嵌入式电路设计教程范文1
【关键词】高职院校；嵌入式；教学
要求从业者掌握相关软硬件知识。社会对于嵌入式系统设计人才的需求非常大，目前很多高校多个专业都开展了嵌入式系统这门课程。嵌入式系统技术作为一门综合交叉性技术，涉及计算机、电子、通信等多门学科，并且与具体行业背景相结合，嵌入式系统及应用课程教学内容较多，硬件上涉及ARM处理器体系机构、接口技术；软件涉及汇编编程、C编程以及嵌入式操作系统的讲解，具有综合性强、实践性强的特点。因此，要想更好的发挥这门课的教学，需要我们在教法上不断突破创新。
1 课堂理论教学
1.1 比较式教学法
嵌入式系统课程教学内容包含软硬件两部分。硬件是以ARM处理器为讲解对象，这一部分内容理论知识偏多、难懂，涉及底层的ARM体系结构。如处理器模式、寻址方式、寄存器组织等；软件方面涉及汇编语言和C程序设计。其中汇编编程部分相对比较枯燥，也是学生容易产生抵触情绪的地方。这部分内容实际上与以往学过的“微机原理及应用”和“51单片机”课程有着一定联系的，这三门课程都是基于不同计算机处理器的教学，应该可以归为一个课程体系。在这一块内容的教学上引导学生把这三者加以比较，比如三种处理器的堆栈类型、寄存器结构、汇编程序，尤其是51单片机同ARM处理器一样同属于嵌入式处理器，在比较中学习会吸引学生注意力，更加印象深刻。而且引导学生站在一定的高度上整体的理解嵌入式系统各种不同类型的处理器，视野更开阔的看待问题，不要仅仅着眼于某一款芯片，更能够举一反三，触类旁通，达到教学目的。
1.2 嵌入式操作系统UCOS-II的教学
嵌入式操作系统内容讲授的是UCOS-II。操作系统是相对复杂的软件系统，需要学生具备一定的软件基础，而电子专业学生学过的软件课程有限，一般只修过C语言程序设计，没有学过“数据结构”、“算法分析”、“操作系统”等软件课程，这些都为他们学习、理解嵌入式操作系统增加了难度。如何让这些学生在有限的学时内能相对轻松的学习嵌入式操作系统UCOS-II这部分内容，是需要解决的问题。在讲解UCOS-II前可以先把UCOS源代码涉及的位图、链表等数据结构提出来强调，有利于为后续内容任务就绪表、任务控制块链表等做好铺垫。电子课件PPT的制作、讲解中尽量使用轻松易懂的风格教授学生，避免一般教材中“一本正经”的讲述风格，有利于降低这部分内容的枯燥性，提高软件功底不深的非计算机专业学生的学习兴趣。
2 课堂实验教学
2.1 实验教学的改进
嵌入式系统课程要求培养学生的实际动手设计、开发能力。在教学过程中目前主要是依靠课内实验的训练。目前的实验教学是采用学校购置的ARM实验箱，配套有相应的实验指导书，实验教学内容也就是根据该实验指导书安排相应实验项目。结合实际教学效果来看，本人认为通过这样的实验课程，学生的嵌入式系统设计能力不能得到足够的有针对性的训练。首先，嵌入式系统是软硬件结合的整体，既要有一定的软件编程能力，也要求有硬件电路设计、联合调试能力。目前选用的实验箱设备硬件上功能单元齐全，但最大的缺点是硬件电路已经设计好 并已经固定，学生无法自己动手设计、连接硬件单元。实验箱
硬件功能模块很全，对于初学者未必是好事，除少部分参加过电子大赛有一定基础的学生，很多学生对于硬件电路的搭建没有直观的感受，对于电路原理图不能去理解甚至不会关心。
学生无法亲自动手参与到硬件电路的设计、焊接及调试，硬件设计能力的训练得不到体现。
实验教学内容也是按照实验箱配套指导书按步骤进行软件实验，所以学生在系统接口扩展和电路设计方面能力较弱。另外由于箱体体积大，受到实验室的时间和位置的限制，学生的课外参与性大打折扣。本人认为可以换一种实验思路，通过购买小巧的开发板，涉及到硬件电路的实验由学生亲自动手设计、焊接元件，使学生有直观的感受，电路设计能力也能达到训练。开发板可以学院组织学生自费统一购买，也可以学院考虑资助一部分，课程学完学生归个人所有。以后可以自己做开发用，毕业设计时学生也能基于开发板做设计，可以说一次投资以后都受用。而且开发板体积小巧、携带方便，下课学生可以带回宿舍使用，不局限在实验室。这样既解决了实验学时不足的问题，又能使学生做复杂性的实验项目，使课外实验更实用、灵活、有效。
2.2 强化实验操作考核
