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嵌入式系統的基本原理范文1
關鍵詞：嵌入式系統；集中授課；教學方式
中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）49-0182-02
一、引言
隨著信息化與工業化的融合及工業4.0國家戰略的提出，嵌入式系統技術有著越來越廣闊的應用空間。目前，嵌入式系統技術已經深入應用到了工業控制、智慧城市、智慧交通、智能家居、智能醫療、智能穿戴、通信設備等人們生活的各個領域。為了適應社會對嵌入式系統開發人才的緊迫需要，如今大多數高校在電子信息工程、自動化等專業開設了嵌入式系統方向[1-3]。在嵌入式系統開發方向課程教學中大多高校仍采用傳統的授課方式，即把相關專業課分散到三到四個學期，每門課又分散到一個學期講授，每周二到三次課。其教學效果并不理想，學生普遍感到該課程難以掌握。為了解決上述問題，本文給出集中授課方式在嵌入式系統方向教學中應用的一些想法和意見。
二、嵌入式系統方向開設背景及課程介紹
（一）嵌入式系統開設背景
所謂嵌入式系統是軟硬件緊密結合的綜合系統，一般而言，嵌入式系統由嵌入式硬件和嵌入式軟件組成，它是面向用戶、面向應用、面向產品的專用計算機系統。嵌入式系統擁有軟件硬件可裁剪，對可靠性、成本、體積和功耗嚴格要求的特點?；谇度胧较到y的“專用性”以及“嵌入性”，在各個領域均有嵌入式系統的廣泛應用。因此當前嵌入式系統擁有巨大的發展潛力、社會需求大量的嵌入式軟硬件工程師。在此背景下，以及遵循培養應用型人才的教學理念下，國內絕大多數高校紛紛開設嵌入式系統開發課程。
目前我校的嵌入式系統方向人才培養目標是：掌握電子技術、嵌入式系統應用與開發、物聯網技術開發與應用等工程領域的實踐知識和技能，具備嵌入式開發、嵌入式系統測試、物聯網應用開發能力，能在通信、電子設備設計制造、物聯網應用、IT業等部門從事嵌入式系統軟硬件分析與設計、測試、物聯網研究與開發、電子信息系統應用與維護、開發、測試、銷售及研究等生產和管理第一線需要的高素質應用型人才[4]。
（二）嵌入式系統課程介紹
嵌入式系統課程一般包括：Linux系統、C語言、C++面向對象的程序設計、ARM微處理原理與應用、嵌入式系統GUI開發。其中Linux系統為嵌入式系統課程的核心部分，在今后的嵌入式開發編程過程中大多是在Linux環境下進行；C語言則屬于嵌入式系統開發最基礎也是最重要的編程語言，目前嵌入式系統硬件開發多是基于C語言；C++語言則是屬于面向對象的高級編程，嵌入式系統GUI開發則是在Linux環境下在Qt上使用C++語言進行圖形界面的編程設計；最后ARM微處理器的原理與應用是整個嵌入式系統課程的精華也是其難點所在，所有的程序都需要在ARM處理器上運行，所以學習好ARM原理與運用無論以后做硬件工程師還是軟件工程師都有著重要意義[5-7]。
三、嵌入式系統方向教學方式現狀
目前絕大多數高校仍然采用傳統的授課方式來講授嵌入式系統課程，即把相關專業課分散到三到四個學期，某門課程在一個學期開展，分散在15～18個教學周，每周講授4～6節課。從近幾年畢業生難以適應市場的需求來看，按照傳統的教學方式對嵌入式系統課程進行教學顯然有著巨大的不足之處。主要不足是：
1.知識點的講授不連貫，往往在下節課浪費了大量的時間來進行上次課的補習。
2.實踐應用少，尤其對于應用開發型的課程，講完理論之后缺失及時的實驗開發。即使加了實驗課，某些實驗項目不能在兩節課完成[8]。
3.時間跨度過大，嵌入式系統課程知識涉及面廣，僅僅上述的四門基礎課程按傳統授課計劃一學期一門課來看，需要兩年才能完成。
4.高校針對嵌入式系統教學知識落后于當下嵌入式技術發展，同時也缺乏有資深嵌入式工作經驗的教師。
四、集中授課方式在嵌入式系統方向教學應用
集中授課方式是指把某門課程集中在一段時間內連續進行學習，直到該門課程進行完畢，再開展下一門課程的學習。整個學習階段大致是以知識點做基礎，實際應用做課程案例，開發項目為驅動，注重提高學生的實際編程能力。這樣能夠及時有效地進行針對性學習，能夠穩固知識點，加強學生實踐動手能力，而且學習時間跨度大大降低，根據人類的記憶規律更能使學生加深理解記憶，更好地掌握本階段的知識[9]。
由于嵌入式課程涉及知識面廣，系統的嵌入式系統開發課程我在這里大致分為了四個階段：
1.嵌入式系統開發基礎篇。首先，進行Linux系統的基礎學習，其主要內容為：學習Linux系統的理論知識，如Linux系統簡介、Linux的文件系統、文件類型及屬性、文本編輯器等；之后進行學習Linux系統下的常用命令和shell編程；最后也是以后常使用的知識便是編譯與調試，學習GCC編譯器和GDB調試器以及make工具，通過makefile文件來描述源程序之間的相互關系并自動維護編譯工作。其次，在學習了Linux基礎之后便可以在Linux環境下進行開發，也就意味著進入了C語言的高級編程學習中，而在此階段學習中不能像傳統教學一樣僅僅教授C語法基礎，要更深入學習C語言的靈魂知識――指針的學習，之后進行C的高級編程，例如編譯的預處理、鏈表及操作、樹和二叉樹等知識的學習。這樣就基本上完成了本階段的理論學習，本階段最后一步是學生實戰提高的一項內容即C項目系統的設計開發，在一個系統項目的開發過程中幾乎會用到此前所學的所有知識，學生在開發過程中也會看清自己學習中所欠缺的知識。
本階段因為是基礎性知識學習，在后期學習應用中均占有很大的分量，所以用時也是最長的一個階段，約在5～6周方可完成階段性學習。
2.嵌入式開發系統篇。在完成了C語言的學習后，便可以開始進行學習Linux系統程序的設計，本階段學習目標便是掌握Linux系統編程和網絡編程的基本方法，掌握多進程和多線程的編程能力。學習過程中主要學習進程與線程的原理、進程間通信的方式、網絡的基本原理、Socket編程等。在此階段的學習中要多鍛煉大型程序和復雜項目框架的設計能力，使得學生能夠在未來工作中具備掌控和領導項目的潛力。
