嵌入式系統(tǒng)課程“中斷、異常與事件”教學(xué)實(shí)踐及啟示

潘登　陳啟軍

摘要：從嵌入式系統(tǒng)課程的中斷、異常與事件等基本概念出發(fā)，針對(duì)教學(xué)實(shí)踐中出現(xiàn)的問(wèn)題，討論理論教學(xué)對(duì)于培養(yǎng)、提高學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力的重要性，強(qiáng)調(diào)將理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為嵌入式系統(tǒng)課程的“一體兩翼”，以理論教學(xué)為基礎(chǔ)并使兩者彼此促進(jìn)，循序漸進(jìn)地開(kāi)展課程設(shè)計(jì)、項(xiàng)目研發(fā)等教學(xué)內(nèi)容，以更好地培養(yǎng)、提高學(xué)生的實(shí)踐能力。

關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；中斷；異常；事件；理論教學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；啟示

0.引言

中斷、異常與事件是嵌入式系統(tǒng)理論與技術(shù)的3個(gè)基礎(chǔ)概念，圍繞這3個(gè)基礎(chǔ)概念形成的理論與軟硬件技術(shù)，是嵌入式系統(tǒng)課程本科培養(yǎng)階段教學(xué)的核心內(nèi)容。由于嵌入式系統(tǒng)課程一般在微機(jī)原理課程之后開(kāi)設(shè)，學(xué)生已經(jīng)初步掌握了Intel微處理器的基礎(chǔ)知識(shí)與運(yùn)用軟硬件技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單項(xiàng)目設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的基本技能，嵌入式系統(tǒng)與微機(jī)原理的教材內(nèi)容具有很大的相似性，往往導(dǎo)致教師和學(xué)生在潛意識(shí)中把教與學(xué)的重點(diǎn)放在動(dòng)手能力的提高上，很大程度上忽視了基礎(chǔ)概念的掌握，造成學(xué)生對(duì)這些基礎(chǔ)概念缺乏深刻的理解，不清楚這些概念為解決何種問(wèn)題而提出，對(duì)圍繞該問(wèn)題建立起來(lái)的理論體系與所采用的關(guān)鍵技術(shù)無(wú)法上升為自己的理性認(rèn)識(shí)，最后集中反映在項(xiàng)目開(kāi)發(fā)和實(shí)驗(yàn)中無(wú)法充分利用微控制器提供的先進(jìn)技術(shù)與優(yōu)越性能。

嵌入式系統(tǒng)課程知識(shí)點(diǎn)覆蓋面廣，“軟硬”結(jié)合，與工程實(shí)踐結(jié)合緊密，具有理論性強(qiáng)、綜合性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)的顯著特點(diǎn)。嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)在重視培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力的同時(shí)，如果不加強(qiáng)對(duì)嵌入式系統(tǒng)理論的基本概念、基礎(chǔ)理論與核心技術(shù)的教學(xué)工作，不注重揭示理論與技術(shù)的源變，不設(shè)法加深學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解，就很難讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)與項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中去驗(yàn)證、體驗(yàn)和鞏固所學(xué)知識(shí)，如果學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中“理論指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論”做得不到位，就不能很好地將理論與實(shí)際相聯(lián)系，很難達(dá)到培養(yǎng)、提高學(xué)生實(shí)踐能力的預(yù)期目的，更談不上在潛移默化中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維與研究能力。

1.加強(qiáng)對(duì)基本概念“中斷、異常與事件”的理論教學(xué)工作

1.1“中斷、異常與事件”的感性認(rèn)識(shí)教學(xué)

在“中斷”方面，Cortex-M系列微處理器根據(jù)中斷請(qǐng)求產(chǎn)生的時(shí)機(jī)與優(yōu)先級(jí)，采用“尾鏈”（俗稱“咬尾”）和“遲到中斷”等創(chuàng)新技術(shù)，對(duì)多個(gè)中斷請(qǐng)求進(jìn)行更高效的管理，這與微機(jī)原理中斷處理技術(shù)存在很大不同。

幾乎所有的國(guó)內(nèi)外嵌入式系統(tǒng)教材或技術(shù)文獻(xiàn)，均在“中斷”之外都提及“異?！保爱惓！迸c“中斷”顯然不是一個(gè)完全等價(jià)的概念；另一方面，幾乎所有的嵌入式系統(tǒng)教材，在論述微處理器或微控制器的工作原理時(shí)，又都毫無(wú)例外地將“異?！迸c“中斷”混在一起不做區(qū)分，說(shuō)明微處理器或微控制器處理“中斷請(qǐng)求”和系統(tǒng)“異常”事件一定存在著大量共性的方面。