每次实验课堂上根据学生的完成情况，每组学生完成实验时，通过对他们分别提出针对本次实验的相关问题。学生有没有亲自动手做实验，积极思考，结果一目了然，根据回答情况酌情打分，记录在平时实验成绩上，最后汇总整个课程成绩。通过这种方式给学生以适当压力，部分学生懒于动手，只等着其他同学作出实验结果坐享其成的现象得到解决，学生会认真对待实验项目，真正地投入到动手实验过程，从而提高实际动手能力。
3 项目化教学
各章教学内容讲解完后，学生掌握的还只是分散的、孤立的个知识点，嵌入式技术最终要应用到一个具体的系统中。在教学的最后要引入一个具体的嵌入式系统实例，“庖丁解牛”地将系统分解，将其中的技术分解落实到相关的章节中，让学生建立系统的概念，认识到学习这些知识的意义所在，不仅要掌握“学了什么”，更要知道“学了有什么用”，当要设计一个系统时如何下手，会将所学知识整合。
4 第二课堂活动的开展
课程的教学不应该紧紧局限在有限的课堂空间，积极开展有效的第二课堂也是巩固学生所学的重要并且有效的手段。
4.1 课后科研训练
在课堂外，引导能力突出的学生参与教师的相关研究课题，申报大学生创新项目，积极参加各类电子设计大赛，如“飞思卡尔”杯全国智能汽车大赛、全国大学生电子设计大赛等。在这些活动中，学生的动手能力、团队协作能力、新知识获取能力能够得到切实的锻炼，可以成为课堂教学的有效补充，而这些也是一名嵌入式系统设计人员必须具备的能力。从已有的学生参赛结果情况看，本专业学生在各类电子设计大赛中积极参与，也取得了不错的成绩。
4.2 毕业设计
毕业设计选题可以给出嵌入式系统设计的题目让学生选择，让更多的学生有动手设计嵌入式系统的机会，既锻炼了学生的嵌入式系统设计的实际能力，也是对课程教学内容、教学效果的检验。
嵌入式系统技术处于不断的发展更新中，高校嵌入式系统课程的教学也应与时俱进，不论是教学内容还是教学方法都需要任课教师在教学活动中不断总结、摸索，找到适合本校本专业学生的方法，这样才能培养出适合社会需要的嵌入式设计人才。
【参考文献】
[1]谢小云.以工程项目为中心的嵌入式系统教学模式探讨[J].江西理工大学学报，2010（4）：58-61.
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关键词： 项目驱动 嵌入式系统 教学改革
1.引言
嵌入式系统是以微控制器为核心，将其嵌入到产品或设备中以实现功能数字化和智能化的系统。应用领域十分广泛，覆盖了消费类电子、智能家电、工业控制、仪器仪表、汽车电子等行业。嵌入式系统已经成为后PC时代研究和应用的热点，国家及企业对嵌入式人才的需求巨大。嵌入式系统已经成为电子信息学科的一个新的重要分支，国内许多高校已经开设了相关课程。
在本科阶段如何培养具有专业工程意识，较强实践能力的大学生是当前二十一世纪高等教育人才培养中的一个重要研究课题[1]。嵌入式系统课程体系所涉及的知识具有综合性强、实践性强两大特点。传统教学模式采用的还是一些重理论、轻实践的授课方式，工程背景不强，综合训练程度不够，无法培养学生学习的兴趣，实践动手能力普遍较弱，使得学生在课程结束后面对一个实际的嵌入式系统开发问题，仍然无从下手。针对上述问题，本文结合嵌入式系统课程体系的特点，从激发学生学习兴趣，培养学生自主学习能力，提高学生实践能力、创新能力的角度，提出采用项目驱动法对嵌入式系统课程体系进行实践教学改革[2]。
2.嵌入式课程体系内容
将本专业或跨专业培养方案中若干门在知识、方法、问题等方面有逻辑联系的课程加以整合而形成的课程体系，因而课程体系所含的各门课程应具有相关性和整合性[2]。本科阶段的课程体系既要重视基础理论的学习，又要重视实践性[3]。嵌入式系统课程体系包括专业基础课、核心课及实践课，其中基础课程包括《电路》、《模拟电路》、《数字电路》、《C语言基础》、《传感器技术》、《电子线路CAD-PROTEL》等；核心课程包括《单片机原理及应用》、《ARM嵌入式系统原理》、《微机原理》等；实践课包括核心课程的实验和课程设计等。可见，嵌入式系统课程体系综合性强，涉及的知识面广，实践性强，因此在实践教学的时候必须将这些课程有机地组合在一起，综合应用，从而融会贯通[4]。
3.项目驱动法的特点
