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關(guān)于嵌入式教學(xué)中選用系統(tǒng)的感受

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作者:劉魯新 權(quán)進(jìn)國 時間:2007-12-06 來源: 收藏
    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。目前國內(nèi)很多高校都在開展和計(jì)劃開展課程,很多老師在前期接觸技術(shù)時,對于在嵌入式中采用什么樣的微處理器和嵌入式操作還存在很多疑惑。博創(chuàng)擁有國內(nèi)最廣泛的嵌入式實(shí)驗(yàn)用戶。但是從這兩年多來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ARM7和UCOS操作更適合使用。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嵌入式教學(xué)中選用設(shè)備的一些感受,希望能對您有所借鑒。

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,并不適合作為教學(xué)平臺。

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,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)時往往不會關(guān)注資源、成本、可靠性的限制,就如同用一臺PC進(jìn)行教學(xué)一樣,無法體現(xiàn)嵌入式教學(xué)的特點(diǎn)。

3. 從應(yīng)用方面,而ARM7芯片價格比ARM9低得多,而且ARM7芯片是目前嵌入式產(chǎn)品市場的主流,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,在于“功能”,而不在于“性能”,教學(xué)設(shè)備的特點(diǎn)是使用簡單,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CPU做為實(shí)驗(yàn)案例一個道理,因?yàn)?位、8位機(jī)作為教學(xué)已經(jīng)足夠了,即容易理解,又能講清知識和問題,因?yàn)榻虒W(xué)中講的是知識和概念,而不是CPU的性能。

3. 高級的嵌入式實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備的“高級”應(yīng)體現(xiàn)在教學(xué)內(nèi)容和使用功能的高級方面,而不是單純的性能“高級”。博創(chuàng)的UP-NETARM3000和UP-NETARM300采用雙操作系統(tǒng),可通過更換核心模塊從ucos教學(xué)升級到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、ARM微處理器知識、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,上面的每個知識點(diǎn)花一門課去講授都不為過,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”和“流行”,而忽略教學(xué)過程中最關(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30-40學(xué)時的講解和實(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;在未來兩年內(nèi),很多高校都會開設(shè)Linux相關(guān)基礎(chǔ)課程,那時通過更換核心模塊或重新燒寫系統(tǒng),UP-NETARM 3000和UP-NETARM300會輕松升級到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)等國內(nèi)一流高校教學(xué)中得到了實(shí)際應(yīng)用,經(jīng)過兩年多實(shí)際教學(xué)的反復(fù)完善,已經(jīng)成熟,通過學(xué)生的反饋意見被證明是成功的,完全可以推廣到其它各個高校。而其它的嵌入式教學(xué)平臺的課件只是其開發(fā)人員的一些技術(shù)資料,沒有經(jīng)過教學(xué)驗(yàn)證。采用這樣的平臺在教學(xué)中會有很大的風(fēng)險性。

   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”和“流行”,而忽略教學(xué)過程中最關(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)


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