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第1篇一、背景随着我国教育改革的深入推进，教育理念、教育方法、教育评价等方面都发生了深刻的变化。
其中，嵌入式教学作为一种新型的教学模式，越来越受到教育界的关注。
嵌入式教学是指将专业知识融入专业教学过程中，让学生在学习专业知识的同时，掌握专业技能，提高学生的综合素质。
本文以某高校嵌入式教学实践为例，分享嵌入式教学的实践经验。
二、案例介绍1. 案例背景某高校电子信息工程专业为了提高学生的实践能力和综合素质，开展了嵌入式教学实践。
该专业在课程设置、教学方法、实践环节等方面进行了改革，将嵌入式教学理念贯穿于整个教学过程中。
2. 案例实施（1）课程设置在课程设置方面，该专业将嵌入式教学理念融入专业课程体系，增设了《嵌入式系统设计》、《嵌入式软件开发》等课程。
同时，将原有的《微机原理》、《数字电路》等课程进行整合，形成《嵌入式系统基础》课程，使学生能够系统掌握嵌入式系统设计的基本知识和技能。
（2）教学方法在教学方法上，该专业采用项目式教学、案例教学、翻转课堂等多种教学方法，提高学生的学习兴趣和积极性。
例如，在《嵌入式系统设计》课程中，教师引导学生进行项目实践，让学生在实际操作中掌握嵌入式系统设计的方法和技巧。
（3）实践环节在实践环节方面，该专业建立了嵌入式实验室，为学生提供实践平台。
实验室配备了丰富的嵌入式开发工具和设备，如ARM开发板、Linux系统、C/C++编程环境等。
学生可以在此进行嵌入式系统设计、软件开发等实践操作。
3. 案例成果（1）提高学生的实践能力通过嵌入式教学实践，学生能够将所学知识应用于实际项目中，提高了学生的实践能力。
据调查，该专业学生在毕业后，普遍能够胜任嵌入式系统设计、软件开发等工作。
（2）提升学生的综合素质嵌入式教学不仅培养了学生的专业技能，还提高了学生的团队协作能力、沟通能力、创新能力等综合素质。
学生在项目实践中，学会了与他人合作，共同解决问题。
（3）优化教学评价体系嵌入式教学实践使得教学评价体系更加多元化。
・技术在线 － ３２ －2017年10月下 第20期（总第422期）10.3969/j.issn.1671-489X.2017.20.032基于ＳＴＭ３２的嵌入式系统实验平台设计*◆杨卫波 阮秀凯 崔桂华摘 要 针对嵌入式原理与应用的本科教学，设计基于Coretex-M4内核的嵌入式系统实验平台。
实验平台以STM32F407IGT6微处理器为控制核心，采用模块化方法进行硬件设计，并提供丰富的接口；开发四个层次的实验项目，实验项目设计循序渐进，有利于培养具有创新思维的嵌入式开发人才。
教学实践表明，该实验平台能够满足教学要求，可以增强嵌入式课程的教学效果。
关键词 嵌入式系统；STM32；实验平台中图分类号：G642.423 文献标识码：B 文章编号：1671-489X(2017)20-0032-03Design of Embedded System Experiment Platform based on STM32//YANG Weibo, RUAN Xiukai, CUI GuihuaAbstract An embedded experimental teaching platform based on Coretex-M4 was designed for the undergraduate teaching of embe-dded principle and application. The experiment platform with STM 32F407IGT6 microprocessor adopted modular design ， and provided lots of interface in the system. Four levels of experiment items were designed, and the experimental projects were progressive, which was benefi cial to the development of embedded talents with creative thin-king. The teaching practice demonstrated that the experimental plat -form can meet the teaching requirements, and can improve the tea -ching effect of embedded courses.Key words embedded system; STM32; experiment platform１ 前言嵌入式原理与应用是电子与信息类学科的一门专业必修课。
