建

中圖分類號：G424.31文獻標識碼：A文章編號：1671-489X（2007）08－0021-02

Construction of Portable Practice Platform in Open Laboratory// Li Yaobo ， Luo Xiaoqiao

Abstract By combining the lack of portable practice platform of embedded system in college sudents majored in electronic information ， a new way is put forward in this paper that we can construct portable practice platform in our open laboratory， and this paper gives some reasonable designed layout and approach carried into execution， in order to offer college students more flexible opportunity of practice.

Key words embedded system；portability；practice platform；construction

Author address Information Technology Department of Huazhong Normal University ， Wuhan 430079

1引言

隨著信息技術的高速發展，企業對嵌入式人才的需求越來越旺盛，因此，各高校對嵌入式系統教學日益重視，配備了較為完善的臺式實驗設備。學生基本實驗項目多、耗時長、體積大的特點使得它必須放在專門的實驗室里使用，這往往帶來實驗室機位空間不夠，時間沖突的問題。如果學生希望做設計性實驗，則需要利用嵌入式實驗平臺的時間會更多，臺式實驗平臺顯然不能適應這種需要。便攜式實踐平臺的優點就是制作精巧，體積小，可以裝入書包帶著它到處移動，符合嵌入式系統隨處可用的基本特點。擁有便攜式實驗平臺，可以在實驗室以外的地方使用（如宿舍），這就大大延長了實驗時間，同時解決了實驗室工作人員不足的問題。

嵌入式系統具備硬件平臺的便攜性，軟件平臺的易配置性。針對這一特點，我校信息學院在嵌入式系統的開放性實驗基礎上，結合師資力量和學生科研活動的實際情況，配合省級和全國的電子設計大賽，正在推行更加合理的開放性實驗的方法，探索復合型人才培養的新思路。通過嵌入式系統的開放性實驗提供一個實踐創新的環境，并提供便攜式的實踐平臺，使學生邊學邊干，培養興趣，通過實踐提高對理論的感悟能力。

2便攜式基礎硬件平臺的構建

嵌入式系統或者是一個基于計算機的專用系統，或者是大型應用系統中的一部分，其硬件平臺包括處理器、存儲器設備、輸入/輸出設備和基本硬件單元，例如電源、時鐘電路和復位電路等。嵌入式處理器包含豐富的片上外設和總線接口，可擴展多種外設功能單元，如小鍵盤、LED顯示單元、LCD單元、DAC、ADC等。

嵌入式系統開放性實驗室的便攜式硬件平臺可以通過購買的方式或自主開發的方式來構建。在我們的開放性實驗中，功能各異的基本外設通過研究生的努力，都已做成模塊化的功能單元，可根據需要分模塊學習。根據處理器的不同，我們主要以下面3個典型的處理器為核心來組建便攜式實踐平臺。

2.1嵌入式微控制器系統

在8位嵌入式微控制器中，51系列單片機應用廣泛，外設接口豐富，有利于進行擴展，可考慮作為首選；16位單片機中，德州儀器 (TI) 基于超低功率 16 位 RISC 混合信號處理器MSP430推出430F22X學習套件（圖1）。430F22X學習套件以MSP430F22X4為核心芯片，其片內外設模塊豐富，學習板上已經集成了仿真調試電路，只要一根并口線連接主機和學習板，就可以輕松地進行仿真調試。該套件性價比高，適合作為16位嵌入式微控制器系統平臺的選擇。

2.2嵌入式微處理器系統

在嵌入式微處理器中，ARM架構處理器在32位嵌入式應用領域獲得了巨大的成功。嵌入式微處理器平臺應以ARM7為主，具有代表性，性價比較高。國內在嵌入式系統教育方面，廣州的一家便攜式ARM7嵌入式學習平臺EasyARM性價比較高，資料配置全，配套出版的《ARM嵌入式系統系列教程》可以幫助讀者深入淺出地學習ARM嵌入式系統。如EasyARM2200套件是集學習、實驗與開發于一體的三合一初學者快速入門套件，很適合搭建便攜式ARM平臺。

2.3嵌入式DSP處理器系統

根據DSP學習的難度和高校實驗實用性、普及性、靈活性的基本要求，可選用具有代表性的TI公司的TMS320C54xx系列DSP作為系統核心處理器來構建DSP系統。鑒于DSP系統的復雜性，應該購買成熟穩定的學習套件來組建實驗室的便攜式開發平臺。

3便攜式實踐平臺的管理與使用

為建立以培養創新能力為核心的便攜式實踐平臺，經過仔細考慮和探索，我們制定了實驗室中便攜式實踐平臺的管理原則和規定，針對實際問題，通過與學生、專業老師的溝通和調查，確立以學生為本，學生自主原則，并安排專業指導老師、研究生和學生共同管理。一方面配備幾名研究生給予指導，追蹤課題進展情況；另一方面，安排2到3名有實踐能力、責任心強、興趣濃厚的學生自主管理實驗室。參加開放性實驗的學生組建小組，根據課題論證方案，通過查詢相關的資料，獨立分析、設計，經指導老師同意，分配得到所需的模塊和器件。根據畢業設計與企業、科研項目的結合，拓寬嵌入式應用領域和資金的支持。鼓勵學生積極參與國家、省級和校級舉辦的各種電子設計競賽（圖2），在實踐中強化知識，鍛煉綜合能力，檢驗學習效果。

便攜式的實驗平臺也帶給學生更多實踐創新的機會。實驗室的嵌入式系統的最小系統和其他的外圍模塊具有可攜帶性。通過學生自主管理，可以將實驗設計模塊帶到宿舍，通過宿舍里的PC、下載線、硬件平臺搭建基礎實驗平臺，擁有更多的調試時間，實現\"將實驗室帶回家\"的學習方式。當然，這種便攜式的實踐方式也面臨著儀器設備的管理和維護問題，但通過專業老師的規范指導，能夠實現便攜式平臺的安全穩定，較好地實現了便攜式平臺的有效利用。

經過實踐發現，便攜式的實踐平臺極大地提高了學生的積極主動性，可以從硬件和軟件兩方面提高學生靈活運用所學知識，拓寬專業視野，激發創新能力，更使學生認識到理論與實踐相結合的重要性。通過開放性實驗改革的進一步深入，資金和評價體系也在逐步完善，在人才培養方面取得了可喜成果——3名小組成員在全國電子設計大賽中取得一等獎，并有3名取得省獎。

4結論

在嵌入式系統的開放性實驗中引入便攜式的實踐平臺，是我校信息學院實踐改革中新的探索，取得了良好效果。但市場上真正面向教育實驗系統的便攜式的嵌入式系統學習開發平臺很少，而且配套學習資料參差不齊，服務支持不足。今后應該大力提倡生產和使用便攜式的嵌入式實驗系統，構建便攜式的嵌入式系統實踐平臺，為高校嵌入式系統實驗教育做出貢獻。