“事件”為觸發(fā)系統(tǒng)某種行為的消息和請(qǐng)求，或是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工作或狀態(tài)改變的某種激勵(lì)，既可以來(lái)自系統(tǒng)內(nèi)部，也可以來(lái)自系統(tǒng)外部，一般由某個(gè)對(duì)象發(fā)出，并由某個(gè)對(duì)象接收和處理?！爸袛嗾?qǐng)求”與“異?！钡陌l(fā)生，均可以作為“事件”，以脈沖來(lái)表征，并驅(qū)動(dòng)微處理器或微控制器有目的地開(kāi)展工作。

在教學(xué)中，首先引導(dǎo)學(xué)生思考上述問(wèn)題，使其形成一定的感性認(rèn)識(shí)。

1.2“中斷、異常與事件”的理性認(rèn)識(shí)教學(xué)

當(dāng)軟硬件出現(xiàn)不正常的行為時(shí)，通常會(huì)發(fā)出代表錯(cuò)誤或危險(xiǎn)的警告，這類事件被稱為“異?！笔录?；對(duì)異常進(jìn)行處理，能夠控制錯(cuò)誤的代碼和系統(tǒng)異常行為，避免錯(cuò)誤蔓延。微處理器或微控制器的研發(fā)與設(shè)計(jì)，需要根據(jù)市場(chǎng)對(duì)“異?！笔录幚淼男枨螅峁├碚撝闻c理論基礎(chǔ)之上的技術(shù)支持，這在客觀上往往要求CPU在“異常”發(fā)生時(shí)能夠中止正在運(yùn)行的程序，進(jìn)入特權(quán)狀態(tài)去執(zhí)行特定的指令或程序，以完成對(duì)“異?！笔录奶幚?。正是由于微處理器或微控制器在處理“中斷請(qǐng)求”與“異常事件”時(shí)遵循同一個(gè)處理機(jī)制——中斷處理機(jī)制，才有國(guó)內(nèi)外幾乎所有嵌入式系統(tǒng)教材在論述微處理器或微控制器工作原理時(shí)，將“中斷”與“異?！被煸谝黄鸩患訁^(qū)分的現(xiàn)象。至于處理“異?！笔录臋C(jī)制，為何未另行命名為“異常處理機(jī)制”，乃是因?yàn)樘幚怼爱惓！笔录臋C(jī)制與“中斷處理機(jī)制”相同，以及“中斷處理機(jī)制”已經(jīng)先行提出并形成理論的歷史事實(shí)所致，但是二者在概念上不完全等同，針對(duì)的問(wèn)題和所要達(dá)到的目的均有所不同，在教、學(xué)中必須予以明確。

“異常”作為與“中斷”不完全相同的一個(gè)概念，其顯著差異的另一重要體現(xiàn)（或證據(jù)）是針對(duì)它們的允許與屏蔽指令不同。

就微處理器或微控制器的角度而言，根據(jù)觸發(fā)源（即“異?！笔录┑牟煌?，一般可將異常分為同步異常和異步異常。同步異常是指與CPU當(dāng)前執(zhí)行的指令密切相關(guān)，造成CPU正常運(yùn)行狀態(tài)被中止的系統(tǒng)事件（或稱內(nèi)部事件），如指令未定義、指令預(yù)取中止、數(shù)據(jù)訪問(wèn)中止等。異步異常則由外部事件觸發(fā)，與CPU當(dāng)前執(zhí)行的指令無(wú)關(guān)，故被稱為異步異常（或外部異常）。復(fù)位即屬于異步異常。

“中斷請(qǐng)求”與“異?！钡陌l(fā)生都是事件（event）的子集，而中斷是處理各種異常事件和中斷請(qǐng)求的一種服務(wù)機(jī)制。CPU與外部設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換，可以采取無(wú)條件傳送和查詢傳送，也可以采用中斷的方式。若采取中斷的方式，相應(yīng)的服務(wù)程序一般被稱作“中斷服務(wù)（子）程序”。就Cortex-M3微處理器而言，對(duì)異常的處理借用了中斷請(qǐng)求的處理機(jī)制，因?yàn)檫@個(gè)緣故，大多數(shù)教材和相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)對(duì)異常和中斷并不加以區(qū)分，實(shí)際上二者是兩個(gè)不同的概念，這一點(diǎn)必須對(duì)其有深刻的認(rèn)識(shí)。