在完成本階段性學習之后，同樣需要大量的練習以及系統項目的設計開發訓練。本階段主要是系統的設計學習，則需訓練諸如局域網OICQ程序設計、遠程終端管理系統之類的開發項目，來提高學生系統設計開發能力。本階段主要學習系統的基礎性開發，大約在四周左右完成。
3.嵌入式開發的軟件應用篇。本階段主要進行C++面向對象的程序設計開發，學習類和對象的區別與應用，面向對象程序設計的三個基本特征：封裝、繼承和多態。因其在C語言基礎上演變而來，故而此階段屬于快速學習階段，在一到兩周即可完成。然后學習系統GUI開發，主要要求掌握Qt開發的基本流程和Qt提供的類庫的使用方法。在整個的軟件應用階段會在兩周內完成。
雖然學習用時比較短，項目的開發練習依然不可缺少，在未來工作中這類快速學習并加以應用的情景有很多，學生們有必要也必須有快速學習的能力。
4.嵌入式開發的硬件篇。本階段在整個嵌入式系統開發中屬于難點，需在本階段學習ARM微處理原理和應用，主要掌握ARM的基本架構、指令系統，同時也要了解ADS集成開發環境；嵌入式Linux的系統移植，主要掌握u-boot啟動流程、u-boot的移植流程及關鍵步驟，學會構建根文件夾系統，掌握整個嵌入式Linux系統開發方法；學習Linux驅動開發，掌握嵌入式Linux設備驅動程序的基本原理、架構和設計方法以及驅動開發中常用的機制和內核資源。
該階段主要以實驗為主，加強學生動手能力，熟悉嵌入式的硬件程序開發，該階段也在四周左右。
五、總結
經過對社會上嵌入式系統培訓機構的調研來看，大多數機構都是應用的此類授課方式專項培訓嵌入式系統開發人才，而經過培訓之后的學員有著扎實的知識功底和良好的實用技能，明顯比高校畢業生有更高的動手能力和崗位適應優勢。因而在高校嵌入式系統方向課程的教學中嘗試使用集中授課方式，對提高應用型人才培養有重要的借鑒意義。
參考文獻：
[1]王崴.“嵌入式系統”課程的教學改革與實踐[J].常州工學院學報，2013，26（1）.
[2]郭銳.嵌入式系統教學中若干教學方法研究與實踐[J].科技信息，2012，（16）.
[3]彭道剛，李輝，夏飛.基于項目驅動的嵌入式系統教學改革與實踐[J].中國電力教育，2013，（28）.
[4]張廣淵，肖海榮，馬昭，梁偉.應用科技大學本科生科研能力培養改革探討[J].大學教育，2014，（4）.
[5]冀常鵬，馬飛，徐維.項目驅動的嵌入式系統教學改革.電氣電子教學學報，2012，（33）.
[6]鄭廣海，曲英偉.嵌入式系統課程群實踐教學優化整合與知識融合的研究[J].2015，18（6）.
嵌入式系統的基本原理范文2
關鍵詞：嵌入式Linux內核；可加載
中圖分類號：TP316文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)26-1759-02
1 引言
一直以來，Linux操作系統以其開源性、穩定性、安全性和漏洞少等優良性能受到很多專業技術人員和公司的好評。而隨著嵌入式技術的發展及廣泛應用，Linux也由于其體積小、易于裁減、運行速度高和網絡性能良好等優點成為嵌入式系統常用的操作系統之一，其中它的可加載內核模塊機制體現出了強大的功能。
2 Linux在嵌入式系統中的應用
嵌入式系統（Embedded Systems）是計算機的一種應用形式，它是指“以具體應用為中心，以計算機和信息技術的發展為基礎，將用戶所需的特點功能嵌入到產片、裝置或大型系統中，軟硬件可裁剪，從而能夠適應實際應用中對功能、可靠性、成本、體積、功耗等嚴格要求的專用計算機系統”。
正是由于嵌入式系統的應用特點，它對操作系統的要求并不同于一般的計算機系統。首先不同的宿主設備對嵌入式系統的要求都不一樣，因此嵌入式操作系統的功能要足夠強大，才能應付各種各樣不同場合的使用。同時由于系統資源非常有限，嵌入式操作系統又必須滿足精簡高效、占用資源少、響應速度快的特點。對于設備控制系統，還有很重要的一個要求就是安全性和穩定性要好，不允許在控制過程中經常出現故障。
作為真正的32位操作系統，Linux能夠很好地滿足嵌入式系統的需要。Linux的可加載內核模塊機制，支持設計人員可以根據不同嵌入式系統的需要，在不同的場合動態地選擇不同功能的內核模塊進行加載，內核可控制在100KB以內，這樣既可實現對不同需求的支持，又可以一定程度上保證系統內核的精簡，更好地實現操作系統功能專一而高效、高度節約資源、啟動速度快、節省開發成本等目標。
3 Linux可加載內核模塊機制
內核是Linux操作系統的核心，它負責管理系統的進程、內存、設備驅動程序、文件和網絡系統，決定著系統的性能和穩定性。
當Linux系統要實現對某種特定功能的支持時，可以把相應部分編譯到內核中，也可以把該部分編譯成模塊。如果編譯到內核中，在內核啟動時就可以自動支持相應部分的功能，但是會使內核變得龐大起來。如果編譯成模塊，就會生成對應的.ko文件，在需要使用時進行動態加載，這樣就不會使內核過分龐大。所以通常將經常使用的部分直接編譯到內核中，偶爾需要使用的部分作為動態可加載內核模塊使用。
使用這種可加載內核模塊機制，內核模塊在需要時才加載到內核空間，不需要的時候可以釋放內存資源，這樣可以使內核更小更精簡，從而避免占據太多的內核空間。而當需要添加內核功能時，只需要添加編譯模塊代碼就可以了，不需要對基本內核進行頻繁的改動。
對這種可加載內核模塊的訪問主要是通過內核中的一個全局變量module_list實現的。每當用戶將一個模塊加載到內核中時，這個模塊就會被添加到由module_list形成的鏈表中。每當內核要使用到這個模塊所提供的函數時，內核就會檢索這個鏈表，找到相應的模塊中的函數或變量。內核將資源登記在符號表中，模塊可通過符號表使用核心資源。當模塊加載入內核時，系統將新加載模塊提供的資源和符號加到內核符號表中，通過這種通信機制，模塊之間可以實現資源的互相訪問。
