基于arm cortex—m3内核嵌入式系统教学探究

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1、基于ARMCORTEX—M3内核嵌入式系统教学探究　　摘要：ARM嵌入式系统发展迅速，给嵌入式系统教学带来了新的挑战。本文分析了嵌入式系统教育中存在的问题和难点，从课程、教材和师资队伍建设三个方面尝试了嵌入式教学研究的课程标准，取得了较好的效果。关键词：ARM；嵌入式系统；教学研究1背景现在，凡家用电器、办公电子、移动通信、医疗仪器等领域控制核心无不与嵌入式系统息息相关，采用ARM技术知识产权核（IP）的微处理器，已遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统及无线系统等各类产品市场[1]。ARMCORTEX-M3内核采用最新设计技术，门数更低，性能更

2、强，许多曾经只能求助于高级32位处理器或DSP的软件设计，都能在CM3上跑的更快更稳定[2]。由于此类课程具有很强的应用性和实践性，如何使学生在有限时间内培养出独立设计与解决问题的能力，对嵌入式教学内容和方式的研究就显得日益紧迫和重要，因此本文开展了基于ARMCORTEX-M3内核嵌入式系统的教学研究[3]。2嵌入式系统教学中存在的难点6随着计算机技术和微处理器的快速发展，基于ARM技术的微处理器应用占用正逐步渗入到人们生活的各个方面[4]。目前ARM嵌入式系统教学还处于初始阶段，教学实践过程中还存在一些问题，主要包括以下几个方面。2.1教学内容

3、与社会需求的矛盾传统嵌入式系统教学都是以51单片机为基础展开的，但51单片机知识体系过于简单，目前51单片机在科研工作和社会应用也越来越少，无法适应高层次的应用和就业需求，很多高新电子产业公司和科研院所都开始使用ARM微处理器进行底层硬件开发、数据采集卡等高端控制领域中，传统授课内容，如“微型计算机接口”、“单片机原理”等嵌入式课程已经无法适应人才市场日益提高的社会需求[5]。2.2嵌入式系统与其他课程欠缺融合目前，绝大多数院校开展的嵌入式系统教学课程，基本上都只是以本课程为立足点，实践教学也大都只专注于课堂教学的小知识点，而没能兼顾其他课程之间

4、的联系。通过分析检测技术类专业的课程设置，可以发现其中很多课程联系紧密，互为基础课和提高课，但是很多院校课程设置中没有注意到它们之间相互联系，不仅让学生理解起来很困难，同时给课堂教学也带来诸多问题，实践应用过于缺乏。6嵌入式系统设计与应用需要设计者具有较强的综合理论知识和动手能力，对设计者综合能力与创新能力的要求也越来越高。在以“应用型”人才培养为目标的理工科院校的实践教学中应特别重视学生嵌入式系统设计能力的培养，加强实践教学环节，提高学生实践能力、职业技能与就业能力。传统的实践课程由于受到学时数和实验室条件的限制，实践内容过于基础，对学生动手和

5、独立思考能力的培养帮助较小。因此如何利用有限时间、有限条件充分增强学生综合实践动手能力是嵌入式系统教学中的一个重要问题。3嵌入式系统教学内容和实践以上诸多问题，对嵌入式系统教学提出了更高的目标和要求，针对以上问题，我们进行了全方位系统的改革，主要包括以下几个方面：3.1课程建设ARM嵌入式技术的教学与计算机、电子电路、通信、自动控制技术等相关的专业课程联系非常紧密，同时又具有极强的应用背景。因此对于本课程的时间安排，要兼顾计算机、电子电路、通信、自动控制等课程的教学安排，这样在前期教学中，学生有较强的专业基础，在后期嵌入式技术教学过程中，学生可以

6、比较轻松的掌握理论知识，可以很好的贯彻“理论联系实践，实践强化理论”的教学思想[6]。6以往各大高校授课，对于嵌入式方面来说，都只是进行单片机原理的教学，而目前市场上对于ARM的应用越来越广，考虑到同时学习单片机原理和ARM嵌入式技术难度较大，我们直接进行了ARM嵌入式技术的理论教学，进行ARM体系的架构以及各功能模块的学习，是学生先对ARM微处理器有一个初步的了解。在每个功能模块学习的过程中，我们针对性的设置了几个教学实验和拓展实验，教学实验在教学过程中由老师直接进行演示，每个学生参与其中，根据老师讲解和指导进行操作。拓展实验由学生课余时间自行

7、操作，对于有兴趣和想要加强实际应用能力的同学有较强的指导意义。3.2教材建设课程教材是学生学习的主要内容，是学生理论学习的重要指导。为了让学生更好的掌握理论知识，提高动手实践能力，为以后工作打下扎实的专业基础，我们组织编写的《嵌入式技术基础》和《嵌入式技术基础实验指导书》，并且设计了ARM嵌入式技术实验开发板，并且针对所有的功能模块，都进行了可直接下载运行的实验例程。教材和实验开发板是以LM3S8962ARM微处理器展开进行介绍的[7]，实验指导书中涵盖了教材中所有的实验内容，包括基础实验和拓展试验，学生可以针对性的选择其中的相关实验。我校学生以

8、此教材为基础，开展了ARM嵌入式技术基础的学习，理论知识和动手能力得到了很大提高，取得了良好的效果。3.3师资力量建设6ARM嵌入式应用