嵌入式系統系列課程建設的研究

李春華,葉 勇

(中國科學技術大學軟件學院,江蘇 蘇州 215123)

我院于2004年在國內率先開展嵌入式系統專業教育,目前已建立較完整的課程體系。但嵌入式技術是典型的工業界產物,它的應用和普及完全是工業界推動的結果[1］。

1 專業課程體系

我院嵌入式系統專業的課程體系建設,針對的是該專業的工程碩士研究生教育,在基于現有平臺的應用開發和針對特殊應用的軟硬件系統設計兩個領域,培養既有軟件系統知識又具備嵌入式系統設計基礎的復合型嵌入式系統設計人才。本文對我院當前的課程體系結構進行了分析后,結合專業建設的實踐進行了修訂和調整,新的課程體系結構如圖1所示。

其中,先修課程是本科階段應已開設的對應課程,此部分課程在研究生階段不再開設。但學生在本科階段的知識背景不同,有不少學生并非來自計算機專業,計算機學科基礎相對較弱。針對這部分學生主要通過在入學前進行基礎補課及課余自行加強補習來解決。已有課程為目前嵌入式系統專業所開設課程。

目前國內非常缺乏嵌入式系統所需要的軟硬件系統集成人才。本文介紹的新課程體系建設針對國內的現狀,加強了這方面的內容。例如:課程體系中具有系統級設計概念的“嵌入式系統設計方法”課程,強調嵌入式系統開發的工程方法和軟/硬件的協同設計。

圖1 嵌入式系統專業課程體系

另外,課程體系中增加了“基于FPGA的嵌入式系統設計”、“基于VxWorks的嵌入式軟件設計”和“基于Symbian OS的手機開發與應用”課程。而“嵌入式系統測試技術”和“嵌入式系統設計方法”兩門課程則是根據嵌入式系統知識體系對課程體系進行的補充[2］。

根據課程體系調整后的課程設置,我們還展開了制定新的教學大綱、教材選編和實驗教學環節設計等一系列工作,以保證新的課程體系能順利實施。

2 實驗教學環節

目前我院已建成三個嵌入式方向的專業實驗室,分別為嵌入式實驗室、EDA實驗室和創新實驗室。專業實驗室里配有ARM9實驗箱、基于TI公司的DSP平臺、基于ADI公司的DSP平臺、無線傳感器網絡和Labview等軟硬件設備。每個實驗室均配有一臺服務器和多媒體教學設備。專業實驗室與實驗類型的示意圖如圖2所示。

課程實驗和工程實驗是我院工程碩士研究生的必修環節。實驗內容類型有驗證型、演示型、開放型、綜合型和設計型等。

課程實驗的設計思路是先從驗證型實驗入手,再到設計型,最后進行綜合實驗。課程實驗雖與各相應理論課程配套,但不同課程的實驗內容選擇時進行了綜合考慮,避免重復并形成互補,如“嵌入式系統設計”課程選擇基于 Linux實驗或基于 μ C/OS-Ⅱ實驗作為課程配套實驗,與“WinCE軟件設計”課程的基于WinCE實驗相配合在橫向展開,而嵌入式操作系統實驗則在操作系統領域縱向深入。

圖2 專業實驗室與實驗類型

工程實驗的項目為綜合項目。其選題來源有企業工程項目、院內外教師的開發項目、各類大賽選題和學生自擬題目,項目執行時間不少于3個月。

實驗教學項目如圖3所示。

圖3 實驗教學項目

為提高實驗教學水平和教學質量,學院成立了實驗教學中心,配備專職實驗教學師資隊伍,負責課程實驗教學以及實驗室管理和建設工作。

3 結語

我國高校在嵌入式系統課程建設和人才培養方面相對落后。面對嵌入式技術發展帶來的挑戰,本文介紹的嵌入式系統課程建設問題需要不斷通過研究、探討和實踐,而不斷完善,以便建立起既具有扎實的嵌入式基礎理論、技術和方法,又能夠緊密跟蹤產業發展的最新技術的嵌入式系統教學體系。

[1］李曦,周亦男,周學海.“嵌入式系統設計”系列課程建設[J］.合肥:教育與現代化,2004(4):48-51

[2］IEEE Computer Society,ACM Task Force on Computing Curricula.Curriculum Guidelines for Undergraduate Degree Programs in Computer Engineering[DB/OL］.[2004-12-12］