4 內核模塊的實現
4.1 內核模塊的編寫
一個內核模塊至少要包含兩個函數：用于加載時的模塊初始化函數init_module()和用于卸載的模塊結束函數cleanup_module()。實際應用中這兩個函數可以用任意函數名代替，但是必須在函數定義后用宏module_init()和module_exit()進行聲明，如：
static int __init lcd_init(void){…}
static void __exit lcd_exit(void){…}
module_init(lcd_init );
module_exit(lcd_exit);
4.2 內核模塊的編譯
編譯時需要通過一個Makefile文件來完成，其具體內容可參考下面生成lcd.ko的Makefile文件：
obj -m +=lcd.ko
KDIR :=/usr/arc/linux-2.6
PWD :=$(shell pwd)
Default:
$(MAKE) -C $(KDIR)SUBDIRS=$(PWD) modules
Makefile文件必須跟目標源文件放在同一個目錄下，執行Make命令來完成該模塊的編譯，生成相應的.ko文件。
4.3 內核模塊的加載和卸載
當需要使用某個模塊的功能時，可以使用insmod命令進行加載。此時模塊從用戶態進入到內核態，insmod程序找到要求加載的內核模塊，首先將其輸出符號在內核中的相應地址進行修改，然后為新模塊申請足夠的內核內存空間，并更新其符號表，然后內核調用模塊的初始化函數完成模塊的安裝。
模塊使用完后可以用rmmod命令卸載，此模塊占用的內核內存將被回收。但是內核中其他部分還在使用的模塊是不能被卸載的。
5 結束語
對于Linux的可加載內核模塊機制及應用，涉及到的知識非常廣泛，并不是這里簡單的幾句話就能夠深入分析清楚。本文在介紹了Linux內核機制的基本原理的基礎上，簡單說明了內核模塊的編寫和編譯過程，供廣大愛好者為更好地進一步學習Linux打下良好的基礎。
參考文獻：
[1] 陳莉君.深入分析Linux源碼[M].北京：中國電力出版社,2004.
[2] 李善平,劉文峰.Linux與嵌入式系統[M].北京：清華大學出版社,2003.
[3] 周應華.對Linux可加載內核模塊應用框架的研究[J].計算機系統應用,2007,(4):69-72,76.
嵌入式系統的基本原理范文3
關鍵詞：機器感知；智能科學；安卓；移動終端；嵌入式系統
0 引言
隨著計算機信息化技術在各領域不斷地深入應用，在當前的計算機教學中，實驗課程是教學環節中一個至關重要的組成部分。其目的是讓學生加深對理論知識的理解，培養學生的綜合應用能力和創新能力。然而由于教材內容與實驗設備更新緩慢，國內高校計算機實驗教學并未跟上技術發展的步伐，普遍存在內容與技術發展脫節，實驗內容應用機會少，驗證性內容多而創新性內容少等諸多缺點，使得學生在理論課程中學習到的知識無法在實驗課程中得到有效的復習和掌握，難以進一步進行創新性研究。
針對以上諸多問題，實驗課程的改進方向應該是跟隨技術發展，使實驗課程具有一定的實用性和自主創新性，以此吸引學生對實驗的興趣，為其畢業后具有創新思維打下堅實基礎。本文以北京大學信息科學技術學院智能科學系開設的面向智能科學的機器感知實驗課程建設為例，闡述如何將實用和自主創新融入實驗課程中。
2002年9月，在信息中心和國家重點實驗室的基礎上，北京大學智能科學系組建完成，并于次年并入北京大學最大的學院――信息科學技術學院，翻開了發展進程中嶄新的一頁。近幾年，北京大學的智能科學系得到了較快的發展，已逐步確定了在培養學生的過程中，不僅要求學生具有堅實的數學、物理、計算機和信息處理的基礎知識以及心理生理等認知和生命科學的多學科交叉知識，更要求學生系統地掌握智能科學技術的基礎理論知識、基本技能和方法，同時側重要求科學思維、科學實驗和初步科學研究方面的訓練，以使得學生在畢業時具備智能信息處理、智能行為交互和智能系統集成方面研究和開發的基本能力。在進行這些基礎課程訓練的同時，智能科學系以機器感知與機器智能兩個方向的專業核心課程為架構，為學生開設不同方向的選修課程，以進一步提高學生對于智能科學的認識和進行科學研究的能力。在這種大方向下，為了使學生學習過的理論知識能夠得到實際應用，培養學生的動手實踐能力，北京大學智能科學系開設了本科生機器感知實驗課（MachiIle PerceptionLaboratory）。該課程為信息類選修課，每年春季開課，共72學時，2學分。本課程一改其他實驗課程的傳統設計，將聽覺和視覺的具體應用實例融入實驗中，增強了實驗的實用性；采用了當下較為流行的搭載安卓操作系統的移動終端作為實驗設備，在要求學生掌握基本原理的同時，也培養了學生前沿開發的編程能力；同時實驗課程的自主創新性較大，能夠培養學生的自主學習能力和創新思維。
1 課程基本目標
基于最大限度幫助學生理論聯系實際的目的，我們要求學生參加實驗之前需要有一定的理論儲備，要閱讀一些有關信號處理、語音編碼、圖像處理等方面的書籍。然后通過本實驗課程訓練，使學生進一步掌握視覺、聽覺信號處理的基本原理，初步具有基于嵌入式系統及安卓操作系統的信號處理算法設計和編程實現能力。
2 實驗課設置
本課程共包括6個單元實驗和1個綜合實驗。
2.1 單元實驗
實驗1：語音、圖像信號采集與分析。通過本實驗的學習，學生能掌握搭載安卓操作系統的移動終端實驗平臺的使用方法，并且了解在本課程實驗環境中如何進行聲音和圖像的采集，為后面的實驗打好基礎。
實驗2：語音壓縮。通過本實驗的學習，使學生掌握語音壓縮編碼的基本原理，能夠實現基于A律和u律的語音編碼算法。
