应用型本科高校嵌入式实验室建设探索

2012-12-17南京理工大学泰州科技学院科技培训处林王兵

电子世界 2012年15期

南京理工大学泰州科技学院科技培训处林王兵

南京理工大学泰州科技学院电子电气工程学院王刚刘磊

1.引言

随着信息化，智能化，网络化的发展，嵌入式系统技术也将获得更加广阔的发展空间。学校自动化专业从2011级开始将嵌入式系统作为本专业的教学内容。拟建设的嵌入式实验室包括一个嵌入式系统专业实验室和一个嵌入式系统创新实验室。建成后的嵌入式系统实验室可以满足嵌入式系统原理及应用课程的实践教学[1-3]，并做到2人一组；建成后的嵌入式创新实验室[4]可以为本专业以及相关专业的学生开展创新实验训练、大学生电子科技竞赛培训以及教师科研项目等。由于嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用的特点，该实验室的建设也为日后的专业实验拓展奠定了一定的基础。

2.建设思路及目标

2.1 建设思路

利用飞思卡尔提供的平台外加学校提供必要的配套设备建设。飞思卡尔是世界领先的微处理器生产厂商，其产品覆盖的MCU从8位机到32位机，应用在工业自动化、汽车电子、医疗电子、航天军工等各个领域。选择飞思卡尔实验平台进行嵌入式实验室建设[5]能够缩小学生从学校学习到工作所需之间的差距。在飞思卡尔提供的实验平台基础上，学校再配套必要的实验用仪表、设备及桌椅，满足嵌入式系统实验室的目前需求和长远发展需要。

2.2 建设目标

2.2.1 着力提高学生的实践动手能力

(1)嵌入式实验室能够从以下四个方面培养学生的实践动手能力；

(2)掌握基本的嵌入式系统的开发流程；

(3)熟悉飞思卡尔系列微处理器的内部结构及外设资源；

(4)积极参与到大学生创新项目中；

(5)开展大学生电子科技竞赛。

2.2.2 充分满足嵌入式系统相关课程实验教学任务

嵌入式专业实验室[6]作为嵌入式系统原理与应用的课内实验室，能够满足自动化专业、电气工程及其自动化专业、计算机专业、电子专业的嵌入式系统课内实验。每次实验2人一组，最多一次能够容纳70人。

嵌入式系统创新实验室主要用于学生创新能力的培养，能够同时大约容纳50人参与到各类相关的创新项目中。

嵌入式系统专业实验室能够开设的实验内容如表1所示。

3.建设方案

嵌入式系统实验室分为嵌入式系统专业实验室和嵌入式系统创新实验室两个实验室。

3.1 嵌入式系统专业实验室

嵌入式系统专业实验室的建设基于目前自动控制原理实验室现有资源，新增飞思卡尔ARM Cortex-M4 K60实验箱设备，能够开设嵌入式系统基础实验、综合实验和创新实验。仪器设备需要一间100平米左右实验室。

3.2 嵌入式系统创新实验室

嵌入式系统创新实验室，主要满足学生科技竞赛、创新设计项目及教师科研需求。仪器设备及实验场地需要一间120平米左右实验室。

嵌入式系统创新实验室的设备类型主要有6种，包括K60系列、ColdFire系列、DSC系列、S12系列、HC08系列以及GPRSZIGBEE系列。能够满足嵌入式系统开发设计及项目研究等各种实践需求。

表1 嵌入式系统专业实验室能够开设的实验

嵌入式系统创新实验室能开展的实验项目包括：8位、16位及32位类型MCU的基础性实验、综合设计实验及创新性实验。此外，该实验室可以作为学生科技竞赛的培训基地及实训基地，嵌入式系统创新实验室主要功能如表2所示。

4.管理制度

实验室管理制度是实验室能够良好运行的前提和保证，完善合理的实验室管理制度能够保障实验顺利进行，提高实验室利用效率，延长实验设备使用寿命，使实验室进入良性循环。为此，我校嵌入式实验室建设过程中制定了比较完善的实验室管理制度，目前正在向其他实验室逐步推广。我校嵌入式实验室分为两级管理。首先，实验室配备专职教师一名，主要负责实验室使用的申请审核，实验室的日常管理，实验设备的日常维护等常规工作；其次，嵌入式系统相关课程的教师可以提前向实验室管理教师申请实验室的使用：包括指导学生课内实验、课程设计、学生竞赛以及教师自己进行科研活动等；另外，我校嵌入式实验室实行开放式管理，学生可以自行组成嵌入式兴趣小组，兴趣小组也可以向实验室管理人员申请实验室的使用，强化学生的实践动手能力。此外，为了切实提高开放实验室的管理经验，实验室与嵌入式系统专业技术厂商保持密切联系，密切关注嵌入式系统发展的最新动态，积极准备参加教师嵌入式系统培训班和研讨会。

5.结语

针对目前各高校人才培养过程中普遍存在的实践应用能力差的问题，我校在嵌入式系统实验室建设过程中，经过深入调研，选择目前市场上应用广泛的“飞思卡尔”制造商开发的嵌入式实验平台，实现学生毕业后与公司的更好衔接。另外同时建立嵌入式基础实验室和创新实验室两大实验室，基础实验室主要用于学生的课内实验和课程设计等常规实验项目；创新实验室进行开放式管理，主要用于学生的各类竞赛，教师科研等实践活动。尽两年来的实验室建设和管理经验和取得的成果表明，嵌入式系统实验室建设进行开放式管理有利于推动高校实验教学改革，有利于应用型本科高校对人才的培养。