應(yīng)用型本科高校嵌入式實(shí)驗(yàn)室建設(shè)探索

南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院科技培訓(xùn)處 林王兵

南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院電子電氣工程學(xué)院 王 剛 劉 磊

1.引言

隨著信息化，智能化，網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)也將獲得更加廣闊的發(fā)展空間。學(xué)校自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)從2011級(jí)開(kāi)始將嵌入式系統(tǒng)作為本專(zhuān)業(yè)的教學(xué)內(nèi)容。擬建設(shè)的嵌入式實(shí)驗(yàn)室包括一個(gè)嵌入式系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室和一個(gè)嵌入式系統(tǒng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室。建成后的嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室可以滿(mǎn)足嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用課程的實(shí)踐教學(xué)[1-3]，并做到2人一組；建成后的嵌入式創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室[4]可以為本專(zhuān)業(yè)以及相關(guān)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生開(kāi)展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練、大學(xué)生電子科技競(jìng)賽培訓(xùn)以及教師科研項(xiàng)目等。由于嵌入式系統(tǒng)是面向用戶(hù)、面向產(chǎn)品、面向應(yīng)用的特點(diǎn)，該實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)也為日后的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)拓展奠定了一定的基礎(chǔ)。

2.建設(shè)思路及目標(biāo)

2.1 建設(shè)思路

利用飛思卡爾提供的平臺(tái)外加學(xué)校提供必要的配套設(shè)備建設(shè)。飛思卡爾是世界領(lǐng)先的微處理器生產(chǎn)廠商，其產(chǎn)品覆蓋的MCU從8位機(jī)到32位機(jī)，應(yīng)用在工業(yè)自動(dòng)化、汽車(chē)電子、醫(yī)療電子、航天軍工等各個(gè)領(lǐng)域。選擇飛思卡爾實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行嵌入式實(shí)驗(yàn)室建設(shè)[5]能夠縮小學(xué)生從學(xué)校學(xué)習(xí)到工作所需之間的差距。在飛思卡爾提供的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)基礎(chǔ)上，學(xué)校再配套必要的實(shí)驗(yàn)用儀表、設(shè)備及桌椅，滿(mǎn)足嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的目前需求和長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展需要。

2.2 建設(shè)目標(biāo)

2.2.1 著力提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力

(1)嵌入式實(shí)驗(yàn)室能夠從以下四個(gè)方面培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力；

(2)掌握基本的嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)流程；

(3)熟悉飛思卡爾系列微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外設(shè)資源；

(4)積極參與到大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目中；

(5)開(kāi)展大學(xué)生電子科技競(jìng)賽。

2.2.2 充分滿(mǎn)足嵌入式系統(tǒng)相關(guān)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)

嵌入式專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室[6]作為嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)室，能夠滿(mǎn)足自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)、電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)、計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)、電子專(zhuān)業(yè)的嵌入式系統(tǒng)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)。每次實(shí)驗(yàn)2人一組，最多一次能夠容納70人。

嵌入式系統(tǒng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室主要用于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，能夠同時(shí)大約容納50人參與到各類(lèi)相關(guān)的創(chuàng)新項(xiàng)目中。

嵌入式系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室能夠開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容如表1所示。

3.建設(shè)方案

嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室分為嵌入式系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室和嵌入式系統(tǒng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室。

3.1 嵌入式系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室

嵌入式系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)基于目前自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有資源，新增飛思卡爾ARM Cortex-M4 K60實(shí)驗(yàn)箱設(shè)備，能夠開(kāi)設(shè)嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。儀器設(shè)備需要一間100平米左右實(shí)驗(yàn)室。

3.2 嵌入式系統(tǒng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室

嵌入式系統(tǒng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，主要滿(mǎn)足學(xué)生科技競(jìng)賽、創(chuàng)新設(shè)計(jì)項(xiàng)目及教師科研需求。儀器設(shè)備及實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地需要一間120平米左右實(shí)驗(yàn)室。

