嵌入式系統(tǒng)教學(xué)模式研究

?回顧從單片機(jī)教學(xué)到現(xiàn)在的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)20余年的發(fā)展，介紹嵌入式系統(tǒng)教學(xué)流行的微處理器和嵌入式操作系統(tǒng)的類(lèi)型，以及公司的大學(xué)計(jì)劃對(duì)嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的支持。探討各專(zhuān)業(yè)的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)模式，總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，為促進(jìn)國(guó)內(nèi)嵌入式系統(tǒng)健康發(fā)展服務(wù)。

關(guān)鍵詞? 嵌入式系統(tǒng)教學(xué)? 微處理器? 嵌入式操作系統(tǒng)

引言

　　從1985年初接觸單片機(jī)到現(xiàn)在已有20余年，親歷我國(guó)嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，也從事著嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的探索。在社會(huì)上開(kāi)始單片機(jī)培訓(xùn)7年后高校才大規(guī)模開(kāi)設(shè)單片機(jī)課程，而嵌入式系統(tǒng)課程只是全面鋪開(kāi)，并沒(méi)有形成由應(yīng)用推動(dòng)的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)體系，這值得探討和反思。

　　由8/16位單片機(jī)到采用32位嵌入式處理器的嵌入式系統(tǒng)，一方面是互聯(lián)網(wǎng)的普及和高端應(yīng)用的需求，另一方面是8位單片機(jī)對(duì)半導(dǎo)體公司來(lái)說(shuō)利潤(rùn)空間已經(jīng)很小。由全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽組委會(huì)主辦、Intel公司協(xié)辦的“全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽——嵌入式系統(tǒng)專(zhuān)題競(jìng)賽”進(jìn)一步豐富了全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的形式和內(nèi)容，推動(dòng)了高校信息電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)改革、課程體系及實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，各高校紛紛開(kāi)設(shè)嵌入式系統(tǒng)課程。2002年舉辦的首屆嵌入式系統(tǒng)專(zhuān)題競(jìng)賽采用Intel公司提供的基于StrongARM和Windows CE的開(kāi)發(fā)板。只有北京大學(xué)參賽隊(duì)采用了Linux操作系統(tǒng)，并最終獲得了Intel杯。嵌入式系統(tǒng)不只是 ARM和Linux的組合，可用于嵌入式應(yīng)用的微處理器和嵌入式操作系統(tǒng)種類(lèi)繁多。下面評(píng)介流行的、適合嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的微處理器和嵌入式操作系統(tǒng)，探討嵌入式系統(tǒng)教學(xué)模式和經(jīng)驗(yàn)。

1? 嵌入式處理器

　　用于嵌入式應(yīng)用的處理器可分為4類(lèi)：微控制器（即俗稱(chēng)單片機(jī)，Microcontroller Unit，MCU)、嵌入式微處理器(Embedded Microprocessor Unit，EMPU)、信號(hào)處理領(lǐng)域的DSP處理器(Digital Signal Processor，DSP)和高度集成的片上系統(tǒng)(System on Chip，SoC)。目前用于教學(xué)的嵌入式處理器大致形成了以8位、16位和32位劃分的局面。

　　單片機(jī)教學(xué)最流行的是8051系列。8051是Intel公司1980年設(shè)計(jì)的8位MCU。20世紀(jì)80年代中期，Intel公司將8051單片機(jī)內(nèi)核使用權(quán)以專(zhuān)利互換或出售形式轉(zhuǎn)讓給世界許多著名的IC制造廠商，如Philips、Atme1、Dallas、Infineon、ADI、Winbond和Silicon Labs公司等，這樣8051就變成有眾多制造廠商支持的、發(fā)展出上百個(gè)品種的大家族。到目前為止，其他任何一個(gè)單片機(jī)系列均未發(fā)展到如此的規(guī)模，近30年一直是普遍流行的產(chǎn)品，如此具有生命力。8051是單片機(jī)教學(xué)的首選機(jī)型，已成為單片機(jī)領(lǐng)域的實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)在C8051F系列和STC89系列就是8051生命力的最好體現(xiàn)，前一種是SoC型單片機(jī)，功能更強(qiáng)，后一種價(jià)格相當(dāng)便宜。Oregano System公司的Core8051 IP和Synopsys公司的DW8051_core是與8051指令兼容的8位單片機(jī)IP核。基于IP核和FPGA的SoC設(shè)計(jì)方法具有極大的靈活性，可以大大縮短項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)周期。