嵌入式系統(tǒng)理論以“脈沖”表征“事件”的發(fā)生，事件有廣義與狹義之分。“中斷請(qǐng)求”與“異?！睂儆凇笆录钡淖蛹?，此“事件”具有廣泛的含義?！爸袛嗾?qǐng)求”與“異常（事件）”的相同點(diǎn)：①二者均為隨機(jī)事件，是事件的子集；②可采取相同的表征手段，一般以脈沖邊沿或高、低電平加以表征；③都采取“中斷”處理機(jī)制，以服務(wù)程序?qū)χ袛嗾?qǐng)求或異常事件作出相應(yīng)處理。

二者的差異在于以下兩個(gè)方面：

（1）“中斷請(qǐng)求”一般指確定性隨機(jī)事件，肯定會(huì)發(fā)生，一旦發(fā)生必須作相應(yīng)的處理；除了“中斷請(qǐng)求”以脈沖表示，具有表征“事件”發(fā)生的屬性外，“中斷”更多地代表一種機(jī)制。

（2）“異常”往往表現(xiàn)為非確定性的隨機(jī)事件，事件內(nèi)容不清楚或產(chǎn)生的原因不明，不知道其發(fā)生還是不發(fā)生，出乎人們的意料，其效果往往是負(fù)面的，且難以預(yù)期，如某些原因不明的潛伏性故障、設(shè)備失效等。對(duì)“異?！边M(jìn)行處理，是為了防止“錯(cuò)誤”的蔓延，使不良后果處在一定程度的受控狀態(tài)。

狹義的“事件”，則不能將其歸人“中斷請(qǐng)求”和“異常（事件）”各自所屬的事件集合中去。圖1對(duì)廣義“事件”進(jìn)行了描述和細(xì)分，事件的集合為event，中斷請(qǐng)求的集合為event IRQ常發(fā)生的集合為event exception，其他事件event other-event-event-IPR-event exception謂的狹義“事件”。

從圖1可以明顯看到，狹義“事件”“event other”與“中斷請(qǐng)求”“異常事件”除了具有廣義“事件”的屬性之外，顯然還存在著明顯的差異?！癳vent other”在嵌入式系統(tǒng)中具體表現(xiàn)為何種“事件”？應(yīng)如何處理？與“中斷請(qǐng)求”“異常事件”的處理機(jī)制是否相同？這些問(wèn)題都應(yīng)當(dāng)在教學(xué)中向?qū)W生提出，引導(dǎo)并激發(fā)學(xué)生去深入思考。

“中斷（異常）”的發(fā)生，一般由相應(yīng)的中斷服務(wù)程序?qū)ζ溥M(jìn)行處理，需要CPU的介入；但是CPU是否響應(yīng)請(qǐng)求并進(jìn)行處理，與其優(yōu)先級(jí)的高低和是否被屏蔽密切相關(guān)。CPU響應(yīng)中斷或異常處理的請(qǐng)求時(shí)，會(huì)執(zhí)行對(duì)應(yīng)的中斷處理程序?！癳vent other”事件與之不同，可以在不需要CPU干預(yù)的情況下，向其他模塊發(fā)送觸發(fā)信號(hào)，觸發(fā)其他可編程模塊的關(guān)聯(lián)操作，由該模塊實(shí)現(xiàn)某種功能需求。有了上述理性認(rèn)識(shí)之后，下一個(gè)問(wèn)題是“如何設(shè)計(jì)電路對(duì)‘中斷請(qǐng)求‘異常事件和‘狹義事件進(jìn)行預(yù)處理”。需要特別強(qiáng)調(diào)的是，這里要設(shè)計(jì)的處理電路，位于Cortex-M微處理器的外部，所處理的表征“中斷請(qǐng)求”“異常事件”和“狹義事件”也必定來(lái)自Cortex-M微處理器的外部。顯然，來(lái)自Cortex-M微處理器外部的“中斷請(qǐng)求”“異常事件”和“狹義事件”3個(gè)概念除了不同之處外，都屬于廣義上“事件”的范疇，存在均由脈沖表征并對(duì)其進(jìn)行記錄、存儲(chǔ)、清除等相關(guān)處理的共性方面，這對(duì)處理電路的設(shè)計(jì)顯然有著非常大的指導(dǎo)意義。圖2描述了STM32F103微控制器EXTI模塊對(duì)外部“中斷請(qǐng)求”、異步“異常事件”和外部“狹義事件”的預(yù)處理過(guò)程。