實驗3：三維虛擬聲音。通過本實驗的學習，使學生掌握虛擬聲實現的基本原理，并能夠基于頭相關傳遞函數實現靜止或運動三維虛擬聲音的合成。
實驗4：語音增強。通過本實驗的學習，使學生掌握語音增強的基本原理，并能夠基于自適應濾波器和零限波束形成實現一個語音增強系統。
實驗5：圖像壓縮。通過本實驗的學習，使學生掌握圖像壓縮編碼的基本原理，實現并比較JPEG及JPEG21000兩種壓縮方法的效果。
實驗6：圖像增強處理。通過本實驗的學習，使學生掌握圖像增強的基本原理，并能夠實現基于直方圖、平滑濾波器、銳化濾波器、中值濾波器及頻域濾波器的圖像增強方法。
2.2 綜合實驗
綜合實驗主要是學生們根據自身興趣，自主選擇與視覺、聽覺相關的智能感知實驗進行創新實踐，也可從老師提供的題庫中選題，分組或獨立完成實驗。圖1和圖2分別是學生自主完成的一個關于圖像邊緣提取的視覺感知實驗和一個關于聲源定位的聽覺感知實驗。
在本課程的實驗安排中，通過單元實驗引導學生熟悉實驗基本方法，掌握使用搭載安卓系統的移動終端實驗平臺的技能，學生能夠了解不同實驗需要用到的不同方法，發現實驗中可能遇到的問題，融會貫通所學知識，逐漸具有獨立分析和解決這些問題的能力，與此同時擁有了一定的新平臺開發經驗。通過單元實驗的實例強化訓練，學生可以逐步掌握語音和圖像處理的基本方法。綜合實驗能引導學生開拓思路，對于具體問題可以聯想所學知識逐步解決，進行創新型的視覺與聽覺方面智能感知實驗。由此，本實驗課程既培養了學生機器感知的科學創新研究能力，又培養了學生在嵌入式系統平臺上的編程實現能力。
3 授課情況
通過近6年的基礎建設，本課程逐步完善，得到了學生們的認可，每年選修實驗課的人數已從最初的5人達到現在的30余人，成績優秀者可達選課人數的15%。為跟隨技術發展腳步，本課程從最初采用MATLAB編程方式，近兩年逐步改進采用Android編程。本課程提高了學生專業素養，有助于學生掌握數字信號處理、聽覺智能感知和視覺智能感知的基本原理及其算法實現，熟悉Java、c等編程語言程序設計方法，了解最新的技術開發動向，并幫助學生在此基礎上設計并實現相關算法，為學生今后進入機器感知及智能學習領域打下了較好的基礎。
4 課程特色及參考教材
本實驗課程特色有如下幾點：①Android編程：本實驗課程開展了基于移動終端的面向安卓系統的編程實現，把機器感知與目前的流行技術相結合，使學生接觸到前沿開發技術，與時俱進。②嵌入式系統實現：本實驗課程基于嵌入式系統實現機器感知實驗，可以提高學生們的興趣，并學以致用。③視覺感知實驗：本實驗課程包括了圖像壓縮、圖像增強等方面的視覺感知實驗。課程選取了一些常見的圖像處理實例，激發學生的實驗興趣。④聽覺感知實驗：本實驗課程開展了包括語音壓縮、語音增強、三維聲音等方面的聽覺感知實驗。課程選取了一些常見的音頻處理實例，使同學們對所學信號處理的理論知識有了更深入、形象的認識，增強實驗課程對學生的實用性。⑤綜合實驗：本課程的綜合實驗由學生自由選擇視覺和聽覺相關的實驗內容，獨立或組隊完成實驗內容，具有較大的自主性，可以培養學生對已有知識的綜合性和創新性。⑥基于教學網建設課程：本實驗課程基于北京大學教學網開展教學，充分利用了網上資源，有利于學生和教師的互動以及學生和學生之間的交流、互助。
本實驗課程使用的教材有：①自編教材《機器感知實驗》。②Sanjit K.Milra著，清華大學出版社出版的《數字信號處理――基于計算機的方法》。③胡廣書著，清華大學出版社出版的《數字信號處理》。④王炳錫著，西安電子科技大學出版社出版的《語音編碼》。⑤章毓晉著，清華大學出版社出版的《圖像工程》。
5 結語
嵌入式系統的基本原理范文4
關鍵詞：計算機硬件；集成電路設計；教學改革
信息系統工程教育論壇我院計算機科學與技術本科專業始建于1987年，歷經20年的發展，為油田及相關企事業單位培養了大量的計算機應用人才?！熬哂辛己玫目茖W素養，系統地、較好地掌握計算機科學與技術包括計算機硬件、軟件與應用的基本理論、基本知識和基本技能與方法，能在科研部門、教育單位、企業、事業、技術和行政管理部門等單位從事計算機教學、科學研究和應用”是本專業的培養目標?；谶@個培養目標，結合目前計算機硬件技術最新發展現狀及趨勢，提出本硬件系列課改方案。
一、硬件系列課改的目的及意義
當前，計算機在信息社會中充當了重要角色，也是發展最為迅速的一門學科。隨著這門學科的不斷發展，目前，計算機核心技術愈來愈集中在集成電路芯片設計和軟件設計這兩項技術中，其中CPU和OS設計技術是最核心的兩項技術，特別是高性能計算機技術一直是衡量國家實力的一個重要標志。在硬件系列課程里，培養學生CPU及相關硬件的設計能力，培養學生自主創新并能夠設計出擁有自主知識產權的計算機部件的能力，是當前計算機硬件課程重要的改革方向，也是目前社會迫切需要的計算機硬件人才[1]。因此，適應當前計算機硬件技術的發展及社會對計算機硬件人才的需求，及時調整硬件系列課程的培養方向，既有利于學生及時掌握最新的計算機硬件技術，又有利于學生及時把所學知識轉化為社會生產力，對擴大我院學生就業，樹立我院計算機科學與技術專業學生良好的社會形象意義深遠。
二、硬件系列教學的國內外發展現狀及趨勢
