高職計(jì)算機(jī)應(yīng)用專業(yè)嵌入式技術(shù)教學(xué)改革初探

作者簡介：高立軍（1978.11-），男，漢，北京人，系主任/副教授，研究生，北京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，研究方向：嵌入式技術(shù)。

摘 要：在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級的過程中，嵌入式技術(shù)為各行業(yè)網(wǎng)絡(luò)化和智能化信息控制和處理發(fā)揮了重要的作用。為了給社會提供更多優(yōu)秀和專業(yè)的嵌入式技術(shù)人才，高職院校計(jì)算機(jī)應(yīng)用專業(yè)應(yīng)進(jìn)行教學(xué)改革，從而提高學(xué)生的專業(yè)技能知識。本文主要研究教學(xué)改革的具體計(jì)劃，以及提出建設(shè)專業(yè)教學(xué)實(shí)訓(xùn)平臺的教學(xué)改革方法。

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革；嵌入式技術(shù)；計(jì)算機(jī)應(yīng)用專業(yè)；高職

中圖分類號：TP368文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：2095-9214（2016）02-0140-01

前言

嵌入式技術(shù)是計(jì)算機(jī)應(yīng)用專業(yè)發(fā)展的重要方向，作為網(wǎng)絡(luò)化和智能化信息處理的重要平臺，在軍事、航空航天、信息通信、工業(yè)控制、手持式設(shè)備等領(lǐng)域發(fā)揮了極大的作用，而在高職院校設(shè)置關(guān)于嵌入式技術(shù)的相關(guān)課程，對培養(yǎng)該技術(shù)的專業(yè)人才奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，因此高職院校進(jìn)行教學(xué)改革具有重要意義。

1.嵌入式技術(shù)的教學(xué)計(jì)劃

（1）概述

嵌入式技術(shù)具有較強(qiáng)的工程實(shí)踐性、理論性，在其硬件的發(fā)展歷程中主要是從8位單片機(jī)到32位微處理器ARM，軟件發(fā)展歷程主要是從沒有操作系統(tǒng)到有操作系統(tǒng)，同時該技術(shù)具有較高的難度，如果沒有科學(xué)合理的教學(xué)計(jì)劃，高職學(xué)生很難高效的掌握相關(guān)技術(shù)知識。因此在教學(xué)技術(shù)設(shè)計(jì)時應(yīng)當(dāng)結(jié)合學(xué)生的實(shí)際認(rèn)知水平，循序漸進(jìn)的進(jìn)行教學(xué)活動。關(guān)于嵌入式技術(shù)硬件方面的教學(xué)應(yīng)制定單片機(jī)原理和應(yīng)用等課程，為學(xué)生更好的學(xué)習(xí)嵌入式技術(shù)有更加深入的認(rèn)識。關(guān)于嵌入式技術(shù)軟件方面的教學(xué)應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)操作系統(tǒng)原理等課程，使學(xué)生可以更加扎實(shí)的掌握該技術(shù)的運(yùn)用[1]。

（2）建立課程體系

在掌握嵌入式技術(shù)的基礎(chǔ)課程之后才能學(xué)習(xí)深層次的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)課程，建立適合嵌入式技術(shù)教學(xué)的課程體系，如在學(xué)習(xí)嵌入式操作系統(tǒng)原理、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、C語言程序設(shè)計(jì)、匯編語言程序設(shè)計(jì)等軟件基礎(chǔ)課程和單片機(jī)原理及開發(fā)、數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)等硬件基礎(chǔ)課程之后，學(xué)習(xí)基于Linux的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的系統(tǒng)開發(fā)課程[2]。