基于成果导向教育的嵌入式系统课程教学设计作者：扈国栋，栗军，刘汉平来源：《教育教学论坛》 2018年第52期嵌入式系统是以现代计算机技术为基础，以应用为中心和导向的学科，注定要走上工程化的道路。
就教学内容而言，嵌入式系统涉及计算机、电子信息工程、自动控制等相关专业基础课程的知识，集软硬件技术于一体，并有广泛的应用场景，具有强烈的基础性、综合性和实践性特点。
课程的特点要求教师具有宽广的基础知识、灵活的教学方法和非常强的实践能力。
学生对先行课程的理解程度也不尽相同，水平参差不齐，如何激发学生的学习兴趣、提高动手实践的能力、培养工程创新能力和创新精神是人才培养过程中的关键问题[1]。
为满足社会对嵌入式人才的需求，各高校争相开设嵌入式专业或者相关课程。
如何能够使学生在本门课程的学习过程中学到知识、提高能力，培养嵌入式工程师，是嵌入式教学过程中需要探讨的问题。
本文首先分析了目前在嵌入式系统课程的教学实践过程中存在的问题和不足，然后针对这些问题，以成果导向教育的理念，提出了相应的解决方法。
一、嵌入式课程教学中存在的问题各高校在开展自己的嵌入式课程时，都会将课程的特点和本校的师资情况、实验条件和人才培养目标等具体的实际情况相结合，制定能够体现专业特色，并服务于人才培养方案的教学目标和教学内容。
多数地方性高校受师资水平、实验条件的限制，在理论和实践教学方面存在共同的不足，这些不足主要表现在如下3个方面的矛盾。
1. 课程的综合性与老师专业背景的单一性的矛盾。
嵌入式系统是一项发展迅速的计算机技术，涉及的知识面广、综合性强，这就对任课教师提出了更高的要求。
专业的嵌入式系统任课教师缺乏，很多软件背景或者是电子背景的老师，在接受短期培训之后就给学生授课，很难做到软、硬件都精通，对相关基础缺乏全面足够的了解；平时又不从事嵌入式的研究或者开发工作，开发实践经验有限。
很多老师直接把其他课程的教学方法搬过来用，未能体现嵌入式教学特点。
嵌入式课程设计摘要一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握嵌入式系统的基本原理和设计方法，能够独立完成简单的嵌入式系统设计和开发。
具体包括以下三个方面：知识目标：使学生了解嵌入式系统的基本概念、组成原理和关键技术，包括处理器、存储器、输入输出接口等；掌握嵌入式操作系统的基本原理和常用操作系统；了解嵌入式系统的设计流程和开发工具。
技能目标：培养学生具备嵌入式系统设计和开发的基本能力，能够使用C/C++等编程语言进行程序设计；掌握基于ARM等处理器的嵌入式系统设计与开发；能够使用Keil、IAR等集成开发环境进行程序编译和调试。
情感态度价值观目标：培养学生对嵌入式系统的兴趣和热情，提高学生独立思考和创新能力，培养团队合作意识和沟通能力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：嵌入式系统基本概念：嵌入式系统的定义、特点、应用领域和发展趋势。
嵌入式系统组成原理：嵌入式处理器、存储器、输入输出接口等基本组成部件及其工作原理。
嵌入式操作系统：嵌入式操作系统的概念、分类、特点和常用嵌入式操作系统。
嵌入式系统设计流程：需求分析、系统设计、硬件选型、软件开发、系统集成和测试等。
嵌入式系统开发工具：Keil、IAR等集成开发环境的使用方法，以及基于ARM等处理器的嵌入式系统开发。
三、教学方法本课程采用讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性。
讲授法：通过讲解嵌入式系统的基本概念、原理和关键技术，使学生掌握相关知识。
讨论法：学生就嵌入式系统设计中的实际问题进行讨论，培养学生的独立思考和创新能力。
案例分析法：分析典型的嵌入式系统设计案例，使学生了解嵌入式系统设计的过程和方法。
实验法：引导学生动手进行嵌入式系统设计与开发，提高学生的实际操作能力。
四、教学资源本课程的教学资源包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备等。
教材：《嵌入式系统设计与开发教程》等。
