基于物聯(lián)網(wǎng)驅(qū)動的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)改革

　　通過項目實踐來鍛煉和提高動手能力的重要性是毋庸置疑的[78]。2009年，我校啟動“物聯(lián)網(wǎng)在森林環(huán)境監(jiān)測和保護中的應(yīng)用”項目，筆者負責(zé)物聯(lián)網(wǎng)中間層的嵌入式網(wǎng)關(guān)設(shè)計，主要功能模塊如圖2所示。GPS模塊接口主要采集終端的經(jīng)度緯度信息，而無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊主要收集各終端傳感器發(fā)送的溫度、土壤濕度、日照等環(huán)境信息。這些終端信息通過ARM處理器打包成UDP數(shù)據(jù)包，通過以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口傳送給基站服務(wù)器。

圖2 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)硬件框圖

　　筆者通過第二課堂，組織學(xué)有余力的同學(xué)成立興趣小組，將物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)分割成若干子題目，交由各興趣小組，模擬項目的形式實踐開發(fā)。比如，“GPS數(shù)據(jù)采集與處理”子課題，首先需要移植μC/OS操作系統(tǒng)，然后移植LwIP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，最后再以多任務(wù)的形式從GPS模塊接口讀取數(shù)據(jù)并打包成UDP數(shù)據(jù)包，發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)。這其中，需要興趣小組的成員合理分工，在實踐中學(xué)習(xí)合作。經(jīng)過筆者和興趣小組近一年的共同努力，嵌入式物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)成功地將布置在紫金山的終端傳感器數(shù)據(jù)傳送到基站網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。物聯(lián)網(wǎng)一個終端的環(huán)境監(jiān)測信息如圖3所示。

圖3 物聯(lián)網(wǎng)終端數(shù)據(jù)

　　通過物聯(lián)網(wǎng)項目實踐的模式，拓展了學(xué)習(xí)內(nèi)容，并學(xué)以致用，進一步提高了學(xué)習(xí)興趣培養(yǎng)了合作精神，還起到了“以點帶面”的效應(yīng)，切實拓展了知識面和動手能力。

　　此外，在畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)中，筆者每年都設(shè)計了3~4個面向物聯(lián)網(wǎng)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計課題。經(jīng)過兩屆的實踐證明，選擇該類課題的畢業(yè)生知識面更廣，就業(yè)面更寬。

　　結(jié)語

　　筆者在ARM嵌入式系統(tǒng)課程的教學(xué)和實驗實踐過程中，基于物聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展背景，精簡理論教學(xué)內(nèi)容，并拓寬知識面，重點講解與實際工程項目--特別是物聯(lián)網(wǎng)--密切相關(guān)的設(shè)計內(nèi)容。實驗進行層次化設(shè)計，內(nèi)容緊隨時代的發(fā)展，并在實踐環(huán)節(jié)，讓學(xué)生直接參與到前沿的課題和項目中去。真正做到：以精簡的理論夯實基礎(chǔ)，以前沿的知識激發(fā)興趣，以層次化的實踐提高效率，以務(wù)實的項目收獲本領(lǐng)。