基于嵌入式實驗平臺的系統升級和自制設備

摘 要： 本文闡述了嵌入式實驗平臺的系統升級的目的和必要性，重點介紹了平臺改進的技術路線和特色，以及改進的新穎性。

關鍵詞： 嵌入式實驗平臺 改進 自制設備

筆者從事嵌入式實驗室的管理和建設，并進行實驗教學工作三年，結合學生實驗課的動手情況、畢業設計情況、電子設計大賽情況和開放實驗情況，對實驗室現有的實驗設備和實驗平臺進行了改進。

一、該實驗教學平臺改進的目的和必要性

1.目的

廣州大學實驗中心電子信息實驗室現有的嵌入式實驗平臺是北京瑞泰公司的ICETEK-ARM9-SS2410型實驗箱，為了該設備能方便使用，能進行深入地二次開發，同時最重要的是使它能更好地滿足嵌入式實驗教學和相關畢業設計的需要，筆者在原有開發平臺基礎上進行了改進。

2.必要性

嵌入式系統設計是一門實踐性非常強的課程，如果沒有很好的實踐平臺，嵌入式系統技術很難掌握，學生的技能就得不到提高，更不能適應市場的需要。實驗室現有的ICETEK-ARM9-SS2410型實驗箱由于廠家提供的嵌入式操作系統軟件的版本比較陳舊，并且底層驅動不夠完善，同時本科生的實驗教學和畢業設計主要是在應用層進行實踐，陳舊的操作系統功能上的缺陷及沒有完備的設備驅動，在一定程度上影響了實驗教學和畢業設計。

目前，該設備能承擔機械與電氣工程學院、物理與電子工程學院，以及計算機科學與教育軟件學院的3門實驗課程和20個基礎的實驗項目，能承擔簡單地畢業設計。經改進后，該設備能承擔的基礎實驗項目增至30多個，外加10多個綜合性設計性實驗項目，更重要的是能承擔至少20個以上的具有創新性的畢業設計課題。

而且據統計，電子信息樓的嵌入式系統室自從2005年購買該設備以來，作為實驗教學室的嵌入式實驗室的人機時累計達到2460，它承擔的畢業設計人數累計達到63人，開放實驗的人機時達到3250，每年寒暑假都有10多名學生借嵌入式實驗箱到電子樓507進行嵌入式開放實驗或者挑戰杯項目的研究。該設備的使用率非常高。

基于以上原因，優化和完善該設備是非常有必要的。于是筆者在ICETEK-ARM9-SS2410型實驗箱基礎上為學生搭建一個更優良的實驗平臺，這樣能更全面地培養他們的實踐能力，提高其創新能力和解決實際問題的能力。

二、平臺改進的技術路線和特色

1.技術路線

嵌入式操作系統是嵌入式系統的靈魂，嵌入式系統之所以發展如此迅猛，與嵌入式操作系統不無關系。經過市場調研，嵌入式Linux系統是目前市場上最流行，以及應用最多的嵌入式操作系統，同時，它又是一款開放源代碼的系統，非常利于學生學習與實踐，而且具有功能強大、設計完善等特點。目前正在開發的嵌入式系統中，49%的項目選擇Linux作為嵌入式操作系統。為了滿足學生學習的需要，以及使學生在實驗課上或者設計中學到的知識能真正滿足市場需求，本項目選用了嵌入式Linux作為底層平臺的研究對象。

廠家提供的是ICETEK-ARM9-SS2410型實驗箱配備嵌入式Linux操作系統，但僅僅是基于嵌入式Linux2.4內核的系統。而目前嵌入式Linux內核的版本已經升級到2.6.27。Linux2.6版本的系統比Linux2.4完善了很多，比如2.6版本的系統在穩定性方面有很大的提高，性能方面也得到很大的改進（即采用了新的調度算法，采用新的內核搶占模式，I/O性能得到改進，實現了快速用戶空間互斥，等等），而且支持即插即用（pnp）設備，在網絡方面還支持現在流行的IPV6，等等。

不同于PC機上的系統升級，任何操作系統的版本都支持x86PC機，而嵌入式系統是需要針對特定的硬件定制的。

2.特色

整個系統都是筆者根據學生實踐的特別需要而定制的，單純地購買實驗箱并不能完全滿足實驗項目和畢業設計的需要，這就是該自制設備項目的特色所在。

三、改進的新穎性，技術和性能與國際、國內或地區相比是否領先

本設備是根據學生的實驗和畢業設計需要，基于嵌入式Linux2.6內核，自研開發的一個嵌入式底層平臺，它使學生在該平臺上能進行多個創新性實驗，并在畢業設計中進行二次開發利用。目前國內僅有少量的公司能提供定制的系統服務，但是收費昂貴。

四、結語

該設備承擔了機械與電氣工程學院、物理與電子工程學院及計算機科學與教育軟件學院重要的嵌入式系統方面的專業技術實驗課程，同時還承擔了以上三個學院大量的畢業設計課題。但其實驗箱配套的系統軟件過于陳舊，其硬件驅動不夠完善，該設備的擴展實驗現在也不能進行。這在一定程度上影響了實驗課程的教學，以及畢業設計。本自制設備能緊密結合教學需求、有針對性地對該實驗箱的配套進行一些改進，無疑更有利于教學、畢業設計和科研項目的展開。

參考文獻：

［1］李振鍵，席巧娟，蘇家芬，彭紹春，仲崇娟.開展自制(改制)教學儀器設備，提高實驗室綜合效益［J］.實驗技術與管理，1999，(03).

［2］李清虎.開展儀器設備研制，提高實驗室水平［J］.實驗技術與管理，1999，(06).

［3］應安明，王桂玲，劉桂濤.自制實驗儀器設備在教學中的使用［J］.實驗室研究與探索，2003，(01).

［4］孫士明，劉新平，鄭秋梅，紀友芳.計算機專業嵌入式系統實踐教學體系探索［J］.實驗室研究與探索，2009，（05）：122-125.

［5］龔軍，羅杰，汪小燕.基于仿真的嵌入式系統教學實驗方法［J］.實驗室研究與探索，2009，（05）：53-56.