项目驱动教学是一种建立在教学理论基础上的实践教学新方法，它是以学生为中心，在整个教学过程中由教师充当导师的角色，利用老师科研课题、各类创新课题或竞赛项目同时具有嵌入式系统代表性的题目对学生进行实践训练，充分发挥学生的主动性、积极性和创造性，最终达到使学生有效地实现对所学知识进行巩固的目的[5]。在这种模式中，学生是知识的主动建构者；教师是教学过程的组织者、指导者。与传统的教学方法相比，“项目驱动法”能更大地激发学生的学习兴趣和求知欲望，促使学生主动学习，充分发掘学生的创造潜能，提高学生的工程思维能力、实践动手能力及团队协作能力。
4.单片机课程项目驱动法教学的实施
4.1实施方法
项目实施时，一般由3人组成1个团队，由教师下达统一的任务书，每人分工各有侧重，如分别负责机械设计及制造、控制系统硬件设计、软件设计、系统搭建与调试等部分。实施过程中，要求团队成员通力协作，最终形成一套完整的装置。项目选题是项目驱动法教学重要的研究内容之一，应满足应用性、趣味性和启发性的要求，精选适合学生实践训练的若干具体实际工程项目，例如2011年的实践训练项目为：激光自动循迹智能车、锅炉自动给水系统、智能超声波测距系统、智能门窗防盗应用系统、火车站台警戒线警示应用系统、滚动电梯节能控制系统、商场客流量导购系统、单片机MP3系统。
通过解决具体工作任务，经历嵌入式系统开发必需的几个典型工作过程：设计要求分析、解决方案、硬件电路设计、软件设计、仿真调试、PCB设计、软硬件联调、撰写设计任务书、项目验收答辩等。
4.2项目驱动法案例
在实践教学中，选择“激光自动循迹智能车”作为训练项目是切实可行的。智能车的组成包括：机械和控制两大组成部分。其中机械部分包括激光传感器的支架设计、电路板的支架设计、舵机的转向机构设计等；控制部分包括转向控制、驱动控制、无线通信等，跑道有直线、直角弯、蛇形弯，智能车可通过安装在车身上的激光组自动识别跑道上的黑线，确定自身位置，然后调整转向和速度，不偏离跑道以最快速度跑完全程。该项目的控制系统以MC9S12G单片机为核心[6]，[7]，设计将涉及“电子技术”、“传感与测试技术”、“自动控制基础”、“微机原理与应用”、“计算机接口技术”等课程知识。该项目强调多门课程知识的有机融合，可以给学生提供较大的发挥空间。
智能车系统结构如图1所示，硬件设计主要包括：①主控板；②用于识别跑道的激光传感器模块；③控制智能车转向的舵机模块；④控制智能车速度的电机控制模块；⑤键盘和液晶显示器的人机交互模块；⑥智能车与计算机通信的无线发射模块。
图1 智能车系统结构
总控软件采用模块化设计思想，如图2所示。主程序系统初始化后，执行一次键盘扫描程序，然后反复运行液晶显示程序，当2ms、4ms、6ms定时程序到时，则进入各自的中断服务程序。
图2 软件设计原理框图
经过学生和老师的共同努力，该项目已在09级学生中完成车模机械制作、电路板设计及制作、软件开发、顺利调试通过。图3为已调试成功的实物装置。
图3 智能车实物图
5.教学效果
“兴趣激发、项目驱动、实践教学”，让学生亲自动手完成工程领域的具体项目，最终完成产品开发的全过程，使学生通过项目实施促进对理论知识的掌握，并融会贯通，提高工程实践能力和创新能力是项目驱动法最大的优势。经过近年来的研究与实践，我校测控专业学生在嵌入式系统课程实践环节取得了较好的教学效果，学生的综合素质得到大幅度提高，表现在学习主动性、积极性、动手能力、创新能力、团队协作精神和协调能力等的全方面提高。测控专业的学生从2011年起组队参加“飞思卡尔全国智能车竞赛”以来取得了二等奖两项，三等奖三项的好成绩。
6.结语
通过项目驱动法实施嵌入式系统实践教学改革，可全面培养学生在科学技术、个人与专业素质、人际能力等各个方面的能力，从而培养出本科层次的具备终身学习能力的高素质测控及机电专业应用和开发人才。
参考文献：
[1]教育部.教育部等部门关于进一步加强高校实践育人工作的若干意见，教思政[2012]1号.
[2]唐炜.基于“项目驱动”的单片机类课程实践教学改革[J].北京：实验室研究与探索，2010，29（5）：130.
[3]姚遥，耿文波，徐坤，等.以市场为导向的嵌入式系统课程群建设.电子设计工程，2011，19（17）：137.
[4]梁宜勇，王晓萍，赵文义，等.“嵌入式系统”课程教学与实践探讨[J].北京：中国大学教学，2009（5）：36.
[5]葛芬.项目驱动的嵌入式系统教学探讨[J].北京：科技信息，2011，33：38.
[6]王威.HCS12微控制器原理及应用[M].北京：北京航空航天大学出版社，2007，10.
