面向物联网的嵌入式系统实验改革探索

《面向物联网的嵌入式系统实验改革探索》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、面向物联网的“嵌入式系统”实验改革探索孙饪许福张海燕李巨虎陈志泊北京林业大学信息学院摘要：“嵌入式系统”是物联网专业广泛开设的一门专业核心课，沿用计算机科学与技术专业的实验内容难以满足物联网专业的需求。文章紧密结合嵌入式系统在物联网的最新应用，围绕“嵌入式系统”实验改革方案，提出3项改革:整合Android智能手机，平滑升级原有实验硬件;遵循物联网层次结构，设计分工合作和评价体系；结合“互联网+”创新创业，设计新型实验题目，以加强实验的综合性、设计性和创新性。关键词：嵌入式系统;物联网;实验内容;互联网+；作者简介：孙饪，男，副教授，

2、研究方向为牛态监测物联网，sunyv@bjfu.edu.cno0引言物联网是我国“十三五”规划的战略性新兴产业，其专业人才的培养已成为当务之急山。目前面向物联网的教学还处在探索阶段，国内外并没有一个成熟的培养模式和课程体系⑵。“嵌入式系统”是物联网专业的一门专业核心课，是“操作系统”“计算机网络”“数字电路”等专业基础课的后续课程，同时又是“无线网络”“物联网应用”“物联网专业实践”等多门主要专业课的先修课程。因此，它在整个教学体系中起着承前启后的重要作用，课程本身及实验应有较高的应用性、前沿性和综合性。教育部高等学校计算机科学与技术

3、教学指导委员会对物联网专业的指导思想是重点进行应用型、工程型人才的培养宓。物联网技术专业的设置需要综合考虑相关交叉学科的特点，注重课程体系的交叉融合凹。1“嵌入式系统”实验中存在的问题“嵌入式系统”实践性强，要求学生在实验中操作硕件，验证嵌入式理论。现阶段主要沿用计算机科学与技术专业的实验内容归1,应用到物联网专业时存在以下不足之处：(1)实验箱的硬件远远落后于目前的主流嵌入式平台。目前，机房的试验箱型号为UP-NETARM2410-S,其处理器属于ARM9系列，为2008年的主流配置，现已停产。然而，随着智能手机的兴起，嵌入式系统获

4、得了超过摩尔定律的发展速度。目前智能机的市场占有率已超过90%。即使低端的Android智能手机(ARMCortex-A设备),其嵌入式硬件水平也比试验箱先进数倍，有强大的多媒体功能及友好的人机界面，普遍作为物联网的应用层设备。学生在“移动开发”课程屮已经接触过先进的嵌入式设备(Android智能机)，而在后续的“嵌入式系统”却只能使用老旧的ARM9设备，导致学习积极性低下。(2)实验未按照物联网三层结构划分模块，导致实验练习的技术路线单一，学牛间缺乏分工合作，并只能以个人为单位完成。目前试验箱仅支持嵌入式Linux操作系统，不支持新

5、岀现的Android移动操作系统。在嵌入式Linux下，开发语言也局限于C和C++,不能使用Jewel及Python等现代语言。学生在实验屮，仅能练习Linux系统的C/C++编程。另外，软件未根据物联网的三层架构进行模块化分割，学牛无法以合作的方式完成实验，更无相应的考核机制。(3)实验内容与“移动开发”“智能家居”“物联网导论”等新课程缺乏联系，综合性不足。“嵌入式系统”是一门传统课程，早期的嵌入式以工控为主，实验内容也以工控为主。随着成本的下降和物联网的普及，嵌入式己成为消费电子领域的主流技术，而该课程的实验述不能体现嵌入式系统

6、在“互联网+”时代的最新应用，内容缺乏综合性与创新性。2教学内容的改革2.1试验箱的智能化升级与改造研究强化试验箱的底层控制功能，标准化其对外接口，保留大部分原有硕件。机房试验箱的处理器属于ARM9系列，ARM公司将其定位为微控制器，适用于物联网底层的控制及传感。尽管ARM9的多媒体功能己经非常落伍，但仍具有很强的底层控制功能，借助其丰富的10管脚，操作试验箱的步进马达、ADC、DAC、LED及蜂鸣器等硬件。在试验箱的智能化升级与改造屮，将弱化多媒体播放，剔除试验箱的多媒体实验(MP3播放、视频播放等)，增加控制及传感的内容，并提供符

7、合物联网规范的接口，供上层调用。为试验箱升级Wi-Fi.蓝牙及3G等无线模块，满足物联网对无线组网的需求。无线组网是物联网的大势所趋，也是学生参与竞赛及招聘的热点问题。而试验箱的网络仍以有线网络为主，以落后的红外及2G无线网络为辅，难以满足现代物联网对无线组网的需求。本项目将采购先进的Wi-Fi,蓝牙4.0及3G模块，通过试验箱已有的串口或USE接口连接新的无线模块，实现平滑升级。整合Android智能手机，作为试验箱的人机界面与控制中心。目前智能机的市场占有率己超过90%。即使低端的Android智能手机，其硬件水平也比试验箱先进数

8、倍。运行Android的嵌入式系统有强人的多媒体功能及友好的人机界面，普遍作为物联网的应用层设备。学生在先修课程“移动开发”屮，已经掌握了在Android设备上进行软件开发的技能。本项目拟采购少量千元级别的国产Andro