基于ARM的嵌入式虛擬開發(fā)平臺

摘要：為了解決目前大部份高校缺乏嵌入式開發(fā)平臺的問題，提出了構(gòu)建嵌入式虛擬開發(fā)平臺方案。方案采用μVision4 IDE和Proteus進(jìn)行整合，在不需要購置嵌入式硬件設(shè)備的情況下，通過改造、整合原有實驗設(shè)備，實現(xiàn)具有嵌入式系統(tǒng)設(shè)計、開發(fā)等款、硬件同步仿真調(diào)試功能的嵌入式虛擬實驗室。同時給出了具體的教學(xué)模式革新和實施方法。
關(guān)鍵詞：嵌入式；虛擬；開發(fā)平臺；Proteus；ARM

隨著嵌入式設(shè)備(如智能MP4、數(shù)碼相機(jī)、智能手機(jī)、TV機(jī)頂盒及PDA等)的普及程度越來越高，嵌入式培訓(xùn)、嵌入式開發(fā)成為熱門，這些嵌入式設(shè)備多采用32位RISC嵌入式處理器作為核心部件，其中基于ARM核的嵌入式處理器獨占鰲頭，在32位RISC處理器中占據(jù)超過75％的市場份額。形成鮮明對比的是：目前大部份普通高校缺乏嵌入式實驗室，或者規(guī)模太小，設(shè)備數(shù)量嚴(yán)重不足，學(xué)生缺乏嵌入式開發(fā)實訓(xùn)環(huán)境，很大程度上挫傷了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)興趣。為了解決這種狀況，本文提出了構(gòu)建基于KeilμVision4 IDE和Proteus的嵌入式虛擬實驗室。在原有設(shè)備的基礎(chǔ)上，通過改造、整合等手段，實現(xiàn)具有嵌入式系統(tǒng)設(shè)計、開發(fā)等軟、硬件同步仿真調(diào)試功能的嵌入式虛擬實驗室。這將對學(xué)生就業(yè)起到很大的幫助，有助于提升學(xué)生就業(yè)能力和擇業(yè)優(yōu)勢。

1 高校嵌入式教學(xué)現(xiàn)狀
1．1 嵌入式設(shè)備嚴(yán)重缺乏
傳統(tǒng)的實驗教學(xué)主要依賴價格昂貴的實驗設(shè)備，存在前期投入大、后期維護(hù)費用高等問題。電子信息類專業(yè)實驗儀器設(shè)備的更新?lián)Q代非?？?，由于設(shè)備昂貴，大批量采購嵌入式硬件設(shè)備的可能性非常小，而且由于經(jīng)費的限制，購置的實驗箱數(shù)量往往不能滿足教學(xué)的需要，導(dǎo)致多人共用實驗箱，無法保證學(xué)習(xí)效果，學(xué)生動手能力受到限制。更嚴(yán)重的，部分普通高校沒有嵌入式實驗室，學(xué)生在校期間從未進(jìn)行過
嵌入式實驗學(xué)習(xí)和嵌入式開發(fā)訓(xùn)練，實驗教學(xué)無法有效開展，嚴(yán)重影響教學(xué)質(zhì)量。
1．2 教學(xué)實訓(xùn)手段及內(nèi)容受限制
嵌入式是一門軟、硬結(jié)合的實踐性很強(qiáng)的課程，需要配合電腦、仿真機(jī)、開發(fā)板、編程器進(jìn)行綜合練習(xí)。常規(guī)嵌入式硬件實驗箱不但昂貴，而且只能完成實驗箱內(nèi)置的驗證性實驗或者靈活度非常小的設(shè)計性實驗，很難進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新設(shè)計，限制了學(xué)生能力的培養(yǎng)和教學(xué)內(nèi)容的革新。
1. 3 創(chuàng)新性開發(fā)無法進(jìn)行
由于嵌入式硬件實驗箱內(nèi)部模塊固化，設(shè)計的不合理或者操作的失誤極其容易損壞設(shè)備，導(dǎo)致了兩方面的問題：一是教師為了不損壞設(shè)備。不會輕易讓學(xué)生嘗試創(chuàng)新設(shè)計；二是學(xué)生做實驗時，怕承擔(dān)賠償責(zé)任，不能隨心所欲地設(shè)計具體功能模塊，不能根據(jù)自己的需要進(jìn)行必要的實驗驗證和調(diào)試。這些不但限制了教學(xué)的效果，而且極大地制約了學(xué)生的自主創(chuàng)新能力，學(xué)生沒有真正能夠?qū)嵺`的環(huán)境，不能真正大膽、創(chuàng)新地設(shè)計，束縛了學(xué)生的手腳。
1．4 實訓(xùn)時間的限制
由于實驗室安全和實驗室管理方面的諸多因素，目前實驗室開放都局限于正常上班時間，其他時間很少開放，不夠靈活，使得學(xué)生不能根據(jù)自己的時間安排實驗，實訓(xùn)時間有很大的局限。
以上種種問題抑制了學(xué)生的主動性、積極性和創(chuàng)新思維，對學(xué)生的能力培養(yǎng)、學(xué)生就業(yè)競爭力和學(xué)校的發(fā)展都不利。因此如何改變當(dāng)前這種被動教學(xué)的局面，建立一個適合學(xué)生實際、合理科學(xué)、又與時俱進(jìn)的嵌入式實驗環(huán)境，是一個值得研究的課題。