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关键词：高校；嵌入式教学；教学研究
随着嵌入式技术在当今社会的广泛应用和迅猛发展，社会对嵌入式人才的需求也与日俱增。很多高校顺应当前社会形势的发展，在原有计算机专业或电子信息技术专业的基础上添加了嵌入式课程，嵌入式已成了当今社会的热门话题。高校作为人才培养的第一线，能否培养出符合社会需求的嵌入式人才是当务之急。
一、现状分析
1.传统专业的划分阻碍了复合型人才的培养。嵌入式系统开发不同于以往简单的硬件开发或软件开发，它是软件和硬件技术的紧密结合，涵盖多学科知识领域，如电子电路设计、硬件驱动设计、计算机网络、软件编程等，而传统的专业划分，造成了电子专业的学生只懂点C语言、FOXPRO等少量的软件知识，而计算机专业学生只了解点电路分析、模数电等硬件知识，不能够满足社会对嵌入式人才的要求。
2.缺乏有实战经验的嵌入式教学师资。尽管嵌入式系统涉及了很多专业的理论知识，但是从其根本而言，还是以实用、应用为主。因此，在嵌入式课程的教学过程中，重视理论知识的学习，更应该重视这些知识在实际生产项目中的应用。这就对我们高校的教师水平提出了更高的要求。现在，很多高校随着扩张，引进了许多高水平的硕士、博士任教，提高了整个师资的教学水平和科研能力。但是，这些高学历的教师基本上也是“从学校来，到学校去”，尽管他们的理论水平很高，但是一样缺乏在生产实践中的项目经验。
3.课程难度大，学生学习兴趣不浓。由于嵌入式系统的理论知识涵盖较广，难度本身较大，并且电子专业的知识逻辑性、连贯性较强，如果前一门课没有学好，对后一门课的学习影响是较大的，这就造成了学生越学到后面越有心无力。
二、教学方法改革
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关键词：嵌入式系统；教学方法；验证型实验；设计型实验
作者简介：钱诚（1981-），男，江苏常州人，常州工学院计算机信息工程学院，讲师；彭馨馨（1980-），女，江苏常州人，江苏理工学院商学院，讲师。（江苏 常州 213002）
基金项目：本文系常州工学院自然科学基金重点项目（项目编号：YN 1204）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）08-0144-02
随着嵌入式系统在工业设备、人们日常生活中的应用普及，对嵌入式系统的需求也随之越来越大，具备嵌入式系统开发技能的人才也因此受到了广泛的青睐。为了满足企业对高质量嵌入式工程师的需求，在高等学校开设嵌入式系统相关课程变得十分必要，其对于促进嵌入式工程师的成长也有着深远的意义。
嵌入式系统本质上是一种软硬件高度集成的微型计算机系统，其具有软硬件可裁剪、低功耗、实时性强等特点。相比于计算机应用方向的其他专业课程，嵌入式系统课程内容涉及软硬件的知识较多，对于学生前期的知识储备有着较高的要求，入门难度相对较大，这些都加大了学习的难度。[1]此外，由于实验条件的限制，传统的教学更加注重于理论知识的讲授，实践环节的课时较少，这容易使学生丧失兴趣，导致授课效果差。
在嵌入式课程中，针对计算机应用专业的特点，[2]设置合理的教学目标，调动学生兴趣，充分挖掘学生的自主学习能力，使得学生能够真正掌握嵌入式系统开发技能，是该课程所期望达到的效果。围绕这一教学目的，在课程设置上，重视嵌入式系统基础性理论的学习，强调对学生动手操作能力及解决工程问题能力的培养，[3]尤其注重实验中嵌入式系统各硬件工作原理的验证以及在此基础上的开发实践活动。[4]兼顾到嵌入式系统的发展趋势以及学生的知识接受能力，整个课程选择了以ARM Cortex-M3为核心的STM32F103XX嵌入式芯片作为教学实践平台。
一、课程体系结构
课程的具体目标是培养学生能够熟练使用嵌入式开发工具及已有的基础固件库完成驱动程序和应用软件的开发，在硬件电路设计方面并不做过多要求。该目标的设置可以充分发挥计算机应用专业学生软件开发能力相对较强的特点，而降低由于电子电路背景知识基础相对薄弱所带来的知识理解困难，这也使得学生不会因为嵌入式系统硬件的复杂性而在学习上产生退缩情绪，反而因为自身所具备的程序编制能力得以快速入门，并产生更多的兴趣驱动其深入到嵌入式系统的学习中。
在教学内容的组织上，根据设置的课程目的，将课程知识体系划分为三个有机组成部分。第一部分，嵌入式系统的总体体系结构；第二部分，嵌入式系统的指令系统；第三部分，嵌入式系统核心模块的工作原理。第一部分是对整个嵌入式系统的总览，该部分内容具有一定的抽象性，并不是某特定嵌入式系统结构的具体化，因而更具有普遍性。第二部分主要围绕ARM指令集及Thumb指令集进行介绍，后续的实验环节则更偏重于C语言在ARM内核上的编程。第三部分侧重于核心模块，结合各功能模块的工作原理和对应固件库中函数的具体实现，使工作原理的讲解变得直观，容易被学生接受。这三部分并不孤立，第一部分更多地阐述了嵌入式系统的硬件载体，而第二部分则主要阐述了嵌入式系统软件开发的基础，第三部分则是软硬件的综合，其依赖于前两个部分的知识基础。
