1、试析飞思卡尔嵌入式教学综合实验的开发研究论文摘要：随着飞思卡尔全国大学生智能车比赛的影响日益广泛，越来越多的高校参与到了飞思卡尔大学计划中。因此飞思卡尔嵌入式系统已经纳入多所高校的嵌入式教学系统。结合上海电力学院飞思卡尔嵌入式教学，有针对性的设计和开发出适应人才培养和社会需求的综合实验体系，有利于提高学生的积极性和创新性，加强学生的动手能力和系统设计能力。论文关键词：飞思卡尔；嵌入式；综合实验近年来，随着嵌入式技术的发展，嵌入式系统在越来越多的领域内得到了广泛的应用，各种相关的嵌入式产品纷纷涌现，然而嵌入式技术人才的供给远远小于社会需求，因此各大高校纷纷开展嵌入式教学。目前高校中多采用 ARM
2、 嵌入式教学系统，教学环境比较单一，若能将更多业界优秀的嵌入式系统引入到高校教学中，将会给学生深入学习嵌入式系统提供更多可以选择的平台，而飞思卡尔单片机无疑是很好的选择。飞思卡尔公司是世界上最大的半导体公司之一，随着它在汽车电子和工业自动化控制等领域中日益广泛的应用和市场份额的增大以及飞思卡尔杯全国大学生智能车比赛的日趋火热，其已经越来越多的融入到了我们的日常生活中。上海电力学院（以下简称“我校” ）加入飞思卡尔全国大学计划，参与飞思卡尔公司与高校携手共建的“飞思卡尔嵌入式设计及应用”示范教学实验室，将飞思卡尔嵌入式系统纳入嵌入式教学体系中，从而给我校的嵌入式教学注入了新的活力，“嵌入式系统”
3、是一门实践性很强的课程，实验是“嵌入式系统”课程的重要组成部分，学生必须通过大量的实验和实践环节，来加深对嵌入式系统理论知识的理解和认识。因此，加强嵌入式系统实验教学建设，对嵌入式系统的学习、研究与开发将起到关键的作用。综合性实验的合理设置更是培养学生系统设计和创新能力的重点，为了适应我校嵌入式人才培养的教学要求，需要我们在教学实践中不断提高和改进，不断探索和实践。一、飞思卡尔嵌入式实验教学环境飞思卡尔嵌入式实验教学采用苏州大学开发设计的基于飞思卡尔MC9S12DG128 系列的 MCU 嵌入式教学实验箱，包含了配套的基础实验和综合实验的实验体系。基础实验主要是对 MC9S12DG128 芯片
4、的基本功能模块的学习和应用。通过完成这些验证性的基础实验，使学生逐步熟悉嵌入式软硬件的设计过程，从而对飞思卡尔嵌入式开发平台的功能、特性有了初步的认识和掌握。但是我们在教学中发现，因课时有限，部分综合实验中所涉及的知识点未能讲解，因此综合实验项目的完成相对有一定的难度，且与基础实验的跨度较大。学生很难运用基础实验的相关内容完成综合实验，造成学生无从下手，从而对综合实验失去了兴趣，这在很大程度上影响了教学效果。而综合性实验对学生创新能力、科学思维能力和综合分析能力的培养至关重要，合理设计综合实验才能完善整个实验体系，符合课程设置的连贯性和科学性，才能使学生深入理解和掌握嵌入式系统的精髓。因此针对
5、我校学生的人才培养定位，开发和设计能够衔接基础实验、结合实际应用的综合性实验是实验教学中面临的一个亟待解决的问题。二、创新实验内容，优化实验体系综合性实验的开发和设计既要符合学生的认知特点，由浅入深，由易到难，又要综合和涵盖课程的单元知识点。根据学生的兴趣和现有实验条件，保证实验效果。在此基础上，设计了几个综合性实验，现以“计算器的设计”实验为例进行说明。学生对计算器的功能比较熟悉，所以这个题目具有实用性，学生易于接受。本实验的实验目的是通过算法将 44 键盘中的按键设置成所需的功能键和数字键，通过按键输入数字及运算符号，设计计算器算法完成相应运算，将结果显示在液晶显示器上，当输入错误时会有铃
6、声提示。本实验系统结合了键盘模块、液晶显示模块、铃声控制模块和并行 I/0口模块的知识点，学生只有掌握了各模块功能，并认真做好相关的基础实验后，才能顺利进行实验，这在一定程度上也加强了他们对基础实验的重视。在综合实验的设计中充分考虑到了学生学习认知能力的区别。为避免有的学生“吃不饱” ，将实验要求分为基本要求和提高要求。基本要求是每个学生必须完成的，在完成基本要求的基础上，学有余力的学生可以继续完成提高要求。本实验的提高要求是：（1）将 SCI 串行通信模块加入，采用电脑和键盘两种输入方式，使运算过程和结果可同步显示在电脑上。 （2）此计算器在不用的时候可做时钟使用，用于显示当前系统时间，并可