　　Microchip公司的PIC系列倚靠大學(xué)計(jì)劃，使得在單片機(jī)教學(xué)中采用PIC系列單片機(jī)的高校不少。值得欣賞的是這個(gè)公司非常專(zhuān)注，它把8位PIC單片機(jī)做到了60億顆。現(xiàn)在他們才用MIPS核推出32位微控制器。MIPS是美國(guó)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課教學(xué)機(jī)型，國(guó)產(chǎn)的龍芯CPU就是MIPS兼容的。Atmel公司的AVR系列同PIC系列一樣也是RISC結(jié)構(gòu)的單片機(jī)，得益于啟東人成長(zhǎng)起來(lái)的雙龍公司代理該系列產(chǎn)品。AVR系列單片機(jī)也在教學(xué)中采用，甚至推廣到了中學(xué)課外科技活動(dòng)中。這些從國(guó)內(nèi)出版的單片機(jī)教材中可見(jiàn)一斑。

　　在DSP芯片教學(xué)中，TI公司做得最好，TMS320C54x系列靠大學(xué)計(jì)劃得到普及。該公司后續(xù)推廣的TMS320C240系列和MSP430系列單片機(jī)也得益于大學(xué)計(jì)劃。ADI公司也利用大學(xué)計(jì)劃推廣DSP芯片。Freescale公司（原Motorola公司半導(dǎo)體部）大學(xué)計(jì)劃推廣DSP芯片、通信用PowerPC芯片和單片機(jī)。

　　ARM公司是一家不生產(chǎn)芯片，只提供IP授權(quán)的公司，它的產(chǎn)品已經(jīng)成為32位嵌入式系統(tǒng)的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。ARM嵌入式處理器以它獨(dú)特的IP授權(quán)形式得到了眾多半導(dǎo)體廠家的青睞。DSP生產(chǎn)廠家購(gòu)買(mǎi)它的RISC核做雙核芯片，PLD生產(chǎn)廠商購(gòu)買(mǎi)其IP核支持SoC設(shè)計(jì)，大多數(shù)半導(dǎo)體廠商設(shè)計(jì)MPU或MCU。NXP公司（原Philips公司半導(dǎo)體部）靠廣州周立功公司的推廣，其LPC系列ARM7核微控制器在教學(xué)中得到采用。采用ARM公司最新Cortex核的意法半導(dǎo)體公司的STM32系列和Luminary公司的群星系列微控制器正在推廣過(guò)程中。ARM9核芯片方面，因NXP公司和Atmel公司的芯片都不帶LCD控制器，做實(shí)驗(yàn)箱普遍都采用了三星公司的S3C2410芯片。但三星公司對(duì)散客沒(méi)有支持，優(yōu)勢(shì)只是價(jià)格便宜。Intel公司出售了ARM核的XScale，主推自己的EIA架構(gòu)，對(duì)高端嵌入式系統(tǒng)教學(xué)有一定的影響。

　　SoC片上系統(tǒng)更是嵌入式系統(tǒng)的終極目標(biāo)。大學(xué)計(jì)劃做得最好的是Altera公司，它推出了Nios軟核的SOPC解決方案，并舉辦創(chuàng)新競(jìng)賽。Xilinx公司也有大學(xué)計(jì)劃，推廣Microblaze軟核FPGA。現(xiàn)在還有Actel公司，在推廣帶ARM CortexM硬核和8051軟核的FPGA芯片。