在授课的模式上，采用了课堂讲授与实验相结合的教学模式。课堂讲授部分主要涉及嵌入式系统微处理器、存储器及时钟电路等内容的介绍，随后则是各功能模块工作原理的介绍。在讲授过程中，首先给出概要性的介绍，使得学生形成感性认识，其次对于重点、难点部分，使用演示法，运行一些小程序，通过对比运行结果，使得学生能够正确理解各工作原理。在设计这些小程序的过程中，只对部分能够说明工作原理的部分进行修改，其他大部分都相同，通过演示讲解，形成更为直观的认识。最后在实验部分，围绕模块设置多组实验，难度为一阶梯递增的过程，使得学生能够循序渐进地掌握嵌入式系统的开发技术。
二、课堂教学
在课堂教学的过程中，注重对ARM的软硬件总体结构进行介绍。按照嵌入式系统的纵向结构，将嵌入式系统分为硬件层、中间层、系统层及应用软件层，层次性的介绍使得学生能够快速建立起ARM嵌入式系统框架结构的概念。
硬件层，围绕着嵌入式系统低功耗、实时性强的特点阐述系统设计的初衷与思路，重点介绍系统的时钟电路，注意高速内部时钟、高速外部时钟、低速内部时钟和低速外部时钟获取方法之间差异性的比较。针对嵌入式系统保证系统效率的核心机制――中断机制，课程中引入了STM32F103XX芯片的中断系统作为具体的中断实现进行介绍，由其典型的7类中断类型延伸到其他ARM系统的中断实现。存储器的讲解则偏重于存储器的分区及地址重映射的概念。对于基本硬件构成的讲解不只是停留在每个硬件的简单介绍上，而是通过数据流、指令流的传递阐述这些硬件的协同工作机理。
在中间层，模块的驱动程序设计是该课程教学的重点，内容包括通用输入输出引脚（GPIO）、模数转换（ADC）模块、外部中断（EXTI）模块、定时器模块、串口通信（USART）模块、实时时钟（RTC）模块及看门狗模块等。这些模块的驱动程序更加贴近于底层硬件，因此相关理论的介绍是必不可少的。参考当前工业界一些优秀的驱动程序，通过挖掘程序片段供学生阅读，使得学生对这些模块的理解不仅仅停留在抽象的原理性认识上，能够更多地从实例程序中理解驱动程序的编写方法及思路。为了让学生更好地理解各模块的基本工作原理，示例小程序的运行效果可以提供一个直观的认识手段。在设计这些示例程序时，突出寄存器的配置参数对程序运行结果的影响。例如，在定时器的配置过程中，通过修改分频系数及计数模式，可以产生不同时长的定时效果，学生可以很直接地发现结果的差异性。
作为源码公开的嵌入式操作系统，μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系统具有内核小、实时性强的特点，在系统层，将μC/OS-Ⅱ作为一款典型的嵌入式操作系统，讲解内核结构――任务调度、任务的互斥和同步、任务间的通信等，并在这一过程中穿插其他嵌入式操作系统的内核实现方式，如Linux、vxWorks等相关知识，使得学生能够触类旁通，知识面也不局限于μC/OS-Ⅱ。考虑到计算机应用专业学生已有的操作系统知识，在这一块内容的教学上，并不展开每一个内核的实现细节，课后通过一些作业让学生有意识地利用已有操作系统知识来扩展、自学嵌入式操作系统。
对于应用层的介绍，则给出多个工程实例，剖析部分程序文件，以此向学生展示在嵌入式系统上如何开发应用程序。在工程实例的选择上，综合考虑实用性及学生的学习能力，设计了“基于STM32F103XX的手持电子相册设计与开发”和“嵌入式系统上人机友好交互界面的设计与开发”等实例，引导学生掌握功能模块的组合应用。
三、实验教学
实验教学是学生掌握嵌入式系统开发及应用知识的关键性环节。在实验的设计上，根据程序开发的难易程序，将实验分为验证型实验和设计型实验，引导学生循序渐进地掌握软件编制技巧。
验证型实验，设计合理的范例程序，并通过在实验课上程序设计思路的讲解，帮助学生理清程序的流程与框架。对于该类范例程序，一般设置2个目标：第一，要求在范例程序上通过修改参数，观察在不同参数下嵌入式系统的输出表现。第二，按照嵌入式系统的功能要求，补充完整范例程序。为了达到这些实验目标，让学生从硬件接线图着手，在掌握输入输出信号流以后，进一步理解范例程序的功能实现过程。如在流水灯实验中，在确定外部三个LED灯的灌电流驱动方式，让学生通过设置对应端口的高低电平来控制LED的点亮与熄灭。在给出的范例程序中，程序的调用过程标定清楚，学生只需填充函数，完成GPIO时钟的配置，设定引脚号、引脚传递速度和引脚工作模式等参数，从而达到循环控制LED灯的目的。验证型实验可以引导学生快速了解嵌入式系统的开发过程，帮助学生建立起嵌入式系统软件开发的信心，为后续独立开展实验打下基础。
