關(guān)于嵌入式教學(xué)中選用系統(tǒng)的感受

    嵌入式技術(shù)是當(dāng)今最流行的一門新技術(shù)，它有廣闊的發(fā)展空間。目前國(guó)內(nèi)很多高校都在開展和計(jì)劃開展嵌入式課程,很多老師在前期接觸嵌入式技術(shù)時(shí)，對(duì)于在嵌入式教學(xué)中采用什么樣的微處理器和嵌入式操作系統(tǒng)還存在很多疑惑。博創(chuàng)擁有國(guó)內(nèi)最廣泛的嵌入式教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)用戶。但是從這兩年多來(lái)的高校用戶反饋信息，特別是我們的專家給清華軟件學(xué)院和北航軟件學(xué)院開課的經(jīng)驗(yàn)上看，高校任課老師都感覺(jué)ARM7和UCOS操作系統(tǒng)更適合教學(xué)使用。下面是給清華和北航軟件學(xué)院開設(shè)嵌入式課程的魏洪興博士對(duì)嵌入式教學(xué)中選用設(shè)備的一些感受，希望能對(duì)您有所借鑒。

一.ARM7 VS ARM9

   UP-NETARM3000和UP-NETARM300采用基于ARM7TDMI核的三星S3C44B0芯片，該芯片是目前國(guó)內(nèi)使用最廣的經(jīng)典ARM芯片，非常適合教學(xué)；和ARM7相比，應(yīng)該說(shuō)ARM9在性能方面有很大提高，但ARM9更適合作為產(chǎn)品開發(fā)平臺(tái)，并不適合作為教學(xué)平臺(tái)。

ARM7比ARM9更適合教學(xué)。體現(xiàn)如下：

1. 從硬件設(shè)計(jì)方面，ARM7主頻在30-100MHz左右，學(xué)生完全可以掌握其設(shè)計(jì)技術(shù)，而ARM9在100-200MHz左右，屬高速設(shè)計(jì)，至少有3年以上經(jīng)驗(yàn)的硬件工程師才可能進(jìn)行設(shè)計(jì)，一般學(xué)生很難掌握。

2. 從軟件設(shè)計(jì)方面，在教學(xué)中采用源碼開發(fā)的操作系統(tǒng)已成為共識(shí)，ARM7資源緊湊，適合運(yùn)行ucos和ucLinux等源碼開放的操作系統(tǒng)，在教學(xué)中能夠充分體現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)對(duì)資源、成本、可靠性有嚴(yán)格需要的特點(diǎn)；而ARM9是系統(tǒng)集成度更高的SOC，適合跑WinCE、Linux等高級(jí)操作系統(tǒng)，用于教學(xué)是“大馬拉小車”，這樣造成學(xué)生在設(shè)計(jì)時(shí)往往不會(huì)關(guān)注資源、成本、可靠性的限制，就如同用一臺(tái)PC進(jìn)行教學(xué)一樣，無(wú)法體現(xiàn)嵌入式教學(xué)的特點(diǎn)。

3. 從應(yīng)用方面，而ARM7芯片價(jià)格比ARM9低得多，而且ARM7芯片是目前嵌入式產(chǎn)品市場(chǎng)的主流，占90%以上，很多手機(jī)、小靈通等產(chǎn)品都是基于ARM7的，就如同目前單片機(jī)開發(fā)與教學(xué)絕大多數(shù)采用51體系一樣，ARM7就是32位微處理器領(lǐng)域的51，至少有10年左右的生命力，這也如同單片機(jī)教學(xué)很少講16位的80186一樣。

是不是ARM9就比ARM7高級(jí)呢？

1. 嵌入式教學(xué)設(shè)備和PC不一樣，PC強(qiáng)調(diào)“性能”，而教學(xué)設(shè)備強(qiáng)調(diào)“功能”，設(shè)備是否高級(jí)，在于“功能”，而不在于“性能”，教學(xué)設(shè)備的特點(diǎn)是使用簡(jiǎn)單，盡量減輕教師和學(xué)生的使用負(fù)擔(dān)。博創(chuàng)的UP-NETARM3000和UP-NETARM300是功能完備的教學(xué)設(shè)備，完全體現(xiàn)了功能強(qiáng)大、簡(jiǎn)單易學(xué)的教學(xué)特點(diǎn)。

2. 這就和現(xiàn)代《計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)》、《計(jì)算機(jī)組成》、《微機(jī)原理》等課程仍在使用4位、8位機(jī)進(jìn)行教學(xué)實(shí)驗(yàn)案例而不選用P4級(jí)CPU做為實(shí)驗(yàn)案例一個(gè)道理，因?yàn)?位、8位機(jī)作為教學(xué)已經(jīng)足夠了，即容易理解，又能講清知識(shí)和問(wèn)題，因?yàn)榻虒W(xué)中講的是知識(shí)和概念，而不是CPU的性能。

3. 高級(jí)的嵌入式實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備的“高級(jí)”應(yīng)體現(xiàn)在教學(xué)內(nèi)容和使用功能的高級(jí)方面，而不是單純的性能“高級(jí)”。博創(chuàng)的UP-NETARM3000和UP-NETARM300采用雙操作系統(tǒng)，可通過(guò)更換核心模塊從ucos教學(xué)升級(jí)到ucLinux教學(xué)，兩種操作系統(tǒng)都具有完整的教學(xué)體系和實(shí)驗(yàn)課件，這是其它任何教學(xué)設(shè)備所不具備的。