　　總之，嵌入式系統(tǒng)教學(xué)用處理器應(yīng)選用主流芯片，或有廠家大學(xué)計(jì)劃支持的芯片。若教學(xué)偏重硬件設(shè)計(jì)，要教會(huì)學(xué)生制板、做硬件應(yīng)用系統(tǒng)，最好選擇8/16位芯片、ARM7或CortexM芯片。200 MHz以上的ARM9芯片對(duì)布線(xiàn)的要求高，而且表面貼裝引腳較多的芯片也需要專(zhuān)門(mén)的焊接設(shè)備。

2? 嵌入式操作系統(tǒng)

　　Linux從1991年問(wèn)世到現(xiàn)在，短短十幾年時(shí)間已經(jīng)發(fā)展成為功能強(qiáng)大、設(shè)計(jì)完善的操作系統(tǒng)之一，不僅可以與各種傳統(tǒng)的商業(yè)操作系統(tǒng)抗?fàn)帲谛屡d的嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi)也獲得了飛速發(fā)展。嵌入式Linux以其可應(yīng)用于多種硬件平臺(tái)、內(nèi)核高效穩(wěn)定、開(kāi)放源碼、軟件豐富、完善的網(wǎng)絡(luò)通信和文件管理機(jī)制等優(yōu)良特性，成為嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域中的一個(gè)研究熱點(diǎn)。Linux開(kāi)放源碼及內(nèi)核可裁減非常適用于嵌入式系統(tǒng)教學(xué)。要注意，沒(méi)有MMU的微控制器只能使用μClinux，要使用流行的圖形用戶(hù)界面GUI需要ARM9以上的微處理器和普通Linux操作系統(tǒng)。

　　Windows CE是微軟公司從整體上為有限資源的平臺(tái)設(shè)計(jì)的多線(xiàn)程、完整優(yōu)先權(quán)、多任務(wù)的操作系統(tǒng)。它的模塊化設(shè)計(jì)允許對(duì)從掌上電腦到專(zhuān)用工業(yè)控制器的用戶(hù)電子設(shè)備進(jìn)行定制。微軟公司的大學(xué)計(jì)劃支持高校的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)，提供有時(shí)間限制的安裝軟件光盤(pán)和完整的教學(xué)課件。會(huì)微機(jī)編程的人能夠很容易上手Windows CE編程，軟件學(xué)院教學(xué)選用它很合適。更重要的是微軟提供完整的解決方案，學(xué)生可以專(zhuān)注于應(yīng)用的開(kāi)發(fā)。

　　VxWorks操作系統(tǒng)是美國(guó)WindRiver公司于1983年設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的一種實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。VxWorks擁有良好的持續(xù)發(fā)展能力、高性能的內(nèi)核以及友好的用戶(hù)開(kāi)發(fā)環(huán)境，在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)領(lǐng)域占據(jù)一席之地。它以其良好的可靠性和卓越的實(shí)時(shí)性被廣泛地應(yīng)用在通信、軍事、航空、航天等高精尖技術(shù)及實(shí)時(shí)性要求極高的領(lǐng)域中。VxWorks是商業(yè)化強(qiáng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，價(jià)格較高。風(fēng)河公司有大學(xué)計(jì)劃支持嵌入式系統(tǒng)教學(xué)。現(xiàn)在它從FSMlabs購(gòu)買(mǎi)了RTLinux，對(duì)實(shí)時(shí) Linux開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)提供專(zhuān)業(yè)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)。

　　μC/OS是由美國(guó)人Jean J．Labrosse開(kāi)發(fā)的實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核。這個(gè)內(nèi)核的產(chǎn)生和Linux有點(diǎn)相似： 由于從事嵌入式產(chǎn)品的相關(guān)開(kāi)發(fā)和Labrosse本人的興趣，他花了一年時(shí)間開(kāi)發(fā)了這個(gè)最初名為μC/OS的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。值得注意的是μC/OS只是一個(gè)操作系統(tǒng)內(nèi)核，沒(méi)有文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和圖形用戶(hù)界面。μC/OS是開(kāi)源的，但不免費(fèi)。針對(duì)教育和非商業(yè)應(yīng)用只要買(mǎi)Labrosse的書(shū)即可得到光盤(pán)上的源碼，但用其開(kāi)發(fā)產(chǎn)品是要付費(fèi)的。周立功公司購(gòu)買(mǎi)了μC/OS授權(quán)，自己設(shè)計(jì)了文件系統(tǒng)ZLG/FS、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議ZLG/IP和圖形用戶(hù)界面ZLG/GUI，提供了開(kāi)發(fā)平臺(tái)。Labrosse的Micrium公司通過(guò)北京麥克泰軟件公司代理其產(chǎn)品。該軟件代碼很規(guī)范，沒(méi)有使用操作系統(tǒng)課程中很專(zhuān)業(yè)的進(jìn)程和線(xiàn)程的概念，只使用了任務(wù)，適合沒(méi)有學(xué)過(guò)操作系統(tǒng)課程的開(kāi)發(fā)人員學(xué)習(xí)。