嵌入式系統(tǒng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備類(lèi)型主要有6種，包括K60系列、ColdFire系列、DSC系列、S12系列、HC08系列以及GPRSZIGBEE系列。能夠滿(mǎn)足嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)及項(xiàng)目研究等各種實(shí)踐需求。

表1 嵌入式系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室能夠開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)

嵌入式系統(tǒng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室能開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包括：8位、16位及32位類(lèi)型MCU的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)及創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。此外，該實(shí)驗(yàn)室可以作為學(xué)生科技競(jìng)賽的培訓(xùn)基地及實(shí)訓(xùn)基地，嵌入式系統(tǒng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室主要功能如表2所示。

4.管理制度

實(shí)驗(yàn)室管理制度是實(shí)驗(yàn)室能夠良好運(yùn)行的前提和保證，完善合理的實(shí)驗(yàn)室管理制度能夠保障實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，提高實(shí)驗(yàn)室利用效率，延長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備使用壽命，使實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入良性循環(huán)。為此，我校嵌入式實(shí)驗(yàn)室建設(shè)過(guò)程中制定了比較完善的實(shí)驗(yàn)室管理制度，目前正在向其他實(shí)驗(yàn)室逐步推廣。我校嵌入式實(shí)驗(yàn)室分為兩級(jí)管理。首先，實(shí)驗(yàn)室配備專(zhuān)職教師一名，主要負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)室使用的申請(qǐng)審核，實(shí)驗(yàn)室的日常管理，實(shí)驗(yàn)設(shè)備的日常維護(hù)等常規(guī)工作；其次，嵌入式系統(tǒng)相關(guān)課程的教師可以提前向?qū)嶒?yàn)室管理教師申請(qǐng)實(shí)驗(yàn)室的使用：包括指導(dǎo)學(xué)生課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、學(xué)生競(jìng)賽以及教師自己進(jìn)行科研活動(dòng)等；另外，我校嵌入式實(shí)驗(yàn)室實(shí)行開(kāi)放式管理，學(xué)生可以自行組成嵌入式興趣小組，興趣小組也可以向?qū)嶒?yàn)室管理人員申請(qǐng)實(shí)驗(yàn)室的使用，強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力。此外，為了切實(shí)提高開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室的管理經(jīng)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)室與嵌入式系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)技術(shù)廠商保持密切聯(lián)系，密切關(guān)注嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的最新動(dòng)態(tài)，積極準(zhǔn)備參加教師嵌入式系統(tǒng)培訓(xùn)班和研討會(huì)。

5.結(jié)語(yǔ)

針對(duì)目前各高校人才培養(yǎng)過(guò)程中普遍存在的實(shí)踐應(yīng)用能力差的問(wèn)題，我校在嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)過(guò)程中，經(jīng)過(guò)深入調(diào)研，選擇目前市場(chǎng)上應(yīng)用廣泛的“飛思卡爾”制造商開(kāi)發(fā)的嵌入式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生畢業(yè)后與公司的更好銜接。另外同時(shí)建立嵌入式基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室兩大實(shí)驗(yàn)室，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室主要用于學(xué)生的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)等常規(guī)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行開(kāi)放式管理，主要用于學(xué)生的各類(lèi)競(jìng)賽，教師科研等實(shí)踐活動(dòng)。盡兩年來(lái)的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和管理經(jīng)驗(yàn)和取得的成果表明，嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)進(jìn)行開(kāi)放式管理有利于推動(dòng)高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，有利于應(yīng)用型本科高校對(duì)人才的培養(yǎng)。

表2 嵌入式系統(tǒng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的主要功能

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[2]劉森,慕春棣.自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)探討[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2007,24(1):115-117.

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[4]謝友柏.高校的聚焦點(diǎn)是培養(yǎng)創(chuàng)新人才[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2010,29(9):1-3.

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