由于我國的制造業比較落后，一直以來，計算機硬件的核心技術未能被國內掌握。相應地，在計算機硬件教學中，像計算機組成和計算機體系結構等重要硬件課程，傳統上僅僅以講授、分析原理為主，且內容不能適應現代計算機技術的發展[2]。國外一些知名大學非常重視計算機硬件的教學，美國的許多高校本科計算機專業中都無一不是安排了CPU設計方面的課程和實驗內容。例如麻省理工學院計算機專業的一門相關課程是《計算機系統設計》，學生在實驗課中，須自主完成ALU、單指令周期CPU、多指令周期CPU乃至實現流水線32位MIPS CPU和Cache等的設計。Stanford大學計算機系的本科生也有相似的課程和實驗。隨著計算機硬件技術的不斷發展，國內開展硬件設計技術的條件已逐漸成熟，這主要得益于計算機硬件發展中的兩個重要技術，一是大規?？删幊踢壿嬈骷﨏PLD/FPGA的成熟，可以在一個芯片中通過編寫硬件描述語言設計CPU和全部的相關硬件電路，減輕了硬件芯片間連接的復雜性，同時消除了硬件制造的限制。二是硬件描述語言的成熟，以VHDL和Verilog VHDL語言為代表的硬件描述語言，可以通過編寫程序的方式來描述極其復雜的硬件電路邏輯，大大降低了以前采用手工方式設計硬件電路的復雜性。國內的一些知名大學，在最近幾年里，也相應地增加了硬件電路設計在教學中的比重，據我們了解，清華大學、電子科技大學、哈工大、哈理工等一些學校，已經修改了計算機組成原理及計算機體系結構等方面的課程教學內容，把利用CPLD/FPGA和硬件描述語言設計CPU及其相關硬件電路作為重要內容加入到課程體系里，取得了良好的教學效果，大大加強了學生對計算機工作原理的理解及計算機硬件的設計能力，逐步實現了與發達國家高校計算機本科教育的接軌。
三、目前我院硬件系列教學現狀及不足
計算機科學與技術本科專業硬件系列主要課程設置始于20年前，期間雖經過部分調整，但基本教學內容依然延續20年前的知識體系。按授課先后次序排列，這些課程包括：《數字邏輯與數字電路》、《計算機組成原理》、《數字系統設計自動化》、《計算機體系結構》、《單片機原理及應用》、《嵌入式系統》、《硬件課程設計》等7門。基于當前硬件課程系列教學現狀，我們認為存在以下的不足：1.從整體上看，硬件系列教學內容過于強調基本原理和基本方法，缺少能夠驗證原理、實際實現這些原理及方法的手段，導致學生缺少動手能力，對原理和方法認識模糊，會說不會做的現象比較嚴重，創新能力較弱。2.《數字邏輯與數字電路》和《數字系統設計自動化》，這兩門課之間存在較大的聯系，在內容上存在承上啟下的關系，前者是講述數字電路的基本概念、組合及時序電路的傳統分析設計方法，后者則介紹組合及時序電路的現代分析設計方法，基于目前的教學實際情況，可以合并成一門課講述。3.《計算機組成原理》和《計算機體系結構》是計算機科學與技術本科專業非常重要的兩門課，通過這兩門課的學習，應使學生能夠設計簡單的CPU及相關的硬件電路，從而加深對基本原理、基本方法的理解，增強實際動手能力?；诂F在的教學內容及教學手段還無法達到上述目的。4.《單片機原理及應用》和《嵌入式系統》兩門課存在較大的內容交叉。這兩門課都是講述特定計算機在控制及嵌入式產品中的應用，《單片機原理及應用》這門課介紹的是8位機MCS-51的原理，《嵌入式系統》這門課介紹的是32位機ARM的原理，鑒于目前嵌入式領域的發展現狀及趨勢，建議取消《單片機原理及應用》這門課，以避免課程內容重復。5.《硬件課程設計》作為硬件系列的最后一門硬件設計課，學生已掌握了較豐富的軟硬件知識，因此應該具備設計較復雜的硬件電路的能力，目前的設計內容較簡單并與《數字邏輯與數字電路》課程實驗存在一定交叉，建議選擇有一定復雜度并較實用的設計內容。從而培養學生綜合運用硬件知識及硬件設計能力。
四、硬件系列教學新課改方案
針對我院計算機科學與技術專業的實際情況，在保證總的硬件教學學時不變的前提下，對硬件系列教學提出如下建議：1.課程合并：《數字系統設計自動化》是計算機組成原理等的先修課，為保證能及時開課，同時該課和《數字邏輯與數字電路》這門課有密切的聯系，合并為一門課，仍稱為《數字邏輯與數字電路》，并適當增加學時，建議在大二上學期開課，取消《數字系統設計自動化》這門課。2.《計算機組成原理》：這門課改為《計算機組成及設計》，增加CPU及相關硬件電路設計內容，在講清楚組成原理的基礎上，以設計為重點，建議在大二下學期開課。 3.《計算機體系結構》：適當增加設計內容，原學時保持不變，建議在大三上學期開課。4.《單片機原理及應用》：本課程取消，鑒于目前嵌入式系統涉及軟硬件知識較多，難以在一門課程中全面系統學習，因此另開設一門《嵌入式軟件開發》課程，重點講述如何設計編寫嵌入式軟件程序，建議在大三下學期開課。5.《嵌入式系統》：這門課作為《嵌入式軟件開發》的先修課，重點講述嵌入式系統的基本概念及方法、ARM處理器的硬件工作原理、接口、匯編語言等，而相關操作系統及其程序設計等知識暫不涉及，建議在大三上學期開課。6.《硬件課程設計》：在設計題目中，引入嵌入式系統、FPGA及計算機組成等知識，適當增加設計的綜合性和復雜性，建議在大四上學期開課?；谛碌挠布盗姓n程體系，能夠有效理順課程之間的先后關系，并把硬件課程均勻分散到大學四年的學習中，同時對重要的課程及相關的知識進行了加強，例如數字電路設計貫穿在整個硬件系列課程中；舍棄了過時的技術，增加了新技術的份量，例如去掉了單片機，加強了嵌入式系統。因此，我們認為：調整后的硬件系列課程是較合理的，它吸收了當前先進的硬件設計技術，保證了知識的實用性，有一定的前瞻性。
五、結束語
高等教育是為學生提供專業技能和生存本領、服務社會的最后一站，教學內容及方法直接關系到學生的未來發展。通過不斷教學改革，保持教學的先進性和實用性一直是高教課改的目標之一。通過這次課改，理順了我院硬件系列課程的教學關系，增強學生未來服務社會的競爭力，因此很有實際意義。
作者:李軍 崔旭 李建平 單位:1.東北石油大學 2.大慶市薩東第二小學
參考文獻
嵌入式系統的基本原理范文5
關鍵詞：嵌入式系統 模擬信號 數字信號 特殊信號
中圖分類號：TN95 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（b）-0037-02
數據采集系統的歷史較為悠久，近年來，隨著電子工業的發展，便攜式數據采集系統產品層出不窮。根據不同的采集信號，有不同的設計產品。雷達接口信號采集系統由于待采集信號的復雜性和未知性，其設計更為復雜。