　　總之，嵌入式系統(tǒng)教學(xué)用嵌入式操作系統(tǒng)也要慎重選擇，能選用主流或有廠家大學(xué)計(jì)劃支持的更好。一般只需選擇一種，從精通一種到能開(kāi)發(fā)項(xiàng)目。實(shí)際上一通百通，再學(xué)習(xí)其他的操作系統(tǒng)也不困難。

3? 嵌入式系統(tǒng)教學(xué)探索

3.1? 應(yīng)用推動(dòng)嵌入式教學(xué)

　　筆者1985年起給單片機(jī)培訓(xùn)班上課，當(dāng)時(shí)的培訓(xùn)班學(xué)員來(lái)自研究所、公司和高校。培訓(xùn)班的目的是銷(xiāo)售和培訓(xùn)廠商的開(kāi)發(fā)工具，不收取費(fèi)用。很多學(xué)員都有項(xiàng)目需求，學(xué)會(huì)使用工具后直接參與項(xiàng)目。這種單片機(jī)推廣培訓(xùn)開(kāi)展7年后，國(guó)內(nèi)高校才大規(guī)模開(kāi)課。由于單片機(jī)應(yīng)用已經(jīng)全面鋪開(kāi)，高校培養(yǎng)的學(xué)生很容易找到工作。

　　現(xiàn)在的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)很大程度上不是由應(yīng)用來(lái)推動(dòng)的，而是跟著實(shí)驗(yàn)箱廠家提供的內(nèi)容來(lái)規(guī)劃授課內(nèi)容，包括接口技術(shù)、匯編編程、C語(yǔ)言編程、操作系統(tǒng)移植。甚至ARM加Linux似乎就是嵌入式系統(tǒng)。存在的問(wèn)題是，Linux開(kāi)放源代碼、免費(fèi)但無(wú)人支持，一旦碰到難點(diǎn)只能網(wǎng)上求援。很多小公司吃了苦頭，再不敢用Linux做產(chǎn)品；有的轉(zhuǎn)向Windows CE，因?yàn)闊o(wú)法把握產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，而且人員成本較大。雖然Linux可以免費(fèi)得到，但是其上流行的圖形用戶(hù)界面GUI又是收費(fèi)的，按照GPL協(xié)議還得公開(kāi)自己的源碼。Linux的教學(xué)難度也很大，一般學(xué)過(guò)操作系統(tǒng)才好辦。最早的嵌入式系統(tǒng)課將很大精力消耗在教學(xué)生怎么用Linux，直到計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)課加了Linux上機(jī)實(shí)驗(yàn)上手才比較順利。從Intel公司大學(xué)計(jì)劃送給高校教學(xué)用的PDA參考設(shè)計(jì)——SitSang板子的培訓(xùn)教師看，硬件部分的培訓(xùn)教師是板子的設(shè)計(jì)者，是學(xué)電子技術(shù)的，主要講硬件原理，軟件只是用C語(yǔ)言編寫(xiě)測(cè)試程序來(lái)測(cè)試板子的各個(gè)部件是否工作正常；軟件部分的培訓(xùn)教師是學(xué)計(jì)算機(jī)的，主要講如何移植Linux、設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序。可見(jiàn)大公司軟硬件人才分工很明確。

