基于嵌入式实验平台的系统升级和自制设备

来源:用户上传      作者: 张方樱　谢陈跃

　　摘 要： 本文阐述了嵌入式实验平台的系统升级的目的和必要性，重点介绍了平台改进的技术路线和特色，以及改进的新颖性。
　　关键词： 嵌入式实验平台 改进 自制设备
　　
　　笔者从事嵌入式实验室的管理和建设，并进行实验教学工作三年，结合学生实验课的动手情况、毕业设计情况、电子设计大赛情况和开放实验情况，对实验室现有的实验设备和实验平台进行了改进。
　　
　　一、该实验教学平台改进的目的和必要性
　　
　　1.目的
　　广州大学实验中心电子信息实验室现有的嵌入式实验平台是北京瑞泰公司的ICETEK-ARM9-SS2410型实验箱，为了该设备能方便使用，能进行深入地二次开发，同时最重要的是使它能更好地满足嵌入式实验教学和相关毕业设计的需要，笔者在原有开发平台基础上进行了改进。
　　2.必要性
　　嵌入式系统设计是一门实践性非常强的课程，如果没有很好的实践平台，嵌入式系统技术很难掌握，学生的技能就得不到提高，更不能适应市场的需要。实验室现有的ICETEK-ARM9-SS2410型实验箱由于厂家提供的嵌入式操作系统软件的版本比较陈旧，并且底层驱动不够完善，同时本科生的实验教学和毕业设计主要是在应用层进行实践，陈旧的操作系统功能上的缺陷及没有完备的设备驱动，在一定程度上影响了实验教学和毕业设计。
　　目前，该设备能承担机械与电气工程学院、物理与电子工程学院，以及计算机科学与教育软件学院的3门实验课程和20个基础的实验项目，能承担简单地毕业设计。经改进后，该设备能承担的基础实验项目增至30多个，外加10多个综合性设计性实验项目，更重要的是能承担至少20个以上的具有创新性的毕业设计课题。
　　而且据统计，电子信息楼的嵌入式系统室自从2005年购买该设备以来，作为实验教学室的嵌入式实验室的人机时累计达到2460，它承担的毕业设计人数累计达到63人，开放实验的人机时达到3250，每年寒暑假都有10多名学生借嵌入式实验箱到电子楼507进行嵌入式开放实验或者挑战杯项目的研究。该设备的使用率非常高。
　　基于以上原因，优化和完善该设备是非常有必要的。于是笔者在ICETEK-ARM9-SS2410型实验箱基础上为学生搭建一个更优良的实验平台，这样能更全面地培养他们的实践能力，提高其创新能力和解决实际问题的能力。
　　
　　二、平台改进的技术路线和特色
　　
　　1.技术路线
　　嵌入式操作系统是嵌入式系统的灵魂，嵌入式系统之所以发展如此迅猛，与嵌入式操作系统不无关系。经过市场调研，嵌入式Linux系统是目前市场上最流行，以及应用最多的嵌入式操作系统，同时，它又是一款开放源代码的系统，非常利于学生学习与实践，而且具有功能强大、设计完善等特点。目前正在开发的嵌入式系统中，49%的项目选择Linux作为嵌入式操作系统。为了满足学生学习的需要，以及使学生在实验课上或者设计中学到的知识能真正满足市场需求，本项目选用了嵌入式Linux作为底层平台的研究对象。
　　厂家提供的是ICETEK-ARM9-SS2410型实验箱配备嵌入式Linux操作系统，但仅仅是基于嵌入式Linux2.4内核的系统。而目前嵌入式Linux内核的版本已经升级到2.6.27。Linux2.6版本的系统比Linux2.4完善了很多，比如2.6版本的系统在稳定性方面有很大的提高，性能方面也得到很大的改进（即采用了新的调度算法，采用新的内核抢占模式，I/O性能得到改进，实现了快速用户空间互斥，等等），而且支持即插即用（pnp）设备，在网络方面还支持现在流行的IPV6，等等。
　　不同于PC机上的系统升级，任何操作系统的版本都支持x86PC机，而嵌入式系统是需要针对特定的硬件定制的。
　　2.特色
　　整个系统都是笔者根据学生实践的特别需要而定制的，单纯地购买实验箱并不能完全满足实验项目和毕业设计的需要，这就是该自制设备项目的特色所在。
　　
　　三、改进的新颖性，技术和性能与国际、国内或地区相比是否领先
　　
　　本设备是根据学生的实验和毕业设计需要，基于嵌入式Linux2.6内核，自研开发的一个嵌入式底层平台，它使学生在该平台上能进行多个创新性实验，并在毕业设计中进行二次开发利用。目前国内仅有少量的公司能提供定制的系统服务，但是收费昂贵。
　　
　　四、结语
　　
　　该设备承担了机械与电气工程学院、物理与电子工程学院及计算机科学与教育软件学院重要的嵌入式系统方面的专业技术实验课程，同时还承担了以上三个学院大量的毕业设计课题。但其实验箱配套的系统软件过于陈旧，其硬件驱动不够完善，该设备的扩展实验现在也不能进行。这在一定程度上影响了实验课程的教学，以及毕业设计。本自制设备能紧密结合教学需求、有针对性地对该实验箱的配套进行一些改进，无疑更有利于教学、毕业设计和科研项目的展开。
　　
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