关于嵌入式教学中选用系统的感受

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关于嵌入式教学中选用系统的感受

嵌入式技术是当今最流行的一门新技术，它有广阔的发展空间。目前国内很多高校都在开展和计划开展嵌入式课程,很多老师在前期接触嵌入式技术时，对于在嵌入式教学中采用什么样的微处理器和嵌入式操作系统还存在很多疑惑。博创拥有国内最广泛的嵌入式教学实验系统用户。但是从这两年多来的高校用户反馈信息，特别是我们的专家给清华软件学院和北航软件学院开课的经验上看，高校任课老师都感觉ARM7和UCOS操作系统更适合教学使用。下面是给清华和北航软件学院开设嵌入式课程的魏博士对嵌入式教学中选用设备的一些感受，希望能对您有所借鉴。     一. ARM7 vs ARM9
    UP-NETARM3000和UP-NETARM300采用基于ARM7TDMI核的三星S3C44B0芯片，该芯片是目前国内使用最广的经典ARM芯片，非常适合教学；和ARM7相比，应该说ARM9在性能方面有很大提高，但ARM9更适合作为产品开发平台，并不适合作为教学平台。
    ARM7比ARM9更适合教学。体现如下：

• 从硬件设计方面，ARM7主频在30-100MHz左右，学生完全可以掌握其设计技术，而ARM9在100-200MHz左右，属高速设计，至少有3年以上经验的硬件工程师才可能进行设计，一般学生很难掌握。
  
• 从软件设计方面，在教学中采用源码开发的操作系统已成为共识，ARM7资源紧凑，适合运行ucos和ucLinux等源码开放的操作系统，在教学中能够充分体现嵌入式系统对资源、成本、可靠性有严格需要的特点；而ARM9是系统集成度更高的SOC，适合跑WinCE、Linux等高级操作系统，用于教学是“大马拉小车”，这样造成学生在设计时往往不会关注资源、成本、可靠性的限制，就如同用一台PC进行教学一样，无法体现嵌入式教学的特点。
  
• 从应用方面，而ARM7芯片价格比ARM9低得多，而且ARM7芯片是目前嵌入式产品市场的主流，占90%以上，很多手机、小灵通等产品都是基于ARM7的，就如同目前单片机开发与教学绝大多数采用51体系一样，ARM7就是32位微处理器领域的51，至少有10年左右的生命力，这也如同单片机教学很少讲16位的80186一样。
  

    是不是ARM9就比ARM7高级呢？
    嵌入式教学设备和PC不一样，PC强调“性能”，而教学设备强调“功能”，设备是否高级，在于“功能”，而不在于“性能”，教学设备的特点是使用简单，尽量减轻教师和学生的使用负担。博创的UP-NETARM3000和UP-NETARM300是功能完备的教学设备，完全体现了功能强大、简单易学的教学特点。
    这就和现代《计算机体系结构》、《计算机组成》、《微机原理》等课程仍在使用4位、8位机进行教学实验案例而不选用P4级CPU做为实验案例一个道理，因为4位、8位机作为教学已经足够了，即容易理解，又能讲清知识和问题，因为教学中讲的是知识和概念，而不是CPU的性能。
    高级的嵌入式实验教学设备的“高级”应体现在教学内容和使用功能的高级方面，而不是单纯的性能“高级”。博创的UP-NETARM3000和UP-NETARM300采用双操作系统，可通过更换核心模块从ucos教学升级到ucLinux教学，两种操作系统都具有完整的教学体系和实验课件，这是其它任何教学设备所不具备的。

    二． Linux VS uC/OS-II
    的确，Linux很热门，而且是未来几年的发展方向。但在教学中，我们必须正视这样一些现实：桌面操作系统主流仍为Windows系统，绝大多数老师和学生没有或很少使用Linux，而且本科生阶段也很少开设Linux相关课程。而开展ARM+Linux教学至少要有Linux应用经验，否则在教学中要花很大精力去讲授Linux操作系统知识、ARM微处理器知识、Linux下的编程与交叉编译技术，在实验中要熟悉Linux开发环境、进行实际编程训练，我们都知道，上面的每个知识点花一门课去讲授都不为过，把这么多内容都放在一门课上讲解，很难保证教学质量。
    因此，嵌入式教学必须从学生实际情况出发，制定相应的教学计划和选择实验设备，不能只追求“高级”和“流行”，而忽略教学过程中最关键的环节“学生接受能力”，应做到因材施教，因势利导，才能达到最好的教学效果。
    博创的UP-NETARM3000和UP-NETARM300教学平台充分考虑了嵌入式教学的上述特点，即在Linux还不普及的情况下，对大多数专业而言，采用源码开发的操作系统ucos是最好的选择，ucos源代码简单经典，容易学习和接受，在Windows环境下开发，容易理解和学习，通过30-40学时的讲解和实验，学生能够充分掌握嵌入式开发的要点，清华、北航的教学实践充分证明了这一点，80%的学生都独立或合作开发出了基于嵌入式小游戏，保证了教学效果；在未来两年内，很多高校都会开设Linux相关基础课程，那时通过更换核心模块或重新烧写系统，UP-NETARM 3000和UP-NETARM300会轻松升级到Linux，ucos和ucLinux可以满足绝大多数嵌入式教学的要求。
    嵌入式系统教学是一门新课，涉及电子、计算机、软件等诸多专业学科，对授课老师要求较高，选择合适的教学体系和实验设备对教学顺利开展和保证教学质量至关重要；博创的UP-NETARM3000和UP-NETARM300教学平台具有配套教材、教案、实验指导书、实验课件、网上教学辅导一整套完整的解决方案，为教师和学生提供了最大限度的教学资源，减轻教与学的负担。
    更为重要的一点，是博创的教学体系和实验课件已经在清华大学、北京航空航天大学、南开大学等国内一流高校教学中得到了实际应用，经过两年多实际教学的反复完善，已经成熟，通过学生的反馈意见被证明是成功的，完全可以推广到其它各个高校。而其它的嵌入式教学平台的课件只是其开发人员的一些技术资料，没有经过教学验证。采用这样的平台在教学中会有很大的风险性。
    因此，嵌入式教学必须从学生实际情况出发，制定相应的教学计划和选择实验设备，不能一味追求“高级”和“流行”，而忽略教学过程中最关键的环节“学生接受能力”，应做到因材施教，因势利导，才能达到最好的教学效果。

李小路

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