1 數據采集產品現狀
一般數據采集系統會按照其總線的不同而分類。常用的總線有以下幾種：ISA、PCI、USB、PC104、CAN。
其中USB總線的產品憑借其極高的傳輸速率和便攜性，在市場上占有重要的地位。
USB總線便攜式數據采集系統產品的設計原理一般比較簡單，一種比較典型的設計是，設計者使用Cypress公司的USB2.0控制器CY7C68013來控制Maxim公司的MAX1312采樣數模轉換芯片。這樣把由MAX1312采集的數據直接通過USB控制器向上位機發送。設計框圖如圖1所示。
該數據采集系統只能實現較簡單的數據采集功能，不具備功能擴展性。
2 基于嵌入式系統的數據采集系統現狀
近年來，不少人投入到基于嵌入式系統的數據采集系統的研究開發中，開發的成果也相當豐富。
按照是否使用ARM將基于嵌入式開發平臺的數據采集系統分為非基于ARM和基于ARM兩類。
2.1 非基于ARM嵌入式平臺的數據采集系統
非ARM嵌入式平臺的數據采集系統一般都采用單片機作為其控制核心。結構一般包括選路控制器、AD轉換、單片機等幾個部分。
不使用ARM的數據采集系統，其功能受到單片機功能的限制，采樣速率有限，存儲空間較小，不能滿足高速大容量采樣的需求，更不可能在儀器上運行分析軟件，從而擺脫電腦獨立工作。某些基于單片機的數據采集系統也只能完成最簡單的數據采集功能，而沒有進行特殊應用的擴展，其功能甚至不如某些公司非嵌入式系統的USB采集卡。
2.2 基于ARM的嵌入式平臺的數據采集系統
ARM系列微處理器功耗低、性能優于單片機，是便攜式設備理想的選擇，所以ARM越來越多的被應用到便攜式數據采集系統。
由于ARM功能強大，能支持一些高級的應用，所以很多情況下，基于ARM的嵌入式系統的數據采集系統具有一定的針對性。它們往往是針對一種專門的對象，提供相關的應用功能。
目前基于ARM的嵌入式系統在數據采集中已經有比較多的應用。每種應用都有它們自己的針對性，并根據對象的不同要求進行了不同的設計。基于ARM的嵌入式系統，是基本原理相似，實質卻是天壤之別。
3 基于ARM嵌入式平臺的雷達數據采集系統
該采集系統分為便攜式數據采集系統，數據管理及分析系統兩大部分。便攜式數據采集系統主要完成數據的采集和數據的前期處理，獲得數據的特征信息，并能回顯數據。數據管理及分析系統部署于上位機，用于對數據的存儲管理和對比分析。如圖2所示
采集對象分為三種類型：模擬信號、數字信號和特殊信號。由各自獨立的采集電路實現。模擬信號通過量程自動控制及AD轉換電路轉換為數字信號，再由FPGA進行采集處理；數字信號則經過緩沖驅動后直接由FPGA處理；特殊信號經過幅值控制和適當的反向后，交由FPGA處理。
倍程自動控制通過壓控繼電器來實現，將輸入電壓按比例衰減到合適的范圍，然后和基準電壓比較確定輸入電壓的大小范圍，根據這個范圍，決定繼電器的開合，最終將輸入電壓降低到-10 V～+10 V的范圍，并記錄衰減的倍數。
AD轉換電路采用頻率500 Ksps的AD采集芯片AD7665，實現-10 V～+10 V的模擬信號到數字信號的轉換。
若待采集的數字信號為TTL信號，而FPGA的輸入信號是CMOS信號，則信號進入FPGA前需要先經過一級緩沖驅動芯片處理。
特殊信號為脈寬僅有0.2 us的信號，使用簡單運算放大穩壓電路就可以實現穩壓和反向的功能。不過為了保證信號不失真，需要采用高速運放。
FPGA則接收上面各種信號，并根據控制指令，將信號存儲于外接的大容量SRAM中。為了實現這些功能，需要編寫一套FPGA程序，實現一個控制系統的功能。該程序包括：采集電路的數字部分、系統時鐘、AD采集控制、特殊信號采集控制、數字信號采集控制、SRAM控制、控制系統核心、嵌入式系統接口等部分。如圖3所示
嵌入式系統部分采用比較小巧的ARM9系列的嵌入式平臺作為硬件開發平臺，從而使工作組要集中在軟件開發上。開發系統選用了開源的操作系統Linux，從而增加開發的可控性。圖形開發環境使用了嵌入式QT，嵌入式QT作為一款開源的圖形開發平臺有著廣泛的應用。與FPGA的通訊使用了串口，FPGA端的串口的波特率基本不受太大的限制，串口速度的主要限制在嵌入式系統端。而S3C2410可以達到460800的串口波特率。嵌入式系統最終將數據存儲于SD卡中，便于轉存到PC機。
PC機軟件系統屬于Windows操作系統，所以采用了MFC作為開發平臺。軟件系統首先需要將SD卡中的數據轉存到PC機的指定目錄便于管理。軟件系統提供數據顯示、比較功能，為后續分析提供基礎。
參考文獻
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嵌入式系統的基本原理范文6
摘 要：分析目前操作系統和嵌入式系統課程的實驗教學過程中的問題與挑戰，闡述兩個課程各自特點以及知識的綜合運用，提出以開源平臺為基礎同時結合配套設施資源的新型教學模式，說明具體教學改革方法。
關鍵詞：操作系統；嵌入式系統；實驗教學；開源平臺；Tizen
0 引 言
操作系統課程是計算機學科的核心專業課之一[1]。操作系統中知識的學習兼具理論理解與實踐運用，也是進一步學習其他課程的基礎，在計算機專業教學中占有舉足輕重的地位[2]。由于操作系統的概念抽象，涉及的代碼量巨大且難以理解；在教學時間上處于三年級上學期，學生的編程開發經驗不足，增加了教學的難度。
嵌入式系統是一門集軟硬件技術于一體，涉及集成電路、計算機技術、自動控制等多種知識的綜合課程。自21世紀初進入我國高校的教學體系以來，隨著產業界的不斷發展課程內容日漸豐富，成為計算機相關專業的一門重要課程。由于嵌入式系統的設計強調以“應用”為中心和導向，注重與產業結合以及在工程實踐中的應用，這使得教學過程中存在理論性不足的問題，在實踐教學中更容易變成按部就班的驗證性實驗，或是某商業產品的展示與應用。