设计型实验在学生具备初步的嵌入式系统开发能力的基础上，采用探究式教学法，给定功能目标，让学生自行设计方案并编制软件实现目标。在这一过程中，学生需要运用软件工程思想，编写概要设计文档与详细设计文档，给出模块划分结果及部分关键函数的流程图作为实验报告的必要组成部分。在编制软件时，由于涉及一些固件库的使用，要求学生查阅开发手册掌握必要的库函数来完成实验。为了让学生顺利完成实验内容，实验内容都在课程讲授的范围内，只涉及多个核心模块的协调工作，学生在掌握工作原理的基础上可以较为顺利地完成方案的设计与软件的编制。
四、考核方法
考虑到嵌入式系统教学目标更加偏重于学生动手能力的培养，因此在考核的内容上强调实验的表现。在期末成绩的综合评定上，平时课堂表现、作业情况占10%，实验成绩占30%，期末理论考试占60%。通过这一考核方案，在促使学生学习嵌入式系统基础理论的同时，能够将所学的理论知识运用到具体的实验操作上，使得计算机应用专业的学生将嵌入式系统知识内化到自身的知识体系中。
五、结语
嵌入式系统课程是一门具有较强实践性的课程，为了使学生系统性地掌握嵌入式系统，在课堂授课过程中采用演示法加深学生对嵌入式系统的理解，另外，设计难度递增的实验内容，使得学生能够循序渐进地掌握嵌入式系统开发技术。通过一系列课堂教学、实验环节的改革，建立一个较为完善的课程体系，更好地促进学生工程实践能力的培养，在实际的教学中取得了较为明显的教学效果，有效地拓宽了计算机应用专业学生的就业面。
参考文献：
[1]刘泽平，羊四清.计算机专业嵌入式方向课程体系建设[J].计算机教育，2013，（6）：103-106.
[2]蒋银珍，王宜怀.计算机专业的嵌入式系统课程教学探讨[J].计算机教育，2011，（18）：46-48.
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【关键词】CDIO；电子信息；实践教学；改革与实践
早在2000年，由美国麻省理工学院等四所大学组成的跨国研究组合，在Knut andAlice Wallenberg基金会近2000万美元资助下，该组合通过四年的研究与探索，创立了CDIO工程教育模式并成立了CDIO国际合作组织。先进的CDIO，代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。“CDIO”是“做中学”原则和“基于项目的教育学习”的集中体现，也是“做中学”和“基于项目教育和学习”的集中概括和抽象表达。嵌入式系统原理与应用是一门理论与实践相结合的课程，特别注重学生动手能力的培养，因而本课程教学将结合CDIO的教学理念，将学生动手能力的培养作为课程培养的重点之一。
1.嵌入式系统原理与应用的教学现状
《嵌入式系统原理与应用》是一门针对工程应用的、具有很强实践性的课程，对电子信息类学生专业技能的培养、学生的就业及个人的发展起到很重要的作用，它可以充分体现学生利用自己所掌握的知识解决实际工程问题的能力。嵌入式系统知识在电类专业整个课程体系中处于承上启下的核心地位，一般工业控制系统和智能仪器仪表的实现都离不开嵌入式系统。
然而目前大多数院校采取传统的教学模式和教学方法，大纲要求规定教学为32学时，因此，一般是20个学时的课堂理论学习，再加上12学时的实验教学，其结果是教的面广但不深，学的也似懂非懂，使得大多数学生对《嵌入式系统原理与应用》课程失去了学习兴趣，甚至到学习结束也不知道嵌入式系统为何物、能有什么作用，达不到理想的教学效果。
2.嵌入式系统原理与应用的教学特点
在培养“卓越工程师”的教学理念的指导下，把工程应用型人才培养为周围本课程的教学目标。针对嵌入式系统工程应用中系统设计、电路仿真、设备调试等工程实际，课程建设强调以应用型人才培养为目标，致力于学生熟悉嵌入式系统构成、嵌入式设备技术应用现状，培养学生发现、分析、解决问题能力的培养。
基于嵌入式的各类系统的设计需要工作人员者具有较强的嵌入式基础理论知识和实际动手能力，是对工作人员综合能力与创新能力的考查。本文将从“卓越工程师”人才培养为目标，结合电子信息类专业学生的特点，对学生“嵌入式系统原理与应用”能力培养的相关课程内容、实践教学方案和实践教学环节等进行探索，结合做中学（CDIO）教学模式，对嵌入式系统教学模型、教学内容、教学方法和考核方式进行了探讨，探讨如何培养出适应社会需要的创新型人才，更好地体现出高校教育学生和服务社会的双重功能。
嵌入式系统原理与应用是一门综合性知识的教学，以ARM Xscale体系处理器为研究学习的主要对象，从编程模型、指令系统、程序设计基础和嵌入式开发环境等多个方面做了比较完整的介绍详细介绍，使学生深入理解和掌握ARM Xscale体系处理器的指令系统，如何应用定时器、AD/DA、中断、LCD控制器等的关键技术来对嵌入式系统进行开发研究，让学生从总体上把握嵌入式系统的框架结构和技术细节。因而，本文将从课程讲授开始，就激发学生自主学习、理论结合实践的CDIO教学模式。