　　實(shí)際上一個(gè)項(xiàng)目的軟硬件開(kāi)發(fā)人員比例可以到8∶2。也就是說(shuō)若有10人，其中做硬件的只有2人，大部分人要開(kāi)發(fā)軟件。硬件有參考設(shè)計(jì)原理圖，做出來(lái)即可；而軟件體現(xiàn)著創(chuàng)意，體現(xiàn)產(chǎn)品的附加值。軟件很重要，拿VCD機(jī)和蘋(píng)果公司的iPOD比較，國(guó)內(nèi)VCD機(jī)只能賣(mài)到幾百元，而蘋(píng)果公司的iPOD要賣(mài)幾千元。硬件成本兩者相比差不多，關(guān)鍵是軟件。微軟的移動(dòng)和嵌入式研討會(huì)令人感到震撼。微軟資助用Windows Mobile開(kāi)發(fā)云南白藥集團(tuán)企業(yè)管理用手機(jī)和城管通手機(jī)： 企業(yè)銷(xiāo)售人員用前者隨時(shí)和企業(yè)聯(lián)系，一次拜訪客戶(hù)即可把訂單做好；城管通手機(jī)使城管監(jiān)督員可將所在地點(diǎn)的門(mén)牌標(biāo)識(shí)和臟亂差的情況拍照，直接發(fā)送給城管部門(mén)。微軟公司介入嵌入式領(lǐng)域，提供的是完整的解決方案，用戶(hù)很快就能開(kāi)發(fā)出產(chǎn)品。反觀國(guó)內(nèi)的嵌入式Linux，還陷在移植和底層接口模塊的使用上。一般來(lái)講這些適合偏硬件的人員做，距離做出產(chǎn)品還相去甚遠(yuǎn)。半導(dǎo)體廠商偏愛(ài)Linux是因?yàn)樗敲赓M(fèi)的，只要移植到評(píng)估板上就能證明處理器是正常工作的。真正要能開(kāi)發(fā)出產(chǎn)品還得搭建應(yīng)用平臺(tái)。目前大的廠商都有手機(jī)平臺(tái)、PDA平臺(tái)或汽車(chē)電子平臺(tái)。軟件類(lèi)嵌入式系統(tǒng)教學(xué)應(yīng)該與硬件類(lèi)嵌入式系統(tǒng)教學(xué)有所不同，應(yīng)側(cè)重平臺(tái)搭建、GUI應(yīng)用的開(kāi)發(fā)，讓學(xué)生能把自己的創(chuàng)意實(shí)現(xiàn)出來(lái)。至于編程，應(yīng)以C語(yǔ)言為主、匯編語(yǔ)言為輔，優(yōu)化則采用模塊化混合編程。嵌入式系統(tǒng)課的實(shí)踐性非常強(qiáng)，要上成理論課就失去了它的意義。