参考书：《嵌入式系统原理与应用》、《嵌入式操作系统》等。
基于MCS-51和ARM的通用嵌入式综合实验系统陆熊;黄晓梅;周翟和;林雅洁【摘要】MCS-51单片机在高等院校相应课程中具有重要的传统地位,而嵌入式系统采用32位ARM微控制器已经发展成为主流.设计实现了既能兼容MCS-51单片机又能兼容32位ARM微控制器的通用嵌入式综合实验系统,并提供了丰富的功能模块.基于这一综合实验系统,提出了在单片机原理及应用等嵌入式系统课程教学中,以MCS-51单片机内容为基础、ARM微控制器内容为提升的分层次教学模式,从而全方位提高学生嵌入式技术开发和应用能力.【期刊名称】《中国现代教育装备》【年(卷),期】2017(000)015【总页数】3页(P5-7)【关键词】MCS-51单片机;ARM微控制器;分层次教学;核心板;多功能扩展底板【作者】陆熊;黄晓梅;周翟和;林雅洁【作者单位】南京航空航天大学自动化学院江苏南京 211106;南京航空航天大学自动化学院江苏南京 211106;南京航空航天大学自动化学院江苏南京 211106;南京航空航天大学自动化学院江苏南京 211106【正文语种】中文随着后PC机时代的到来，嵌入式系统在软硬件技术上得到了令人瞩目的发展。
相应，嵌入式系统的应用相应越来越广泛，其在工业控制、消费电子、医疗行业、测试与测量仪器、家庭楼宇自动化和物联网等各种领域都有非常重要的应用。
作为嵌入式系统的核心部件，微控制器正从早些年的主流8位系统逐渐向全新的32位系统快速升级换代。
这对于高等院校所开展嵌入式系统技术相关的课程教学和实验教学带来了全新的挑战。
一方面，目前国内相当多的高校课程教学依然以MCS-51 8位单片机为主；另一方面，32位微控制器正在被众多的应用领域所接受，成为市场上的主流。
而且在种类繁多的32位微控制器中，ARM架构的微控制器异军突起，占据了市场的绝对主导地位，这正如当初MCS-51系列单片机在8位微控制器市场中的主导一样。
微控制器这样的发展趋势，要求高等院校在理论和实验教学中，既要重视MCS-51知识传授，使得学生获得嵌入式系统的入门知识；又要兼顾嵌入式技术发展的趋势，开展基于32位微控制器的理论和实验教学，以由浅入深、由易到难的方式全方位培养学生的嵌入式技术应用和开发能力。
第1篇一、案例背景随着科技的飞速发展，嵌入式系统在各个领域得到了广泛应用。
嵌入式系统涉及计算机科学、电子工程、自动化等多个学科，具有实践性强、技术更新快等特点。
为了提高学生的嵌入式系统设计能力和实际操作能力，我国高校纷纷开展了嵌入式教学实践。
本文以某高校嵌入式教学实践为例，探讨嵌入式教学实践的有效方法。
二、教学目标1. 使学生掌握嵌入式系统基本原理和设计方法；2. 培养学生动手实践能力和创新意识；3. 提高学生团队协作和沟通能力；4. 为学生未来从事嵌入式系统相关工作奠定基础。
三、教学实践内容1. 嵌入式系统概述（1）嵌入式系统定义及特点；（2）嵌入式系统发展历程；（3）嵌入式系统分类；（4）嵌入式系统应用领域。
2. 嵌入式处理器与硬件平台（1）ARM架构概述；（2）ARM处理器核心技术；（3）常用ARM处理器型号及特点；（4）硬件平台搭建与调试。
3. 嵌入式软件开发（1）嵌入式操作系统概述；（2）Linux操作系统原理与应用；（3）嵌入式C语言编程；（4）驱动程序开发。
4. 嵌入式系统设计实践（1）嵌入式系统设计流程；（2）项目选题与需求分析；（3）硬件电路设计与仿真；（4）软件编程与调试；（5）系统集成与测试。
四、教学实践方法1. 理论与实践相结合在教学过程中，注重理论知识与实际操作相结合，使学生能够在理论指导下进行实践，提高实践能力。
2. 项目驱动教学以项目为驱动，将教学内容融入项目中，让学生在实践中掌握知识，培养团队协作和沟通能力。
3. 多媒体教学运用多媒体技术，如PPT、视频等，丰富教学内容，提高学生的学习兴趣。
4. 案例教学通过分析实际嵌入式系统案例，让学生了解嵌入式系统在实际应用中的问题与解决方案。
5. 讨论式教学鼓励学生积极参与课堂讨论，激发学生的思维，提高课堂氛围。
五、教学实践效果1. 学生对嵌入式系统的理解更加深入，掌握了嵌入式系统基本原理和设计方法；2. 学生的动手实践能力和创新意识得到显著提高；3. 学生在团队协作和沟通方面取得明显进步；4. 学生对嵌入式系统相关岗位的就业竞争力得到提升。
基于ARM的嵌入式教学平台的设计与应用【摘要】为提高计算机类、电子类及电气控制类技师的技能水平，在技师学院全面开设嵌入式系统的课程以替代传统的8位单片机教学已是大势所趋。