3.嵌入式系统原理与应用的CDIO教学实现
3.1 课程体系及地位
本课程是电子与信息工程专业、通信与信息专业的一门专业课程和学位课。基于CDIO的项目教学模式，是一种重视专业课程之间有机联系的学习方式。嵌入式系统原理与应用是一门实践性很强的工程应用型课程，它所涉及到的先导课程一般有《模电》、《数电》、《电路》、《嵌入式系统技术》、《C语言程序设计》等，其后续课程主要包括《物联网技术》、《智能仪器仪表》、专业见习及毕业设计。
3.2 课程项目的选取
根据本课程的教学大纲要求，笔者经过仔细分析，并结合多年的教学实践经验，将嵌入式系统的知识点分成八个子项目及一个课程项目，以求由易到难，由浅入深，让学生逐步掌握嵌入式系统的所有知识及应用技能。课程主要内容由“基于嵌入式系统的智能家居控制系统”项目设计过程来引出，该项目涉及到各类传感器数据采集、AD转换、信号调理与放大、定时控制、中断控制、液晶显示等。对于其它没有涉及到的课程内容，通过另外的任务形式引出相关内容。课程设计的八个子项目分别为嵌入式系统存储资源与最小系统设计、系统引导、IRQ中断处理、信号调理与放大、串口传输、实时时钟、液晶显示、智能家居控制系统联调等设计。
3.3 教法说明
在教学手段上确立以人为本、以教师为主导、学生为主体的教育理念。将课程项目“智能家居控制系统”按知识点分为若干个相对独立的子项目，每个子项目作为一个独立的教学单元，每个教学单元按以下三个步骤进行教学：
（1）部署任务
通过“讲解与演示并行，讲解与练习同步”的方法，完成嵌入式系统基础知识的介绍，布署子项目的具体任务，引导学生入手项目；
（2）探究方法
接受任务后，学生通过小组讨论、查找国内外与本项目相关的资料，掌握项目的研究现状、探索项目解决的方法，确定最终解决方案，并在老师指导下分步实施；
（3）总结成果
子项目实现后，每组派一名同学进行项目成果的交流与现场演示，老师提问学生解答，穿插点评，并最终形成总结报告。
3.4 考核方式及能力培养
在注重基本理论掌握的同时，侧重学生多种能力的培养和有效学习的引导。通过对学生基础知识的考核，掌握学生分析问题、解决问题的能力情况，形成了一套科学的考核方法。课程设立了实验项目，着重培养学生的实践能力和创新能力。理论考核占成绩的50%，实验项目考核占50%，提高了对学生动手实践能力的考核要求。“CDIO”模式应用到嵌入式系统原理及应用课程教学改革后，学习过程变成了学生人人参与的项目创新开发过程，学生在项目实践中理解并把握了课程要求的知识与技能，培养了学生分析问题和解决问题的能力，增强了学生团队合作的精神，体验了项目创新的苦与乐。
4.结束语
在嵌入式系统教学中实施基于“CDIO”的项目教学法，以项目为教学平台，通过项目的推进，使学生的知识量不断积累、提高，
并逐步掌握嵌入式系统的原理及开发应用。学生在完成项目而充满成就感的同时，增强了继续探索问题的信心，激发了强烈的求知欲，同时也可培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，这就是在嵌入式系统教学中实施基于“CDIO”项目教学法的好处。基于“CDIO”项目教学法较好地解决了教与学的矛盾，是一种值得推广的教学方法。
参考文献
[1]林春景等.基于CDIO理念的《过程检测与控制》教学方法改革与实践[J].大众科技，2012（4）：226-227.
嵌入式电路设计教程范文6
为了与兄弟院校交流，更好地促进精品课教学工作，现将我们课程建设的情况汇报给各位老师，以共同促进精品课程的发展。
精品课的创新点
该精品课的创新点主要有以下几点：
提高学生创新性培养。该精品课是以当前嵌入式技术的主流方向和技术特点为主要内容，具有技术先进、涉及领域宽等特点。通过本课程学习，启发学生的创新能力，将新技术应用到不同领域。对此，我们尝试采取了相应的考试方法，要求学生期末递交实验报告及创新课题立项报告及闭卷考卷，综合评定成绩。
加强学生的实践能力培养。本课程的学时32 学时；讲课16学时；实验16学时。从学时安排加强实验环节，加强学生动手能力锻炼。提供学生良好的实验条件及设备。
把教学内容与各种竞赛紧密配合。使学生能把学来的内容尽快地应用到竞赛实践中，提高学生的学习兴趣。
增强学生的合作能力、团队精神。通过本课程学习可以使学生掌握教学内容，另外也为学生参加各种竞赛提供良好基础。我们在此课的基础上组织兴趣小组活动。为选拔组队参加各种竞赛提供基础。学生通过活动提高了合作能力及团队精神。
进一步提高学生的交流能力、与人交往能力。通过几次竞赛中学生的表现，我们发现学生的表达能力、沟通能力欠佳。尽管有好的创意，但不能很好地展示给听众。所以，我们通过报告问答等形式加强学生表现力。