3.2? 嵌入式系統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)化分工

　　嵌入式系統(tǒng)教學(xué)需要前期開(kāi)設(shè)的基礎(chǔ)課有：模擬電路和數(shù)字電路、微機(jī)原理或計(jì)算機(jī)組成原理、計(jì)算機(jī)接口技術(shù)、操作系統(tǒng)、C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)。嵌入式系統(tǒng)支柱學(xué)科有：微電子學(xué)科、計(jì)算機(jī)學(xué)科、電子技術(shù)學(xué)科及對(duì)象學(xué)科。微電子學(xué)科、計(jì)算機(jī)學(xué)科、電子技術(shù)學(xué)科為嵌入式應(yīng)用構(gòu)筑各種類(lèi)型的應(yīng)用平臺(tái)，不介入嵌入式系統(tǒng)的具體應(yīng)用；對(duì)象學(xué)科一定要在嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用平臺(tái)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)在本學(xué)科領(lǐng)域的產(chǎn)品化應(yīng)用，不必介入嵌入式系統(tǒng)的平臺(tái)構(gòu)建。操作系統(tǒng)的構(gòu)建應(yīng)該定位在計(jì)算機(jī)學(xué)科領(lǐng)域。在對(duì)象領(lǐng)域中，操作系統(tǒng)被視為工具，只需了解操作系統(tǒng)與應(yīng)用界面。基于此，各個(gè)專(zhuān)業(yè)的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)應(yīng)有所側(cè)重，不能千篇一律；只有把國(guó)內(nèi)的嵌入式應(yīng)用推動(dòng)起來(lái)，培養(yǎng)的學(xué)生才能好找工作。這樣看來(lái)，本科教學(xué)中，電子技術(shù)專(zhuān)業(yè)應(yīng)側(cè)重講接口技術(shù)和驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)，非電類(lèi)的對(duì)象應(yīng)用專(zhuān)業(yè)應(yīng)側(cè)重單片機(jī)接口和C語(yǔ)言編程技術(shù)，計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)應(yīng)側(cè)重GUI應(yīng)用和驅(qū)動(dòng)程序。至于操作系統(tǒng)移植，并非一般教學(xué)內(nèi)容，應(yīng)安排在本科畢業(yè)設(shè)計(jì)或研究生階段教學(xué)。實(shí)際教學(xué)能做到“師傅領(lǐng)進(jìn)門(mén)，修行在個(gè)人”即可，主要是培養(yǎng)學(xué)生對(duì)嵌入式系統(tǒng)的興趣，而不能因涉及面太廣、難度太大而把學(xué)生們嚇跑。各高校嵌入式系統(tǒng)課多為選修課，學(xué)時(shí)有限，規(guī)劃主要的教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容側(cè)重點(diǎn)是教師的首要任務(wù)。

3.3? 加強(qiáng)嵌入式系統(tǒng)的實(shí)踐能力

　　筆者“嵌入式系統(tǒng)”選修課圍繞ARM和Linux，按照驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)等3個(gè)層次逐漸培養(yǎng)學(xué)生開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序和驅(qū)動(dòng)程序的能力。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心采購(gòu)了多種實(shí)驗(yàn)箱。針對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的多樣性，采用驅(qū)動(dòng)程序屏蔽的方法，給學(xué)生提供一致的應(yīng)用程序編程接口，利用實(shí)驗(yàn)設(shè)備共性的部分開(kāi)設(shè)基礎(chǔ)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，針對(duì)各種外設(shè)開(kāi)發(fā)出各種實(shí)驗(yàn)樣例程序，如液晶屏、觸摸屏、小鍵盤(pán)和攝像頭等，由學(xué)生自由組合成綜合性實(shí)驗(yàn)。對(duì)于實(shí)驗(yàn)設(shè)備選配件以及未開(kāi)發(fā)的部分，允許學(xué)生自主命題，申請(qǐng)器件進(jìn)行創(chuàng)新性設(shè)計(jì)。這已經(jīng)不是課內(nèi)的內(nèi)容，而是作為對(duì)嵌入式系統(tǒng)感興趣的學(xué)生的課外科技活動(dòng)。基于GTK+圖形庫(kù)的開(kāi)源LiPS手機(jī)平臺(tái)被移植到實(shí)驗(yàn)箱上。手機(jī)是未來(lái)的電腦，三大Linux手機(jī)標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟正推動(dòng)著基于Linux的手機(jī)開(kāi)發(fā)。鼓勵(lì)大三和大四學(xué)生選修嵌入式系統(tǒng)課，側(cè)重圖片顯示、觸摸屏和視頻采集的內(nèi)容，通過(guò)開(kāi)源手機(jī)平臺(tái)等提高學(xué)生對(duì)硬件類(lèi)課程的興趣。上課和開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)更多是為了發(fā)現(xiàn)對(duì)嵌入式系統(tǒng)感興趣的學(xué)生，嵌入式系統(tǒng)課程不是普及教育，而是精英教育。光學(xué)課本，沒(méi)有長(zhǎng)時(shí)間的動(dòng)手實(shí)踐，根本不行。回想接觸嵌入式Linux之初，買(mǎi)遍了市面上嵌入式Linux的書(shū)也沒(méi)有找到一個(gè)模塊化驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)樣例，最后不得不求助在Freescale公司工作的學(xué)生。從只會(huì)畫(huà)單色圓的實(shí)驗(yàn)設(shè)備做起到積累大量實(shí)驗(yàn)樣例，深深感到只把Linux移植到具體的板子遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿(mǎn)足不了嵌入式Linux應(yīng)用的要求，應(yīng)用程序和驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)才是嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵。只有把嵌入式Linux的應(yīng)用推動(dòng)起來(lái)，國(guó)內(nèi)高端嵌入式應(yīng)用才能健康發(fā)展。現(xiàn)在更缺少嵌入式軟件人才，希望培養(yǎng)學(xué)生對(duì)嵌入式系統(tǒng)的興趣，更多地側(cè)重多媒體、人機(jī)交互和GUI的程序設(shè)計(jì)。