二．Linux VS ucOS-II

1. 的確，Linux很熱門，而且是未來(lái)幾年的發(fā)展方向。但在教學(xué)中，我們必須正視這樣一些現(xiàn)實(shí)：桌面操作系統(tǒng)主流仍為Windows系統(tǒng)，絕大多數(shù)老師和學(xué)生沒(méi)有或很少使用Linux，而且本科生階段也很少開設(shè)Linux相關(guān)課程。而開展ARM+Linux教學(xué)至少要有Linux應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，否則在教學(xué)中要花很大精力去講授Linux操作系統(tǒng)知識(shí)、ARM微處理器知識(shí)、Linux下的編程與交叉編譯技術(shù)，在實(shí)驗(yàn)中要熟悉Linux開發(fā)環(huán)境、進(jìn)行實(shí)際編程訓(xùn)練，我們都知道，上面的每個(gè)知識(shí)點(diǎn)花一門課去講授都不為過(guò)，把這么多內(nèi)容都放在一門課上講解，很難保證教學(xué)質(zhì)量。

2. 因此，嵌入式教學(xué)必須從學(xué)生實(shí)際情況出發(fā)，制定相應(yīng)的教學(xué)計(jì)劃和選擇實(shí)驗(yàn)設(shè)備，不能只追求“高級(jí)”和“流行”，而忽略教學(xué)過(guò)程中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)“學(xué)生接受能力”，應(yīng)做到因材施教，因勢(shì)利導(dǎo)，才能達(dá)到最好的教學(xué)效果。

3. 博創(chuàng)的UP-NETARM3000和UP-NETARM300教學(xué)平臺(tái)充分考慮了嵌入式教學(xué)的上述特點(diǎn)，即在Linux還不普及的情況下，對(duì)大多數(shù)專業(yè)而言，采用源碼開發(fā)的操作系統(tǒng)ucos是最好的選擇，ucos源代碼簡(jiǎn)單經(jīng)典，容易學(xué)習(xí)和接受，在Windows環(huán)境下開發(fā)，容易理解和學(xué)習(xí)，通過(guò)30-40學(xué)時(shí)的講解和實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠充分掌握嵌入式開發(fā)的要點(diǎn)，清華、北航的教學(xué)實(shí)踐充分證明了這一點(diǎn)，80%的學(xué)生都獨(dú)立或合作開發(fā)出了基于嵌入式小游戲，保證了教學(xué)效果；在未來(lái)兩年內(nèi)，很多高校都會(huì)開設(shè)Linux相關(guān)基礎(chǔ)課程，那時(shí)通過(guò)更換核心模塊或重新燒寫系統(tǒng)，UP-NETARM 3000和UP-NETARM300會(huì)輕松升級(jí)到Linux，ucos和ucLinux可以滿足絕大多數(shù)嵌入式教學(xué)的要求。

   嵌入式系統(tǒng)教學(xué)是一門新課，涉及電子、計(jì)算機(jī)、軟件等諸多專業(yè)學(xué)科，對(duì)授課老師要求較高，選擇合適的教學(xué)體系和實(shí)驗(yàn)設(shè)備對(duì)教學(xué)順利開展和保證教學(xué)質(zhì)量至關(guān)重要；博創(chuàng)的UP-NETARM3000和UP-NETARM300教學(xué)平臺(tái)具有配套教材、教案、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書、實(shí)驗(yàn)課件、網(wǎng)上教學(xué)輔導(dǎo)一整套完整的解決方案，為教師和學(xué)生提供了最大限度的教學(xué)資源，減輕教與學(xué)的負(fù)擔(dān)。

   更為重要的一點(diǎn)，是博創(chuàng)的教學(xué)體系和實(shí)驗(yàn)課件已經(jīng)在清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、南開大學(xué)等國(guó)內(nèi)一流高校教學(xué)中得到了實(shí)際應(yīng)用，經(jīng)過(guò)兩年多實(shí)際教學(xué)的反復(fù)完善，已經(jīng)成熟，通過(guò)學(xué)生的反饋意見(jiàn)被證明是成功的，完全可以推廣到其它各個(gè)高校。而其它的嵌入式教學(xué)平臺(tái)的課件只是其開發(fā)人員的一些技術(shù)資料，沒(méi)有經(jīng)過(guò)教學(xué)驗(yàn)證。采用這樣的平臺(tái)在教學(xué)中會(huì)有很大的風(fēng)險(xiǎn)性。

   因此，嵌入式教學(xué)必須從學(xué)生實(shí)際情況出發(fā)，制定相應(yīng)的教學(xué)計(jì)劃和選擇實(shí)驗(yàn)設(shè)備，不能一味追求“高級(jí)”和“流行”，而忽略教學(xué)過(guò)程中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)“學(xué)生接受能力”，應(yīng)做到因材施教，因勢(shì)利導(dǎo)，才能達(dá)到最好的教學(xué)效果。 
linux操作系統(tǒng)文章專題:linux操作系統(tǒng)詳解（linux不再難懂）