教学内容与世界知名大学同步。积极跟进世界知名大学教材及课件内容，经常与知名大学联络交流，参加各种高层次学术活动，把最新技术引入教学内容。
精品课程建设实施办法
教学内容与最新技术同步。始终保持教学内容不断更新，紧跟当前嵌入式技术的主流方向和技术特点，不断更新教学内容及教学软件包内容。注重教学内容的宽口径、基础性及创新性人才的培养。
教学方法特色鲜明，形式多样。充分利用多媒体技术、网络技术，在网上提供教学多媒体课件及相关参考文件，便于学生学习。在课堂教学之外，组织学生参加课外兴趣小组，从中选拔优秀学生参加各种全国、亚太及全球性的嵌入式系统设计大赛，提高和激发学生学习的积极性、创造性。实验内容具有基础性和创造性。
媒体课件及教材系统化。几年来不断更新教学内容，不断完善本科生、硕士生及不同层次的教学课件，已经有两本相应教材出版。
不断完善教学实践基地建设。进一步加强教学实践环节基地建设，务求实效，把有限资金合理使用。扩大学生直接参与的范围及时间，做到每人一套独立完成，提高独立工作能力。
不断加强与著名企业之间的联系。在巩固与原有大型企业合作的基础上，进一步加深合作范围，派出实习学生，加强合作科研，为进一步改进教学内容提供充实材料。
做好精品课教材建设。与精品课配套的教材已申报国家“十一五”规划教材。教材暂定名《嵌入式操作系统实用教材-基于Windows CE》。该教材在多年教学课件基础上加以改进编写，教材内容与课件内容相配套，便于学生阅读。
建设好教学网站。在原有教学网站的基础上，进一步充实教学内容，增设习题、考题、教学课件、试验指导书、实验报告及教学相关软件、硬件资源。
精品课程相关教材介绍
精品课程相关教材正在编写中，该教材已申报国家“十一五”规划教材。教材暂定名《嵌入式操作系统实用教材-基于Windows CE》。
该教材是为电子类和非计算机本科学生学习嵌入式操作系统编写的。教材本着实用性强、内容简练、通俗易懂原则，以Windows CE为例，介绍嵌入式操作系统原理、嵌入式应用软件的设计方法及经验。
学生在学习阅读本书之前，了解计算机程序设计的基本概念，熟悉C 语言程序设计、对计算机基本原理有初步了解即可。
教材主要章节：
第一章 嵌入式系统概述
第二章 Windows CE系统结构
第三章 模型、进程和线程
第四章 内存管理
第五章 存储管理
第六章 设备管理
第七章 用户界面与图形子系统
第八章 应用程序设计
第九章 Windows CE 6.0简介
第十章 VxWorks简述
第十一章 PXA255 概述
主讲教师个人简历及成果
王金刚，1970-2005年在天津大学电信学院任助教、讲师、教授。
担任过课程：
本科生主讲课程：电路分析基础，专业英语、电子线路的计算机辅助分析、嵌入式系统等；
2002-2005年担任本科生主讲课程“嵌入式实时系统原理”课程（100人选修/每年）；
2006年担任本科生主讲课程“嵌入式实时系统原理”课程 （120人必修）+（100人选修）。
硕士生课程：2002-2005年开始担任硕士生主讲课程“嵌入式实时系统原理及应用”（30人选修/每年）。近五年来主要从事“嵌入式系统原理及应用”的教学内容、教学方法研究，尤其对不同层次学生的教学内容选取，优秀本科学生的选拔及本科学生参加各种嵌入式系统大赛的培训等作了深入研究。
负责组织学生参加了Intel支持的“2004年嵌入式系统专题电子大赛”，并获得了二等奖和三等奖。
负责组织学生参加了Intel支持的“2004年嵌入式系统专题电子大赛”，并受聘为大赛评委。
负责组织学生参加了“2005年微软支持的嵌入式系统挑战赛”。
2006年带队参加“微软嵌入式大学生竞赛”，进入世界前三十名，到美国西雅图参加决赛。
近五年主持了六部关于嵌入式系统的编著、译著及教材的编写，在2003-2004年间已陆续出版。
有六篇论文被EI收录、五篇论文被ISTP收录。
近五年关于教育教学的立项及成果：
1.2005年度“教育部-微软精品课程”建设项目立项；
2.国家发改委-微软联合推出的“国家发改委-微软嵌入式系统教学包”嵌入式系统原理部分编写（微软-国家发改委），2005年；
3.微软“嵌入式操作系统Windows CE”优秀课程建设”项目（微软），2004年；
4.“嵌入式系统教材建设立项”教材清华大学出版社2003年已出版（天津大学立项），2003年；
5.“嵌入式系统课程建设”项目（天津大学立项），2003年；
6.获得Intel公司的“Intel大学计划”支持，2003年；
7.获得美国风河公司的“大学伙伴”支持，2002年；
8.“电路分析基础双语教学多媒体教学软件”项目（天津大学立项），2003年；
9.“电路分析基础双语教学”项目（天津大学立项），2003年；
10.“重点专业建设”项目（天津大学立项），2002年；
