基于云平臺的單片機(jī)教學(xué)課程智能匹配系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李田田

（濟(jì)南職業(yè)學(xué)院，山東 濟(jì)南 250000）

0 引言

當(dāng)前，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)的不斷應(yīng)用，使得高校單片機(jī)課程逐漸受到教育學(xué)領(lǐng)域研究人員的高度重視。隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算的應(yīng)用，大量有關(guān)單片機(jī)課程教育的系統(tǒng)得到研發(fā)和應(yīng)用。教師通過依靠各種類型的教育系統(tǒng)，完成對各個課程內(nèi)容和教學(xué)活動的安排，并實(shí)現(xiàn)了通過線上交互的方式，完成了對教訓(xùn)內(nèi)容的探討、課程安排和教學(xué)實(shí)訓(xùn)等任務(wù)[1]。目前，有關(guān)單片機(jī)教學(xué)課程中還并未涉及到教學(xué)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用，并且傳統(tǒng)單片機(jī)教學(xué)課程在實(shí)際教學(xué)過程中，存在課程資源分配不合理、教學(xué)資源有效率利用率低等問題。基于此，本文開展基于云平臺的單片機(jī)教學(xué)課程智能匹配系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究。

1 基于云平臺的單片機(jī)教學(xué)課程智能匹配系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1.1 單片機(jī)課程教學(xué)資源協(xié)調(diào)分配服務(wù)器選型

在本文系統(tǒng)當(dāng)中，單片機(jī)課程教學(xué)資源協(xié)調(diào)分配服務(wù)器是最重要的組成部分，用于支撐整個系統(tǒng)的正常運(yùn)行。服務(wù)器作為本文系統(tǒng)當(dāng)中多種教學(xué)資源數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹卧O(shè)備，在系統(tǒng)的穩(wěn)定當(dāng)中發(fā)揮著十分重要的作用。為方便后續(xù)海量單片機(jī)教學(xué)資源的存儲，并進(jìn)一步提升本文系統(tǒng)智能匹配的精準(zhǔn)度，本文采用Stand-intel E2-1852型號獨(dú)立服務(wù)器作為本文系統(tǒng)當(dāng)中的單片機(jī)課程教學(xué)資源協(xié)調(diào)分配服務(wù)器[2]。該型號服務(wù)器的詳細(xì)配置參數(shù)如表1所示。

本文選用的Stand-intel E2-1852型號獨(dú)立服務(wù)器具備更大的內(nèi)存容量，能夠充分滿足單片機(jī)教學(xué)課程對海量教學(xué)資源的存儲需要。同時，利用服務(wù)器與各個節(jié)點(diǎn)和重點(diǎn)設(shè)備進(jìn)行外部連接，能夠進(jìn)一步提升單片機(jī)教學(xué)課程智能匹配系統(tǒng)的運(yùn)行效率。除此之外，在校園網(wǎng)、局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)模式下，本文選用的額服務(wù)器均能夠?qū)崿F(xiàn)對教學(xué)資源的分配，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的實(shí)用性，讓學(xué)生在獲取單片機(jī)教學(xué)資源時不會受到時間和空間上的限制。

1.2 系統(tǒng)開發(fā)板選型

根據(jù)單片機(jī)教學(xué)課程的匹配需要，在完成對單片機(jī)課程教學(xué)資源協(xié)調(diào)分配服務(wù)器選型后，還需要對系統(tǒng)的開發(fā)板進(jìn)行選擇，本文選用FPGA24-5820型號開發(fā)板作為本文系統(tǒng)的開發(fā)支撐條件，為構(gòu)建更加優(yōu)化可持續(xù)運(yùn)行的單片機(jī)教學(xué)課程匹配平臺提供條件。在該型號開發(fā)板當(dāng)中集成了成本相對較低的FPGA系列芯片，芯片結(jié)構(gòu)整體采用80納米工藝技術(shù)，為后續(xù)云平臺的嵌入提供乘法單元[3]。由于該開發(fā)板成本較低，并且結(jié)構(gòu)簡單，因此在開發(fā)過程中能夠進(jìn)一步提高系統(tǒng)的工作效率。在FPGA24-5820型號開發(fā)板當(dāng)中，分別引入45MHz和24.58BHz兩種時鐘源，結(jié)合3N狀態(tài)下的靜態(tài)系統(tǒng)存儲裝置、3個24M狀態(tài)下的動態(tài)系統(tǒng)存儲裝置和1個15M狀態(tài)下的快速保存動畫編輯裝置，為本文系統(tǒng)在后續(xù)運(yùn)行過程中提供186～195個8.5×8.5的嵌入式乘法裝置，從而實(shí)現(xiàn)對海量單片機(jī)教學(xué)資源的傳輸。在開發(fā)板與Gore56-1544型號雙核數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行連接，用于對系統(tǒng)初始階段的各類數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行預(yù)處理，包括模糊處理和平滑處理等。

表1 Stand-intel E2-1852 型號獨(dú)立服務(wù)器配置參數(shù)表

2 基于云平臺的單片機(jī)教學(xué)課程智能匹配系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1 基于云平臺的單片機(jī)教學(xué)課程資源存儲

本文系統(tǒng)當(dāng)中的所有單片機(jī)教學(xué)課程資源經(jīng)過云平臺輸入端口傳輸后，均上傳到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫當(dāng)中進(jìn)行統(tǒng)一的存儲，為確保存儲空間滿足單片機(jī)海量教育課程資源的存儲，結(jié)合云平臺技術(shù)，按照如下操作完成存儲。首先，對云平臺輸入端口的資源數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和總結(jié)。其次，對各類數(shù)據(jù)的格式進(jìn)行統(tǒng)一化處理[4]。最后，根據(jù)不同數(shù)據(jù)庫實(shí)體與屬性之間的關(guān)系，構(gòu)建如圖1所示的基于云平臺的單片機(jī)教學(xué)課程資源存儲模式。