外部“中斷請(qǐng)求”與異步“異常事件”的處理，與外部“狹義事件”的處理，都需要對(duì)表征它們的脈沖（邊沿）進(jìn)行檢測(cè)，并進(jìn)行記錄、存儲(chǔ)，這是處理外部多個(gè)中斷請(qǐng)求/異常事件/狹義事件所必需的電路功能。外部中斷請(qǐng)求/異步異常事件如果未被屏蔽，則由嵌入式向量中斷控制器NVIC模塊進(jìn)行后續(xù)處理事宜；而外部狹義事件如果未被屏蔽，則觸發(fā)脈沖發(fā)生器PULSEGENERATOR產(chǎn)生脈沖，該脈沖的去向不是嵌入式向量中斷控制器NVIC模塊，而是其他外圍模塊?？梢?jiàn)，外部“狹義事件”與外部“中斷請(qǐng)求”、異步“異常事件”在概念上的異同之處，在處理電路的設(shè)計(jì)上也得到了很好地反映。

來(lái)自Cortex-M微處理器內(nèi)部的“中斷請(qǐng)求”“異常事件”和“狹義事件”是怎樣的？都有哪些？又是如何處理的？如何通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)外部“中斷請(qǐng)求”“異常事件”和“狹義事件”的捕捉、處理？對(duì)上述問(wèn)題的思考，無(wú)疑能夠幫助學(xué)生更深刻地理解“中斷請(qǐng)求”“異常事件”和“狹義事件”的概念，更好地掌握微處理器和微控制器工作的基本原理，更熟練地進(jìn)行項(xiàng)目的軟硬件設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)。

2.在理論的指導(dǎo)下開(kāi)展“中斷、異常與事件"的實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作

認(rèn)真學(xué)習(xí)并深刻理解微處理器與微控制器處理外部“中斷、異常與事件”的基本工作原理，對(duì)運(yùn)用基于Cortex-M內(nèi)核的微控制器進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)以及充分利用其先進(jìn)技術(shù)與卓越性能顯然有巨大的促進(jìn)作用。案例式、驗(yàn)證式基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容主要是以所學(xué)知識(shí)為指導(dǎo)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)工作，鞏固所學(xué)內(nèi)容，加深理解，掌握外部“中斷、異常與事件”處理的軟硬件設(shè)計(jì)方法。一般可采取問(wèn)題驅(qū)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，引導(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中細(xì)心觀察、體會(huì)和領(lǐng)悟。

（1）作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象的嵌入式系統(tǒng)具有哪些功能？包括哪些主要的軟、硬件模塊？它們是如何連接的？

（2）實(shí)驗(yàn)涉及微控制器內(nèi)部哪些主要模塊？

（3）實(shí)驗(yàn)需要微控制器內(nèi)部主要模塊的哪些功能？怎樣通過(guò)軟件對(duì)可編程模塊（例如STM32F10x系列微控制器的EXTI模塊等）按功能需求進(jìn)行配置？

（4）如何捕捉外部“中斷、異常與事件”？軟件設(shè)計(jì)是如何實(shí)現(xiàn)的？

（5）程序是如何利用這些模塊的功能開(kāi)展工作完成既定任務(wù)的？模塊相互之間的關(guān)系是怎樣的？能否描述模塊之間的動(dòng)態(tài)協(xié)作過(guò)程？

驗(yàn)證式實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，要求學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告重點(diǎn)論述兩個(gè)方面：畫出實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的硬件工作原理圖，詳細(xì)描述微控制器內(nèi)部所涉及各模塊的具體功能與相互協(xié)作的工作原理；畫出軟件流程圖，結(jié)合硬件原理圖，詳細(xì)描述微控制器對(duì)外部“中斷、異常與事件”處理的流程。

實(shí)驗(yàn)報(bào)告體現(xiàn)了學(xué)生對(duì)上述問(wèn)題的思考過(guò)程，從中可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)外部“中斷、異常與事件”概念的理解程度，以及對(duì)相關(guān)理論、技術(shù)的掌握情況。