將兩門課程的內容銜接，特別是在實驗教學中進行內容的調整融合，能夠提高教學過程的系統性和連貫性。嵌入式系統中涉及硬件原理、嵌入式操作系統、嵌入式應用軟件等多個組成部分，教學環節中要完成每部分知識的原理分析和系統驗證，課時相對緊張。將操作系統實驗課程的內容與之融合關聯，既為操作系統中的原理找到了實踐驗證環境，又為嵌入式系統的實驗課程補充了原理分析環節。
為了達到良好的教學效果，讓學生對各類概念的理解達到融會貫通，在教學過程中往往建立一套系統的課程體系，操作系統作為先導必修課，后續配套 Unix/Linux 操作系統、嵌入式系統原理等專業選修課，并且每門課程都配有相應的實驗實踐教學。
1 操作系統與嵌入式系統教學中的新挑戰
嵌入式系統、移動云計算、物聯網等新興產業的發展和新技術的應用，拓展了操作系統的范圍。學生日常生活中使用的智能設備增多，不再局限于普通 PC 機的使用。依據 PC機的使用方式建立的漸進式學習方法需要隨之相應擴充。操作系統的形式發生變化的同時，其內涵也隨之發生一些變化。現代操作系統中，對進程、調度算法等概念的探討相對弱化，而增強了對于外設、交互、實時性、能耗管理等方面的設計要求，這些新特性需要給學生形成清晰的認識和直觀的感受。計算機操作系統作為計算機相關專業的基礎課程，應沿著計算機產業走向，緊密結合最新技術，充實其教學內容[3]。
商業化產品宣傳中使用的概念與嵌入式系統教學存在偏差。智能手機、平板電腦等產品更新換代迅速。在商業化宣傳中，處理器核心、硬件平臺、操作系統、應用界面等概念往往被混淆使用。這些商業產品以及配套軟件開發的盛行，也使一部分學生對于嵌入式系統的理解局限于智能手機，而對于嵌入式軟件的理解也局限于移動應用軟件。嵌入式系統需要設計與產業結合的教學案例，更需要透過現象看本質，從技術和機理層面進行分析，并且與所學的基礎課程和理論知識相對應，因而能夠加深理解。
人才需求轉向對已有系統框架的理解、定制和二次開發。隨著產業環境的完善，人才需求不斷擴大。對操作系統和嵌入式系統的教學要求不再滿足于對原理的認知和簡單應用，但也不需要從零開始獨立構建一個完整的系統，而是需要在現有項目的基礎上進行產品化定制和二次開發，特別是在開源軟件項目的基礎上進行改進。這需要學生在實際動手能力方面能夠了解開源軟件的管理方法，掌握資源獲取和使用的方法，在實踐中學會主流開源系統的原理、開發和部署的基本方法等。
傳統的操作系統實踐教學偏重局部的理論分析和簡單模擬，而嵌入式系統實踐教學則側重應用導向，缺少原理分析。傳統的操作系統實驗教學為了強化原理性驗證，大多通過局部模擬的方式，在虛擬環境中進行操作，缺少與實際使用的結合，使得很多算法和流程雖然經過實踐仍然只能停留在概念釤，缺少與實際使用系統的直接聯系，導致學生興趣降低。嵌入式系統的實驗教學中，往往又將操作系統作為黑盒處理，進行簡單定制或是直接使用。學生可以完成部署和驗證，但仍然“不知其所以然”，沒有收到應有的教學效果。
2 教學平臺選型
在綜合考慮學時、課程設置和教具使用等多種因素的基礎上，操作系統和嵌入式系統原有實踐課程體系保留并適度壓縮，并通過擴展實驗進行銜接。其中，操作系統的基礎知識環節借鑒美國麻省理工大學使用的原型操作系統 jos 的課程實驗，并對其進行相應的簡化，讓學生完成對操作系統基本原理的理解與驗證。嵌入式系統的實驗使用基于uCLinux 操作系統的嵌入式開發板進行車載控制系統的模擬與開發，這里引入的擴展實驗使用目前在部分智能移動產品中使用的Tizen操作系統平臺，并在對該平臺的移植部署過程中加入對操作系統各環節和運行狀態的分析，通過直觀感受提升學生的興趣。
實驗中使用Tizen開源系統為目標軟件平臺。Tizen是由 LiMo Foundation 和 Linux Foundation 兩個開源 Linux 聯盟聯合，由三星電子、英特爾等產業巨頭共同開發的一套完全開源的軟件環境[4]，能夠提供對手機、平板電腦、車載電腦、智能家電等多種設備的支持。軟件體系中包含引層、操作系統、文件系統、應用程序、開發工具等多種資源，可以獲得平臺的全部源代碼，并配套有相應的開發文檔的開發者社區，也有眾多大學參與其中，提供了豐富的教學資源。Tizen 中選用的操作系統內核是 Linux，在操作系統的課程講授中已進行了針對性的原理分析和代碼解讀；Tizen 的應用程序框架基本使用 C/C++編程語言實現，與學生所掌握的前繼編程基礎更加契合，這些都降低了學習的難度。
以Odroid-U3為實踐教學的目標硬件平臺。Odroid-U3是由Hardkernel公司設計的基于Samsung Exynos4412處理器的開發板，具有4個Cortex-A9架構的處理器核心，1.7GHz主 頻，2G內存，并通過線纜外接的方式集成了顯示屏、觸摸屏、WiFi、藍牙等外設，能夠模擬主流的平板電腦、智能電視等設備。通過開發板的拆裝使用，使學生了解日常使用的智能設備的模塊組成和工作原理，并通過實驗課程完成對該設備的啟動、定制和后續開發。因為開發板的形式和功能與學生日常使用的智能設備類似，可以提高學生的學習興趣并形成系統的認知，改善了單純使用模擬器的抽象教學方法。作為實踐操作的目標平臺，目前教學小組已成功完成Tizen到 Odroid-U3 開發板移植工作，并準備了完整的移植過程分析資料和教學案例。
3 實踐教學設計
實驗在整個操作系統教學過程中舉足輕重，也是加深學生概念、原理理解，反映學生學習效果的重要環節[2]。實驗教學內容的設計，作為課堂教學和作業的補充，主要用于完成理論知識和抽象概念與開發應用實戰的對接。在實驗設計中，主要體現系統性較強的啟動、進程管理、資源管理、文件系統等知識環節，并通過完成Tizen在目標開發板上的移植進行實踐。通過對其中關鍵部分代碼的閱讀、分析、補全、重構等任務，加深知識理解和綜合運用， 同時理解并掌握開源軟件的開發管理模式。經過對實驗內容的反復調整，與學生溝通反饋， 現在實驗內容已基本穩定。