圖1 基于云平臺的單片機(jī)教學(xué)課程資源存儲模式

按照圖1中的存儲模式完成對單片機(jī)教學(xué)課程資源存儲，按照圖中每個實(shí)體和對應(yīng)屬性關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對存儲空間中各類課程資源數(shù)據(jù)的存儲。同時，在存儲過程中還可引入Dropbox數(shù)據(jù)更新模塊，完成在每次單片機(jī)教學(xué)改革過程中更新的課程資源數(shù)據(jù)輸入，以此確保在云平臺當(dāng)中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)均滿足當(dāng)前學(xué)生用戶的學(xué)習(xí)需要。

2.2 單片機(jī)教學(xué)需求資源匹配

結(jié)合本文上述提出的基于云平臺的單片機(jī)教學(xué)課程資源存儲模式，針對單片機(jī)教學(xué)課程，進(jìn)行對課程資源的動態(tài)管理和智能化匹配。結(jié)合云平臺技術(shù)為系統(tǒng)提供的大數(shù)據(jù)處理功能，對學(xué)生在每個學(xué)期的單片機(jī)教學(xué)課程學(xué)習(xí)情況進(jìn)行分析，并通過對每一位學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)進(jìn)度進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，針對其不同需要選擇不同的教學(xué)匹配方案[5]。采用編譯代碼的方式，對匹配的單片機(jī)教學(xué)課程資源進(jìn)行綜合分析，同時系統(tǒng)當(dāng)中的也可以通過自主操作的形式，通過賬號進(jìn)入到系統(tǒng)平臺當(dāng)中，并按照TCP/IP協(xié)議為用戶提供要求，進(jìn)而完成對用戶信息的識別，從而獲取到相應(yīng)的身份ID。用戶能夠通過平臺選擇需要進(jìn)行學(xué)習(xí)的單片機(jī)教學(xué)課程資源，包括教學(xué)資料、課件、附件等[6-8]。同時，在進(jìn)行對資源的上傳時，系統(tǒng)能夠?qū)Y源數(shù)據(jù)的合法性和教學(xué)發(fā)展適配情況進(jìn)行對比，從而在準(zhǔn)確無誤后進(jìn)行對資源的進(jìn)一步處理，以此確保在后續(xù)分配資源的過程中保證資源的安全性。

3 對比實(shí)驗(yàn)

基于云平臺的單片機(jī)教學(xué)課程智能匹配系統(tǒng)的對比實(shí)驗(yàn)，主要通過引入傳統(tǒng)匹配系統(tǒng)在用戶使用過程中通過相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)，對該系統(tǒng)的性能和實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行分析。首先選擇某高校單片機(jī)專業(yè)作為實(shí)驗(yàn)背景，根據(jù)兩種系統(tǒng)的功能創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)測試用例，并在創(chuàng)建過程中排查創(chuàng)建用戶是否符合現(xiàn)實(shí)依據(jù)。為確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有更好的可信度，分別在本文系統(tǒng)和傳統(tǒng)系統(tǒng)當(dāng)中創(chuàng)建錯誤數(shù)據(jù)和有效數(shù)據(jù)共900例。其中，錯誤數(shù)據(jù)450例，有效數(shù)據(jù)450例。通過最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對兩種系統(tǒng)是否正確執(zhí)行匹配任務(wù)進(jìn)行判斷。同時，在實(shí)驗(yàn)過程中，為充分體現(xiàn)真實(shí)的匹配環(huán)境，對不同學(xué)習(xí)風(fēng)格和學(xué)習(xí)能力等影響因素進(jìn)行設(shè)定。根據(jù)上述操作完成對比實(shí)驗(yàn)，并將兩種系統(tǒng)的匹配結(jié)果進(jìn)行記錄，繪制成如表2所示。

表2 兩種匹配系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比表

由表2中的數(shù)據(jù)可以看出，本文提出的基于云平臺的單片機(jī)教學(xué)課程智能匹配系統(tǒng)與傳統(tǒng)匹配系統(tǒng)相比，教學(xué)資源分配正確數(shù)量更多，能夠有效提高對單片機(jī)教學(xué)課程資源的高效利用。同時，在應(yīng)用傳統(tǒng)匹配系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時，大部分的系統(tǒng)用戶均反映教學(xué)資源當(dāng)中存在數(shù)據(jù)錯誤、數(shù)據(jù)內(nèi)容與名稱不符的問題。因此，傳統(tǒng)系統(tǒng)無法保證為用戶進(jìn)行教學(xué)課程資源服務(wù)的高質(zhì)量要求，而本文系統(tǒng)通過應(yīng)用云平臺技術(shù)，結(jié)合大數(shù)據(jù)對用戶數(shù)據(jù)、資源數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，有效避免了上述問題的產(chǎn)生。因此，更適用于實(shí)際單片機(jī)教學(xué)當(dāng)中，為學(xué)生提供高品質(zhì)教學(xué)服務(wù)。

4 結(jié)論

通過開展基于云平臺的單片機(jī)教學(xué)課程智能匹配系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究，引入云平臺后的智能匹配系統(tǒng)具有了更強(qiáng)的交互功能，可為單片機(jī)專業(yè)學(xué)生提供更加高品質(zhì)、高效率的教學(xué)課程資源服務(wù)。將該智能匹配系統(tǒng)應(yīng)用于實(shí)際高校當(dāng)中，能夠?yàn)楦咝Ｌ峁┤碌恼n程教學(xué)思路，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高校理工專業(yè)課程的系統(tǒng)化和現(xiàn)代化發(fā)展。