　　因?qū)嶒?yàn)箱廠商的支持有限，倡議成立嵌入式系統(tǒng)教學(xué)聯(lián)盟，尋找提供交流的平臺(tái)。按照各個(gè)專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)樣例，能有自己的OS和GUI。希望不久的將來(lái)在國(guó)內(nèi)能看到大量基于Linux的產(chǎn)品，學(xué)生們也能更好找工作。

3.4? 重視開(kāi)發(fā)環(huán)境的教學(xué)

　　2008年5～7月，ARM公司舉辦“微控制器市場(chǎng)創(chuàng)新研討會(huì)”。會(huì)議的主題內(nèi)容是：ARM MCU市場(chǎng)和技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)、各半導(dǎo)體廠商基于ARM的MCU產(chǎn)品及技術(shù)方案和針對(duì)ARM MCU的開(kāi)發(fā)工具解決方案。ARM公司合作伙伴Atmel、Luminary、NXP和ST公司及其代理商介紹自己的MCU并展示開(kāi)發(fā)板。

　　ARM公司推出的CortexM核專(zhuān)門(mén)針對(duì)微控制器市場(chǎng)。ARM公司收購(gòu)德國(guó)Keil公司并投資英蓓特公司，推出中國(guó)版的RealView MDK開(kāi)發(fā)平臺(tái)。這樣原用8051單片機(jī)的用戶(hù)可使用熟悉的開(kāi)發(fā)環(huán)境過(guò)渡到ARM MCU的應(yīng)用。此次會(huì)議的新理念是，用ARM來(lái)統(tǒng)一支離破碎的微控制器市場(chǎng)開(kāi)發(fā)環(huán)境，以后微控制器的選型不再以8位、16位和32位來(lái)區(qū)分，而是以高、中、低檔芯片來(lái)劃分。因?yàn)檫@些微控制器都有統(tǒng)一的機(jī)“芯”，區(qū)別只是它們的外圍部件不同和廠商的技術(shù)支持不同。這樣，工具和軟件都可以重復(fù)使用，不用購(gòu)置各種開(kāi)發(fā)工具。在整個(gè)芯片成本中CPU只占很少的部分，芯片的價(jià)格不是由CPU核來(lái)確定，再按位數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)MCU沒(méi)有意義，應(yīng)按外圍部件和Flash容量等來(lái)確定。Microchip公司用MIPS核推出了32位微控制器。這都顯現(xiàn)出通用的內(nèi)核、廣泛的支持、一致的開(kāi)發(fā)環(huán)境是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，也是嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的新曙光。

結(jié)語(yǔ)

　　其實(shí)各高校也不一定淘汰單片機(jī)教學(xué)而一味去講帶操作系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)。適時(shí)更新一部分教學(xué)內(nèi)容，跟上時(shí)代的發(fā)展即可。ARM現(xiàn)在也同樣看中單片機(jī)的應(yīng)用市場(chǎng)。只要大家記住教學(xué)是為了滿(mǎn)足應(yīng)用的需求，社會(huì)有什么需求，就朝什么方向努力。嵌入式系統(tǒng)沒(méi)有單一、通用的教學(xué)模式，正像嵌入式系統(tǒng)是面向?qū)ο箢I(lǐng)域的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，只有突出自己的專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)才能更好地為社會(huì)服務(wù)。