对于这种实践性与理论性同等重要的课程，除了讲授课程内容以外，还应该搭建完善的教学实验平台，供学生上机操作，以掌握ARM嵌入式系统的开发和设计技能。
【关键词】嵌入式系统ARM 微处理器S3C44B0X uClinux 内核引言嵌入式教学平台从结构上来看主要分为三个部分：底层的硬件平台，包含Boot Loader的操作系统层，以及最上面的应用层――应用程序的设计开发环境。
根据嵌入式系统的现状与教学平台的实际需要，提出了既经济又实用的以ARM 加装uClinux基本的系统设计方案。
1 ARM的嵌入式系统研究背景及应用现状嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可行性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
嵌入式系统至今已经有30多年的历史了，嵌入式技术也经历了几个发展阶段。
进入20世纪90年代后，以计算机和软件为核心的数字化技术取得了迅猛的发展，不仅广泛渗透到社会经济、军事、交通、通信等相关行业，而且深入到家电、娱乐等各个领域，兴起了一场数字化技术革命。
多媒体技术与internet应用的迅速普及，消费电子、计算机、通信技术一体化趋势明显，嵌入式技术再度成为研究的热点。
2 开设本课程的意义基于ARM的嵌入式系统应用是如此的广泛，但“嵌入式”却鲜为人知，很多人在使用着嵌入式设备，享受着嵌入式给他们带来的便利和强大的功能时，并不知道嵌入式系统的存在。
到目前为止，ARM微处理器及技术的应用几乎已经深入到各个领域：工业控制、无线通讯、网络应用、消费类电子产品、成像和安全产品，除此以外，ARM微处理器及技术还应用到许多不同的领域，并会在将来取得更加广泛的应用。
因此，研究具有普遍的意义。
目前，学校正在开设的传统的8位单片机技术的教学已不能适应学生就业市场的需求。
鉴于以上原因，在嵌入式人才极其缺乏的今天，在职业技术学院办好嵌入式系统教学平台，为学生提供良好的学习环境，使其熟练掌握嵌入式系统的研究与开发技术，在提高技师学院学生的就业率并为其自身日后的发展打下良好基础的同时，对提高办学效益也具有重大的意义。
因此，在职业技术学院开设基于ARM的嵌入式系统的课程已是大势所趋。
3 教学硬件平台的搭建嵌入式开发平台的硬件选择主要是嵌入式处理器的选择。
嵌入式系统硬件通常由处理器、存储器和输入/输出三个部分组成。
根据嵌入式系统的现状与教学平台的实际需要，经过慎重筛选，选择了三星的S3C44B0X微处理器。
S3C44B0X处理器是基于ARM7TDMI的体系结构。
ARM7TDMI是ARM公司最早的业界普遍认可且赢得了广泛应用的处理器核，ARM7TDMI处理器是ARM7处理器系列成员之一，是目前应用很广的32位高性能嵌入式RISC处理器。
为了降低系统总成本和减少外围器件，这款芯片还集成了下列部件：8KB Cache、外部存储器控制器、LCD控制器、4个DMA通道、2通道UART、71个通用I/O口、8个外部中断源、实时时钟、8通道10位ADC等。
硬件的设计框图如图1所示。
4 操作系统的选择4.1 选择uClinux作为教学平台的操作系统的原因目前，嵌入式操作系统的品种很多，但随着嵌入式系统的应用领域越来越广泛，免费的Linux操作系统成为嵌入式操作系统中的首选。
4.2 uClinux的特点uClinux具有多任务、无内存管理单元、内核精简、高效、稳定等优点。
uClinux是由linux2.0去掉内存管理单元模块支持而发展生成的，主要面向无内存管理单元的处理器，特别适用于工控、仪表行业等低端手持设备。
4.3 Boot loader的功能和实现（1）Boot Loader的基本结构。
Boot Loader 就是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。
通过这段小程序，我们可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，以便为最终调用操作系统内核准备好正确的环境。
通常，Boot Loader 是严重地依赖于硬件而实现的，特别是在嵌入式世界。
（2）Boot Loader 的操作模式。
大多数Boot Loader 都包含两种不同的操作模式："启动加载"模式和"下载"模式。
本教学平台使用的Boot Loader被命名为fs_bios44b0，它提供了下载模式下的工作模式，我们需要增加启动加载的工作模式。