3.對(duì)嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)的啟示

除了“中斷、異常與事件”之外，嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)內(nèi)容還有很多，例如嵌入式系統(tǒng)體系架構(gòu)、微控制器內(nèi)部的各可編程模塊、能耗管理、嵌入式操作系統(tǒng)及其移植、并發(fā)任務(wù)處理、實(shí)時(shí)計(jì)算與實(shí)時(shí)控制、嵌入式系統(tǒng)項(xiàng)目研發(fā)組織與軟硬件開(kāi)發(fā)流程等。關(guān)于“中斷、異常與事件”理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐表明：

（1）遵循“理論教學(xué)為基礎(chǔ)，理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合、相輔相成”的原則，合理、均衡地規(guī)劃和設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)嵌入式系統(tǒng)課程的體系建設(shè)。人類在實(shí)踐中形成、積累的感性認(rèn)識(shí)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐檢驗(yàn)上升為理論認(rèn)識(shí)，對(duì)某些一般性問(wèn)題和共性問(wèn)題具有普遍的指導(dǎo)意義，其正確性和有效性已經(jīng)為人類的長(zhǎng)期實(shí)踐所證明。必須重視嵌入式系統(tǒng)的理論教學(xué)工作，必須把動(dòng)手能力的培養(yǎng)建立在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)之上，沒(méi)有對(duì)基本概念、基礎(chǔ)理論、基本方法和關(guān)鍵創(chuàng)新技術(shù)的深刻理解，動(dòng)手能力的培養(yǎng)不可能達(dá)到很高的水平和應(yīng)有的高度。

（2）理論教學(xué)要深入淺出，注重揭示基本概念、基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵技術(shù)的源變，幫助學(xué)生在所學(xué)內(nèi)容與現(xiàn)實(shí)世界之間架起“相互聯(lián)系”的橋梁，使學(xué)生能夠深刻體會(huì)到所學(xué)知識(shí)來(lái)源于實(shí)踐，必然回歸到實(shí)踐中服務(wù)于實(shí)踐，從而認(rèn)識(shí)到理論知識(shí)的價(jià)值所在。

（3）實(shí)驗(yàn)教學(xué)旨在幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)，掌握運(yùn)用理論知識(shí)進(jìn)行軟硬件設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)的基本技能。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（特別是案例式、驗(yàn)證式實(shí)驗(yàn)）要圍繞課程重點(diǎn)介紹的基本概念、基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵、核心技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，遵循“有用、有趣、建立學(xué)生自信”、承上啟下、先易后難、從簡(jiǎn)單到綜合、循序漸進(jìn)的原則。

（4）以學(xué)生為認(rèn)知的主體，把教與學(xué)緊密結(jié)合起來(lái)，形成教學(xué)相長(zhǎng)的良好局面。采取問(wèn)題引導(dǎo)與思維啟發(fā)的方式，在關(guān)鍵點(diǎn)處“埋地雷”，讓這些“地雷”引爆實(shí)質(zhì)性問(wèn)題，產(chǎn)生震撼性效果，在學(xué)生失去方向時(shí)“亮一盞燈”，讓一點(diǎn)微弱的“光亮”引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)前行，激發(fā)學(xué)生思考、學(xué)習(xí)的興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)、研究的主動(dòng)性、積極性，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，在潛移默化中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維與創(chuàng)新研究能力。

（5）密切跟蹤相關(guān)領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展，從卓越人才的培養(yǎng)出發(fā)，將課程設(shè)計(jì)、項(xiàng)目研發(fā)/科技競(jìng)賽、校企合作實(shí)訓(xùn)等作為嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)的后續(xù)內(nèi)容，注重教學(xué)內(nèi)容基礎(chǔ)性與先進(jìn)性的統(tǒng)一。以課程設(shè)計(jì)、項(xiàng)目研發(fā)/科技競(jìng)賽、校企合作實(shí)訓(xùn)等為主要內(nèi)容的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)模式，有別于傳統(tǒng)的全日制教學(xué)模式，作為補(bǔ)充是非常必要的，可以豐富嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)手段，幫助學(xué)生了解智能感知、智能計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)通信、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等研究前沿與熱點(diǎn)問(wèn)題，學(xué)習(xí)并掌握思考問(wèn)題、解決問(wèn)題的方法，親身體驗(yàn)工程項(xiàng)目研發(fā)的全部流程，一般放在理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)之后比較適宜，個(gè)別比較突出的學(xué)生也可提前開(kāi)展。

