高职教育嵌入式系统集成课程教学探究和实践

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1、高职教育嵌入式系统集成课程教学探究和实践　　摘要：面对嵌入式系统的应用热潮，文章对如何在高职网络专业进行嵌入式系统教学进行了分析和研究，并结合高职学生实际能力，构建了一个可行的嵌入式系统课程的教学内容。关键词：嵌入式系统；系统集成；Linux；Bootloader中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1009-3044（2013）31-7039-02嵌入式系统作为一个的热门IT应用领域，它涵盖了微电子技术、电子信息技术、计算机软件和硬件等多项技术领域。当前，随着后PC时代来临，嵌入式系统应用呈现多样化、普及化趋势。嵌入式系统应用的快速增长，造就了人才市场对嵌入式系

2、统人才需求持续增长，因此人才供给和需求存在比较大的缺口。正基于此，越来越多的本科院校和部分高职院校开设了嵌入式系统开发相关的专业方向或课程群。而对于高职院校的计算机类专业，面对嵌入式系统带来的挑战，如何有效培养学生嵌入式系统方面技能是我们专业教师需要研究的一个问题。1高职网络专业嵌入式系统教学分析7基于智能手机、平板电脑、物联网等嵌入式系统上涌现出的大量网络应用，对高职网络专业教学带来了不小的影响，突出表现就是很多网络专业学生对嵌入式系统学习表现出很大的兴趣和热情。因此我们认为非常有必要在网络专业中进行嵌入式系统教学。7在国内，嵌入式系统一般将其定义为以应用为中心，以计

3、算机技术为基础、软硬件可裁剪，功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。从这个概念可见嵌入式系统不是一个独立的学科，而是一个综合学科，尤其是涉及软件与硬件的结合。因此对学生的知识和认知也要求甚高。在高职计算机类专业进行嵌入式系统教学，由于受到课时和支撑知识的限制，必须选择一个合适的切入点。根据嵌入式系统岗位需求分析，嵌入式系统岗位主要有：硬件研发、软件研发、功能测试和系统集成等类型。由于基础知识原因，在高职计算机网络技术专业开展软、硬件研发教学不现实；功能测试更多只能在具体的产品上进行，高职院校缺少这样的教学环境。而将嵌入式系统集成放在高职计算机类专业进行

4、教学是比较可行的。据华清远见教育集团《2011年-2012年（第四届）中国嵌入式开发从业人员调查报告》的数据显示，在嵌入式软件平台中，嵌入式Linux占50%，基于Linux内核的Android占15%。高职计算机类专业如果开设了Linux操作系统相关的网络应用课程，可在此基础上，进行嵌入式系统集成方向的教学，让学生能把Linux系统移植到嵌入式设备中，并集成相应的网络应用软件。进行嵌入式系统教学，必须有相应的嵌入式实验平台。目前，相应厂商提供的嵌入式实验平台大多都是基于ARM处理器，每套实验平台价格都不菲。另外，基于ARM处理器的嵌入式实验平台的学习，涉及的知识面还比

5、较多，比如ARM体系结构、ARM指令系统、汇编语言、交叉编译和C/汇编语言的混合编译等。基于以上两个主要原因，我们进行嵌入式系统教学时选择基于X86体系的硬件。基于X86体系的嵌入式小设备，比如一些瘦终端或小型工控系统价格都不高，也容易买到二手设备，价格也较便宜。另外在教学的难易程度和课时方面也比较合适。基于以上的分析，我们认为在高职计算机类专业，进行基于X86平台的嵌入式系统集成方面教学是完全可行的。2基于X86平台的嵌入式系统集成教学正如上述分析，我们选定计算机网络技术专业作为嵌入式系统教学的试点，将基于X86平台和Linux的嵌入式系统集成作为教学目标。如图1所示

6、、从嵌入式系统概念出发，我们把嵌入式系统集成教学目标主要分解成了嵌入式Linux系统内核、嵌入式系统的应用集成和系统的软硬件集成三个阶段。71）第一阶段：构建一个嵌入式Linux系统内核。嵌入式系统的一个重要特征就是可裁剪。嵌入式操作系统与普通操作系统相比，具有小巧、实时性、可装卸等特点。本阶段的教学目标就是将普通Linux操作系统改造成适合嵌入式硬件特点的嵌入式Linux操作系统。而在这个改造过程中，需要解决的关键任务就是Linux内核的裁剪。在教学过程中，我们要对Linux系统内核的各个模块及功能进行分析讲解，厘清模块之间的逻辑关系，让学生明白它们之间的依赖关系。再

7、基于使用的X86平台的硬件和上层应用，确定不需要的功能。最后利用内核工具，对内核进行相应裁剪和重新编译，生成一个具备网络功能的较小的Linux内核。本阶段内容虽然涉及到操作系统内核，但主要是在功能和作用方面展开。对于试点专业的学生，之前已有相关的计算机基础课程和Linux操作系统课程支撑，以上的教学内容安排还是能接受的。72）第二阶段：文件系统分析定制和实际应用集成。嵌入式系统的应用非常多样。在教学中，我们通过集成Zebra软件而搭建一个小型的嵌入式软路由应用。Linux系统支持多种文件系统，文件系统跟所选择的介质密切相关。但不管是那种介