利用fs_bios44b0加载并运行内核的流程，如图2所示。
在原有Boot Loader基础上进行修改，使得在启动时处于正常的启动加载模式，但是它会延时10 秒等待终端用户按下任意键而切换到下载模式。
如果在10 秒内没有用户按键，则Boot Loader继续启动Linux 内核，Boot Loader的编译和调试是在ADS环境下进行的。
4.4 内核的裁剪和编译Linux的运行开销，主要包括了静态映像体积、动态运行的内存和CPU等的开销，这些开销通常在嵌入式系统中都显得比较大。
由于嵌入式系统的资源比桌面系统少，所以必须先对Linux进行裁剪，控制开销，才能使之运行于嵌入式系统硬件平台上。
静态映像主要有Linux系统内核、应用程序、应用库等的二进制映像组成；动态运行的开销和CPU 开销主要与Linux实现有关，需要针对嵌入式应用系统的特点进行优化。
4.5 内核的加载运行当内核的编译工作完成之后，会在/uClinux-040408/images目录下看到两个内核文件：image.ram 和image.rom，其中，可将image.rom写入ROM/SRAM/FLASH Bank0对应的Flash存储器中，当系统复位或上电时，内核自解压到SDRAM，并开始运行。
image.ram可直接在系统的SDRAM中运行，使用ADS（或SDT）集成开发环境将系统的SDRAM映射到起始地址为0x0处，并将image.ram载入从0x10000开始的SDRAM中，加载完毕后，修改PC指针寄存器的值为0x10000并执行。
注意该内核默认串行口COM1为输入输出控制台，波特率115200，8个数据位，1个停止位，无校验。
5 应用程序的开发及添加5.1 应用程序的开发基于ARM 的嵌入式系统开发时，选择合适开发工具可加快开发进度，降低开发成本。
常见的ARM编译开发环境有两种：（1）ADS/SDT IDE开发环境：它由ARM公司开发，使用了CodeWarrior公司的编译器；（2）集成了GNU开发工具的IDE开发环境：它由GNU的汇编器as，交叉编译器gcc 和链接器ld组成。
选择ADS/SDT开发环境时，用户的工程，源程序文件应符合SDT/ADS的语法和规则。
选择GNU开发工具的集成开发环境时，用户的工程、源程序文件应符合GNU的语法和规则。
在嵌入式程序设计中，C语言编程和ARM汇编语言编程都是必须的，在某些情况下，还需要C 语言与汇编语言的混合编程。
如果代码比较简单，则可直接利用内嵌汇编来进行混合编程，这时需ATPCS来完成汇编语言与C语言程序之间的调用。
在实际编程应用中，使用较多的方式是：程序初始化部分用汇编语言完成，然后用C/C++完成主要的编程任务，程序在执行时首先完成初始化过程，然后跳转到C/C++程序代码中，汇编程序和C/C++程序之间一般没有参数传递，也没有频繁的相互调用，因此，整个程序的结构显得相对简单。
5.2 应用程序的添加作为一款较好的网络控制器，基于S3C44B0X的系统一般都提供以太网接口，通过以太网接口从网络添加用户程序到目标系统运行，快速而且方便，特别是在用户应用程序的调试过程中。
事实上，鉴于uClinux操作系统本身强大的网络功能，同时基于S3C44B0的系统提供以太网接口，通过局域网可方便地在运行uClinux目标系统和运行Linux宿主机上进行文件传输。
运行目标系统的uClinux内核在编译过程中，已默认选择了FTP和其他一些网络服务，同时，宿主机上的Linux 在默认时，也会安装运行FTP 服务，因此，当目标系统的uClinux启动运行以后，可将目标系统作为FTP客户端，而运行Linux宿主机作为FTP服务器，进行双向的文件传输。
6 教学平台的功能及使用效果本教学平台可以实现基础的ARM 嵌入式教学，主要包括指令实验、基础接口实验、uCLinux 操作系统实验，也可以实现高端的ARM 嵌入式教学，主要包括扩展接口实验，如LED 灯、数码管、音频、麦克风、串口、并口、USB 接口、以太网接口、步进电机、SD 卡、液晶、触摸屏等，基本满足目前的嵌入式教学需求。
经过该教学平台的学习，学生进一步加深了嵌入式系统应用技术基本原理，掌握32位ARM单片机和嵌入式操作系统应用的一些基础技术，学生基本可以完成目前企业的一般项目研发，使走出校园的学生能尽快适应以后工作的需要。
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