2.建設(shè)專業(yè)教學(xué)實(shí)訓(xùn)環(huán)境

（1）教學(xué)平臺的構(gòu)建

教學(xué)平臺的處理核心應(yīng)采用Intel 高性能的PXA270處理器，還應(yīng)當(dāng)選用源碼開放的Linux操作系統(tǒng)作為平臺的操作系統(tǒng)，教學(xué)平臺的硬件模式應(yīng)設(shè)計(jì)為功能板與核心板相結(jié)合，功能板應(yīng)包括各種外圍接口和器件，如存儲卡接口、音頻和視頻接口、攝像頭接口、USB接口、RS232接口等外圍接口；核心板應(yīng)具備全部最小系統(tǒng)運(yùn)行所需的硬件，如電源控制模塊、CLPD、SDRAM、Flash、CPU等硬件，保證在接入5V電源的情況下可以單獨(dú)通電作業(yè)，同時為了完成調(diào)試工作和程序的下載等還需要設(shè)置以太網(wǎng)接口、串口、JTAG接口。通過有機(jī)結(jié)合功能板與核心板，從而構(gòu)造完整的應(yīng)用系統(tǒng)，同時該系統(tǒng)還應(yīng)當(dāng)具有較強(qiáng)的處理能力、較低的功能消耗、較小的體積等優(yōu)點(diǎn)。在平臺軟件環(huán)境的設(shè)計(jì)方面有時不能夠直接通過硬件平臺來設(shè)計(jì)，這時就需要采用其他的方法，如將編譯和編輯目標(biāo)板的Linux文件系統(tǒng)、內(nèi)核、引導(dǎo)程序以及系統(tǒng)開發(fā)工具安裝到宿主機(jī)上，安裝之后通過將需要的軟件下載到目標(biāo)板上進(jìn)而運(yùn)行該軟件系統(tǒng)。通常將這種開發(fā)方式稱為交叉開發(fā)，交叉開發(fā)的模型為由宿主機(jī)生成目標(biāo)內(nèi)核映像文件系統(tǒng)通過各種連接方式下載到目標(biāo)機(jī)上形成內(nèi)核映像。而實(shí)現(xiàn)Linux操作系統(tǒng)在開發(fā)板平臺上的運(yùn)行主要滿足兩個條件，一是保留Linux操作系統(tǒng)的基本功能配置，通過壓縮和裁剪的方式將不重要的功能模塊去掉，從而在保證其所需功能能夠?qū)崿F(xiàn)的基礎(chǔ)上為嵌入式系統(tǒng)節(jié)約更多的存儲空間。二是將Linux內(nèi)核所需的硬件進(jìn)行針對性的移植，對部分和硬件直接接觸的代碼進(jìn)行修改，例如Bootloader，保證平臺上的軟件可以在開發(fā)板上正常運(yùn)行[3]。

（2）教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)

嵌入式教學(xué)的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容設(shè)計(jì)應(yīng)采用具有CSM通信模塊、觸摸屏、音頻、USB攝像頭、通用的網(wǎng)絡(luò)功能、IO功能等功能的PXA270實(shí)驗(yàn)平臺。利用這些功能模塊設(shè)計(jì)相應(yīng)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生對嵌入式系統(tǒng)的基本功能可以有更加深入的了解，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)嵌入式技術(shù)的積極性。具體的教學(xué)內(nèi)容可設(shè)計(jì)為在學(xué)習(xí)Linux操作系統(tǒng)移植和嵌入式交叉環(huán)境架構(gòu)方面設(shè)計(jì)文件系統(tǒng)制作實(shí)訓(xùn)、內(nèi)核編譯移植實(shí)訓(xùn)、Boot-Loader編譯移植實(shí)訓(xùn)、Makefile編寫使用實(shí)訓(xùn)、常用命令以及工具實(shí)訓(xùn)等課時訓(xùn)練；在學(xué)習(xí)驅(qū)動程序設(shè)計(jì)時可設(shè)計(jì)關(guān)于USB驅(qū)動配置實(shí)訓(xùn)、IO口驅(qū)動實(shí)訓(xùn)、驅(qū)動程序結(jié)構(gòu)實(shí)訓(xùn)等內(nèi)容的教學(xué)任務(wù)；在學(xué)習(xí)基于QT編程應(yīng)用開發(fā)和QT移植時，可以設(shè)計(jì)Web-server的移植和網(wǎng)絡(luò)通訊實(shí)訓(xùn)、USB攝像頭實(shí)訓(xùn)、串口通訊實(shí)訓(xùn)、QT移植實(shí)訓(xùn)等教學(xué)內(nèi)容；在最后嵌入式綜合項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)的時候可設(shè)置基于Webser-vice的數(shù)字糧倉監(jiān)控系統(tǒng)、嵌入式Linux系統(tǒng)開發(fā)流程和一般設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容等。根據(jù)具體的學(xué)習(xí)情境設(shè)計(jì)不同的教學(xué)內(nèi)容，利用教學(xué)實(shí)訓(xùn)的方式，有機(jī)的結(jié)合教學(xué)實(shí)踐與理論知識，將抽象的理論知識轉(zhuǎn)為具體的實(shí)踐活動，從而提高學(xué)生嵌入式技術(shù)的實(shí)際開發(fā)能力[4]。

3.總結(jié)

綜上所述，通過對高職計(jì)算機(jī)應(yīng)用專業(yè)嵌入式技術(shù)教學(xué)改革的研究，從中可以了解到根據(jù)嵌入式技術(shù)制定相應(yīng)的教學(xué)實(shí)訓(xùn)計(jì)劃和教學(xué)內(nèi)容，以此來將復(fù)雜和難度較大的嵌入式技術(shù)以更加簡單的教學(xué)方式傳授給學(xué)生，使學(xué)生可以掌握更加堅(jiān)實(shí)的嵌入式技術(shù)知識，提高其實(shí)踐操作能力，從而為社會提供更加專業(yè)、優(yōu)秀的嵌入式技術(shù)人才，為社會發(fā)展提供人才保障，從而促進(jìn)社會的進(jìn)步。

（作者單位：北京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院）

參考文獻(xiàn)：

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