7、进行时间调整和闹钟设置。提高要求涵盖了大部分基础实验，加强了对前面所学各章节内容的综合考察和系统应用。学生在实验中可随时查漏补缺，做到融会贯通。另外该实验还可灵活的变通为另外一个实验超市收银机系统。该实验的要求与计算器基本相同，但在算法实现上会有所区别，这就给学生一个继续思考和发挥的空间。实验完成较快的学生不会无所事事或代替其他学生做实验，充分提高了课堂时间的利用率、学生的积极主动性和探索精神，活跃了实验氛围。当然，实验要求不是一成不变的。在实验过程中，学生可以随时提出自己的想法，更改或者增加实验功能，教师帮助进行思路引导和可行性分析，让学生自己通过实验验证结果，给予学生最大的自由度。对基本要
8、求的“紧”和提高要求的“松” ，使教师能最大程度的把握课堂节奏，关注到各个层面的学生。这在很大程度上提高了学生的创新意识和动手能力，激发了学生的学习兴趣。三、综合实验教学的发展思路随着学院对嵌入式教学等应用实践型课程的日益重视，实验教学的改革和发展成为提高嵌入式教学质量的重要环节。该课程的教学改革正在不断深入，对今后实验教学的改革方向有以下思路：1.更新实验体系 目前基础实验的题目设置与其他硬件课程有重复的部分，如在单片机课程和 ARM 课程中均有数码管显示、键盘控制和液晶显示等实验。虽然实现方法不同，但实验基本原理相同，这样会使学生产生厌烦情绪，对实验内容提不起兴趣。从而不能对飞思卡尔嵌入式
9、产品有深入的认识和理解，而将其等同于其他的课程。因此，应紧跟产品业界的发展，将最新技术成果引入到课堂上，突出产品自身特点，尤其是在控制领域的优势，不断更新理论知识结构，进而改进实验体系，设计出新颖性和实用性相结合的基础实验，拓展综合实验的范围和难度是未来实验改革的方向。进一步强化专业设计能力的提升，缩小课本知识与市场需求的差距，为学生将来进入嵌入式行业打下牢固的技术基础。2.更新实验设备嵌入式教学具有非常强的实践性，因此实验设备的硬件配备对嵌入式实验教学具有关键作用。目前使用的实验箱硬件结构固定，可扩展性不强，限制了实验开发的进一步开展。如何根据我校人才培养目标和培养模式的要求，3自行设计和开
10、发具有灵活性和针对性、实用性和专业性相结合的实验设备是飞思卡尔嵌入式教学在今后实验教学中的一个重要的改革方向。3.引入全国智能车竞赛的成果随着“飞思卡尔”杯全国大学生智能车竞赛的日益普及和火热开展，各参赛队伍都在不断提高软硬件技术水平。在今后的教学中可逐渐将大赛技术成果融入到日常的实验教学系统中。针对学有余力的学生，可将整个车模系统分成几个部分，每一部分作为一个综合实验的题目，由几个学生共同参与。这样没有参加比赛的学生也能吸收和共享比赛精华，将极大地激发学生的学习兴趣和学习热情，加强系统设计和创新能力。4.改进考核体系作为一门软硬件结合紧密的学科，嵌入式教学的考核应该走出传统固定的考核方式。单
11、纯的理论考试或上机考试都不能准确衡量学生的学习效果。探索合理、有效和公平的考试体制对全面检验学生对该课程的掌握程度有着重要的意义。可以采用多种考核方式，如理论考试结合实验考试方式，4要求学生在规定的时间内完成。总评成绩的评定是平时成绩+理论考试成绩+实验考试成绩的结合。这种全方位、多角度的评判模式，可从根本上促进学生的学习自觉性和主动性，进一步提高学生对嵌入式开发系统的应用能力和实践能力。加快我校嵌入式人才培养的改革。四、结论嵌入式系统的本科实验教学体系是高校嵌入式系统本科教学中非常重要的一个环节。飞思卡尔嵌入式系统的教学拓展了学生的嵌入式学习领域。通过改进和完善具有实用性和专业性的综合性实验项目，大大增强了学生的参与意识和学习主动性，提高了学生的动手能力和工程实践能力，取得了较好的教学效果。
