嵌入式系统创新实验室建设和实践探索

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1、嵌入式系统创新实验室建设和实践探索　　摘要：“嵌入式系统”是一门实践性相当强的课程，依托南京邮电大学自动化省级实验教学示范中心以及智能电网信息工程省级综合训练中心，结合电气信息类专业的“嵌入式系统”相关课程设置，通过建立嵌入式创新实验室及嵌入式模块化实验教学平台，构建了多种实训环节相结合的循序渐进的嵌入式系统实践教学体系，探索了创新实验室的开放运行管理机制，强化了对学生创新能力的培养。关键词：创新实验室；嵌入式系统；开放运行管理作者简介：张腾飞（1980-），男，河南商丘人，南京邮电大学自动化学院，副教授；郭前岗（1960-），男，陕西西安人，南京邮电大学自

2、动化学院，教授。（江苏南京210023）基金项目：本文系南京邮电大学实验室建设与设备管理研究课题重点项目（项目编号：2011XSG03）的研究成果。中图分类号：G482文献标识码：A文章编号：1007-0079（2013）25-0164-0311近年来，随着嵌入式系统的广泛普及，其复杂度也迅速增长，嵌入式领域中对能够适应社会需要的创新型设计人才的需求日益旺盛。尽管高校大量扩招，但整个社会依然缺乏该领域的应用型开发人才，然而毕业即失业的大学生比比皆是，这种就业难与用人难的自相悖论无疑为我国的高等教育敲响了警钟，也为嵌入式创新实验室的建设及开放运行管理模式的探索

3、提供了驱动力。嵌入式系统是一项应用性很强的工程技术，企业所需要的嵌入式工程人员，不仅仅要有扎实的理论基础，更要有丰富的动手实践经验。学生要想从事嵌入式技术工作，只有经历过很多的实验、实训项目，才能够更好地理解和掌握嵌入式技术，才会在当今就业难度极大的环境下走出困境，脱颖而出。一、嵌入式创新实验室的建设背景11“根据嵌入式系统”的课程特点以及南京邮电大学（以下简称“我校”）电气信息类专业的实际应用能力和创新能力培养目标，在前期的嵌入式系统实验室建设及实践教学改革研究中，已经构建了从基础验证性到综合性、设计性实验，并与课程设计、大学生科技创新计划、科技创新竞赛、

4、毕业设计等实训环节相结合的循序渐进的嵌入式实践教学体系，增强了学生参加各种科技创新实践活动的积极性，取得了较好的效果。尽管参与各种科技创新实践活动的学生人数逐年增加，但涉及的学生相对较为集中，一组学生可能同时参与多种竞赛活动，而大部分学生在学习了相关理论知识完成课内基础实验之后，没有再从工程实训的角度得到系统的、更为实用的开发技术和技能训练，因此，有必要通过创新实验室的建设，让学生从基础训练、综合实验、科学训练、研究设计性实验、开放实验项目、科技创新竞赛等多样化、多层次的开放性科技创新实践活动中形成良好的竞争氛围，系统地掌握嵌入式系统的实际开发技术。另外，结

5、合学生的科技创新实践项目，将有助于提高嵌入式系统创新实验室的内涵建设，促进学科发展，完善学生的个性化教育，提高学生的创新能力。结合我校电气信息类专业的课程建设以及相关特色专业建设目标，依托自动化省级实验教学示范中心、智能电网信息工程省级综合训练中心、校企共建联合实验室，通过专项资助创立了嵌入式系统创新实验室，探索嵌入式系统创新实验室的建设，构建多样化、多层次、全面开放的实践教学体系，并进行了多样化的实践教学与模块化实验教学平台的建设探索。二、嵌入式创新实验室的平台建设按照个性化教育与开拓创新型人才培养的要求，我们将嵌入式课堂理论教学、课内基础实验、课外综合性

6、实验与嵌入式系统相关课程设计、本科毕业设计及课外科技创新实践活动等环节相结合，在嵌入式创新实验室的建设中，构建了多样化的嵌入式系统实验开发平台，包括80C51、MSP430、ARM、DSP等系统开发平台200余套。为便于学生的科技创新，配备了多套不同规格的仪器仪表设备，并建立了创新实验室的元器件库，创新实验室的实验开发平台如图1所示。11另外，在学校自制实验仪器设备专项经费的资助下，完成了嵌入式CortexM3开放实验模块化开发平台的研制，其模块化结构如图2所示。该开发平台的研制理念是：同时注重嵌入式技术的学习和实践创新能力的提高两个方面，让学生在这个开放的

7、平台上尽可能多接触更多、更新的技术，激发学生的自主学习意识，充分利用课余时间完成实践与创新。该平台具有以下特点：采用较新的Cortex-M3处理器芯片，秉承传统单片机廉价、稳定、控制资源较多、运算资源较少等特性，内部结构相对简单，学生不用学习复杂的操作系统和各种配置就可以实现简单的操作，在此基础上可以移植μC/OS等操作系统，适用于操作系统知识的学习和使用；核心板可以作为单独的开发板使用，可以配合教程分发给学生课后烧写调试练习或研发新项目；核心板完整的扩展资源、小巧的体积、大容量的存储器配备，非常适合二次研发；模块化的底板外扩资源丰富，设置外扩资源屏蔽开关，

8、可兼容扩展；模块化的设计便于今后更新处理器，节约大量