3.1 環境搭建和版本管理工具的使用
熟悉開發環境并完成實驗環境中的工具安裝部署，掌握其使用方法。本部分課程主要學習對開源軟件管理和方法的學習，對版本管理的認識和對版本管理工具的使用。培養學生懂得如何獲取開源軟件成為參考資源，掌握閱讀開源代碼的方法，學會代碼版本管理的方法和原則，這是軟件工程開發中至關重要的規范化思想。Tizen 開源項目有多個子項目，多個版本分支共同管理和流轉，并按照特定的結點與錯誤修正，是非常有代表性的軟件工程項目管理的案例，可以加深學生的實踐體驗。
3.2 引導過程分析
截取引導程序片段，通過匯編語言編程實現對硬件的簡易控制；通過對簡易引導程序的分析和修改，實現對Tizen內核的引導；分析bootloader代碼，學習操作系統的引導過程，并加深對內存空間管理、處理器模式轉換、MMU等關鍵技術的理解。本部分實驗內容需要先進行簡單的ARM硬件知識和ARM匯編指令的學習，同時簡單擴展關于可信計算與Trustzone硬件可信模塊技術，開闊學生視野。
3.3 Tizen系統編譯、分區管理與內容部署
介紹Tizen系統的整體編譯管理框架，了解產品描述配置文件、多設備兼容代碼管理、源代碼間的依賴關系、腳本處理方法等產品級代碼管理方法。通過對Tizen中涉及的各類程序和資源文件的分配，設計并完成對Tizen的系統存儲分區和內容部署，學習不同文件系統之間的差異和操作系統中對不同文件系統的初始化和兼容加載方法，學習各類進程對存儲的使用方法。由于Tizen平臺源代碼編譯耗時約 4 小時，考慮到課程時間問題，僅對Tizen的平臺管理和軟件工具進行原理講解和分析，并將編譯結果供學生下載用于完成部署實驗。
3.4 系統初始化流程分析
分析操作系統內核加載完成后，第一個進程的創建過程，并實現對配置文件的分析和修改。通過代碼補全的方式完成對系統啟動和進程運行環境創建過程的原理分析。通過對Tizen的分析，了解對現代智能設備復雜的初始化過程，分析配置腳本之間的依賴關系，系統的靈活性、兼容性設計等，并理解操作系統中的守護進程類服務的啟動過程。
3.5 遙控鍵盤項目開發
通過藍牙建立實驗開發板與學生自己的智能手機之間的數據傳輸通道，通過在手機上點擊相應的按鈕在開發板端產生虛擬鍵盤事件。這一項目的開發，需要綜合運用內核驅動、網絡傳輸、系統調用、系統服務管理等多個模塊的系統知識。該實驗項目同時還擴展了移動應用開發、網絡編程、應用協議設計、服務管理、界面優化等多方面內容，耗時約 8 周交由學生課下完成，并向學生提供部分參考代碼。
這一系列的實驗設計涵蓋了操作系統中的引導、初始化、進程、存儲、IO、中斷等多個復雜知識點，并通過真機實踐的方式，以學生日常生活所熟悉的系統完成教學，提高了學生的學習積極性。
4 教學實踐效果與改進計劃
教學實踐改革分兩次推行。第一次進行了小范圍試點嘗試，2015年1―6月，從已完成操作系統課程學習的學生中選出11名志愿者參加，由教師進行小班授課和指導，每位學生獨立承擔實驗。經過一個學期的學習，有9名同學成功完成了所有實驗環節，編程能力和解決系統問題的能力有了明顯提升。
第二次實踐改革嘗試在2015 年9―12月進行，面向正在學習操作系統課程的學生。由于實驗設備有限并且課程壓力較重，改為5人一組承擔實驗任務，全班共分為9組，在完成jos移植的同時完成Tizen移植任務。學生對此實驗表現了極大的熱情，投入大量的課余時間，整個開發過程持續到2016年2月寒假結束才完成，有4組學生完成了移植工作。由于學生的時間精力不足且實驗平臺的版本變遷，實效果受到了一定的影響。
針對發現的問題，教學組進行了針對性修改：重新修正了課程資料中的錯誤；建立了校內資源鏡像；調整實驗任務的發放時間點，與操作系統的理論講授課程相對應，并在課上進行針對性的案例教學；建立針對實驗任務的在線問答系統，供學生進行討論交流，并按照時間節點投放問題的正確答案。以上修改和系統建設已經完成，在 2016年9月開始的實踐教學中收到了更好的效果。
5 教學實踐問題分析
（1）開源軟件版本差異，隨時更新引起的變化。活躍的開源軟件隨時發生變化，不活躍的開源軟件能從開源社區中消失，這使得教學過程中容易出現授課內容與代碼不對應或者無法獲取資源等問題。為了保證教學的連續性，需要建立教學中的開源代碼鏡像，隨時更新維護，并在學生實驗過程中明確版本和開發狀態，以確保實驗順利進行。
（2）產品特征影響教學案例典型性。在產品化的過程中存在一些技術整合和混雜，隨著開發的代碼和模型逐漸復雜，使得難以在商業化系統中找到非常貼切的教學用模型。同時編程方法和兼容性的變化也使代碼變得復雜，分析講解時過于復雜。這需要選擇合適的版本和資料進行教學，并需要教學人員隨時跟進開源軟件的進展，如果能夠講解代碼更迭的過程，收到的教學效果會更好。
6 結 語
通過在課程體系的實驗教學中加入大型開源項目和開源平臺的分析，幫助學生加深對操作系統類課程概念的理解，并掌握嵌入式系統的原理和開發方法。通過在學生熟悉的平板電腦開發平臺上進行定制開發，幫助學生理解操作系統的作用和在產業環境中的應用，提高了學生的積極性，收到了良好的教學效果。
基金項目：教育部高等學校博士學科點專項科研基金資助課題（20130031120028）；天津市應用基礎與前沿技術研究計劃（14JCQNJC00700， 16JCYBJC15200）；計算機體系結構國家重點實驗室開放課題（CARCH201504， CARCH201604）。本次教學活動得到了天津三星電子有限公司的資助。
第一作者簡介：宮曉利，男，講師，研究方向為嵌入式系統、移動云計算、物聯網，。
⒖嘉南祝
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