圖3描述了同濟(jì)大學(xué)嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的路線，體現(xiàn)了“以培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力為目標(biāo)導(dǎo)向、以理論教學(xué)為基礎(chǔ)，在理論知識(shí)的指導(dǎo)下，以實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、項(xiàng)目研發(fā)/科技競(jìng)賽、畢業(yè)設(shè)計(jì)作為主要實(shí)踐手段，循序漸進(jìn)地提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力”的教學(xué)理念。

實(shí)驗(yàn)分兩個(gè)階段開(kāi)展：案例式、驗(yàn)證式實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)部分，旨在鞏固學(xué)生所學(xué)的書本知識(shí)，加深理解；綜合性、探究式實(shí)驗(yàn)有一定的難度，著眼于學(xué)生動(dòng)手能力的提高，引導(dǎo)、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)、研究興趣，使其初步了解問(wèn)題的分析方法和研究的基本過(guò)程。課程設(shè)計(jì)、項(xiàng)目研發(fā)/科技競(jìng)賽與畢業(yè)設(shè)計(jì)綜合性和難度逐步提升，注重學(xué)生對(duì)前沿性熱點(diǎn)問(wèn)題的了解，讓學(xué)生能夠綜合、靈活運(yùn)用掌握的嵌入式系統(tǒng)基本理論知識(shí)與軟硬件開(kāi)發(fā)技能認(rèn)識(shí)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，對(duì)項(xiàng)目研發(fā)組織有初步的感性認(rèn)識(shí)。綜合式、探究式實(shí)驗(yàn)，課程設(shè)計(jì)、項(xiàng)目研發(fā)/科技競(jìng)賽、畢業(yè)設(shè)計(jì)等內(nèi)容的開(kāi)展，可考慮與企業(yè)深度合作。對(duì)于項(xiàng)目研發(fā)與科技競(jìng)賽，學(xué)生既可以從教師設(shè)定的項(xiàng)目中選取，也可以自行擬定研究課題。

從圖3還可以看到，學(xué)生動(dòng)手能力的提高，歸根結(jié)底建立在理論知識(shí)的深刻理解、牢固掌握和綜合、靈活運(yùn)用的基礎(chǔ)之上，教學(xué)反饋的目的正在于此。

4.結(jié)語(yǔ)

嵌入式系統(tǒng)是一種專用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，融合了計(jì)算機(jī)、電子、通信等多種技術(shù)，廣泛應(yīng)用于通信設(shè)備、信息家電、工控設(shè)備、智能儀器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、汽車電子等各個(gè)領(lǐng)域。由于巨大的市場(chǎng)需求，嵌入式技術(shù)是近年來(lái)IT領(lǐng)域發(fā)展最快的方向之一。嵌入式技術(shù)人才的培養(yǎng)，一般分為硬件和軟件兩個(gè)方向，均強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)和提高，而教學(xué)過(guò)程中學(xué)生動(dòng)手能力的提高，必須以嵌入式系統(tǒng)軟、硬件基礎(chǔ)理論與核心技術(shù)的學(xué)習(xí)、理解和掌握為依托，應(yīng)著眼于提高學(xué)生運(yùn)用理論于實(shí)踐中解決實(shí)際問(wèn)題的綜合能力。脫離了對(duì)基本概念、基本理論、基本思路、先進(jìn)技術(shù)與方法的深刻領(lǐng)會(huì)與綜合、靈活運(yùn)用，任何提高學(xué)生動(dòng)手能力的想法和采取的措施只能是無(wú)源之水，不可能達(dá)到更高的水平和所期望的高度。理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)是嵌入式系統(tǒng)課程的“一體兩翼”，是提高學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力的必經(jīng)之途，宜雙管齊下，不能偏廢，更不能將教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)手段混為一談。認(rèn)真學(xué)習(xí)和理解被人類實(shí)踐長(zhǎng)期且無(wú)數(shù)次檢驗(yàn)和證明的理論、方法、技術(shù)，并與教學(xué)實(shí)驗(yàn)和項(xiàng)目研發(fā)實(shí)踐相結(jié)合，是提高學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力的有效途徑。