基于物联网的嵌入式系统教学模式研究

来源 :锦绣·中旬刊 | 被引量 : 0次 | 上传用户:siman2008
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  摘要:本文首先论述了嵌入式系统技术在物联网方面的应用领域,奠定了其在物联网发展中的地位,随后以此展开了目前嵌入式系统教学模式存在的问题,最后提出了嵌入式系统教学模式的优化措施。
  关键词:物联网;嵌入式系统;教学模式
  1嵌入式系统技术在物联网发展中的地位
  物联网技术与网络无线通信技术、传感器技术、嵌入式系统技术、分布式信息处理技术四大技术相融合,实现了在各个领域的广泛应用,主要分布在以下几个领域。
  1.1智能家居
  智能家居是指能够通过手机APP来实现家中各项电子家居设备的连接和应用的功能,能够使用户对电子家居设备进行远程控制。目前逐渐普及的电子家居设备包括电动洗衣机、电饭煲、空调、热水器、智能电视机等等。
  1.2车联网
  时下流行的共享自行车,比如摩拜单车、共享汽车就属于车联网,是基于LBS(地理位置)的服务平台,还有我们的公交车出行信息的APP等。
  1.3移动智能设备
  苹果和小米带动了智能手环和手表的风靡和应用,这些APP可以统计用户的心率,运动步数等信息,这些穿戴设备,通过与人体体征的感知,结合大数据分析的功能,为用户做出智能精准的判断和服务,无疑将会成为一种刚需。
  1.4医疗设备
  可以通过蓝牙来将医疗设备与手机APP进行连接,在通过关键功能硬件的优化,来实现用户的心电图和心跳等信息在APP上实时展示。比如,卡帕奇儿童蓝牙温度计的应用。只需要将体温计贴在儿童的腋窝下面,在手机中下载相应的APP,设置好报警的温度,当晚上睡觉的时候,不用定时去检测体温,只要儿童的体温超过设定的值,就会自动报警。
  1.5环境监测
  能够实时检测人们所处环境的PM值、湿度、光感亮度、温度等信息的数值,并可以定时将其发送至手机中,从而提醒用户及时做好相应的防范。环境监测功能不止能够检测大自然的环境变化情况,还能够合理的调节和控制室内环境的温度、湿度等,对于改善人民身体健康具有重要的价值。
  综上所述,可以看出嵌入式系统在物联网技术中具有广泛的应用。其中,嵌入式系统技术能够给物联网的发展提供技术支持,而物联网同时能够为嵌入式系统的进一步发展提供广泛的空间,两者相辅相成。目前,嵌入式系统技术已经成为电子信息工程和计算机专业的核心专业课程之一,被广泛开设于各大高校之中,将会成为物联网技术中最为重要的支撑技术,在今后的物联网行业中发挥着更加巨大的作用。因此,为了更好地适应时代的需求,要求各大高校重视对于嵌入式系统教学模式的研究和优化,以培养更多的优秀人才。
  2嵌入式系统教学模式存在的问题
  嵌入式系统课程内容繁多且复杂,涉及到的基础知识包括操作系统原理、程序设计知识、电路基础、接口技术等。同时,专业知识还可分为软件和硬件两个方向。软件方向主要包括嵌入式系统结构原理、ARM指令系统、ARM系统接口技术等,硬件方向则包括PCB绘制、嵌入式硬件设计与实现等。目前,嵌入式教学模式主要存在以下问题:
  首先,物联网时代的到来,致使单纯以嵌入式系统技术为主的教学体系越来越无法满足当下时代的需求;其次,嵌入式系统对于学生的理论基础和操作能力都有较高的要求,而许多高校缺少足够的实践课程,导致学生毕业后缺乏实践操作能力;再次,嵌入式系统技术的教学目标要求学生兼顾软、硬件的相关知识,而实际上学生学习缺乏主动性,仅仅掌握一个方向也存在一定困难;最后,高校相关教师缺乏相应的企业工作经验,仅仅能够教授相关技术,但是难以给学生提供充足的项目开发经验。
  3嵌入式系统教学模式的优化措施
  3.1科学调整嵌入式系统教学课程体系
  当下,许多院校都纷纷开设了物联网工程的相关专业,需要将嵌入式教学课程体系与物联网技术实现融合,以满足整个社会对于物联网人才的需求。目前,符合物联网时代下的嵌入式系统课程体系结构如下图所示。其中,添加了物联网基础知识等基础学科,有助于学生了解物联网技术,而应用学科包括了物联网的物联原理和网络安全,便于学生进行物联网系统的实践。
  3.2优化嵌入式系统的实践教学模式
  在进行实践教学时,需要充分注重实践操作能力和基础知识的融合应用,同时将培养学生的创新能力和实践能力为使命。
  在实践教学方面,以嵌入式系统为核心的情况下新增相关的基础实验内容主要包括感知实验、接入实验和综合应用实验。
  物联网传感技术实验包括传感器实验和传感网实验。传感器实验重点在于掌握传感器的应用,能够完成接口电路设计、传感器信息采集和信号分析。传感网实验让学生着重学习传感网络相关知识,能够进行通信網络拓扑结构、通信帧结构设计、通信协议分析和简单的通信协议设计。
  物联网接入技术教学实验中包含多种射频识别和传感器节点以及路由器网络等硬件,以及网络协议的和数据采集控制软件。可以在ARM处理器为内核的网关上,完成多种无线网络管理、传感器和射频识别信息处理,通过不同无线和有线网络路径,将数据传输到物联网的中心服务器数据库和互联网;并利用网络监控软件,在PC上完成网络监控、网络维护和数据库管理。
  物联网应用实验包括传感器、网络、数字控制系统、应用软件系统等各个组成环节,模拟物联网的真实应用,能够让学生对物联网的各种组件和应用有更为深刻的理解。
  3.3优化嵌入式系统教学方法
  优化嵌入式系统教学方法,能够提高嵌入式系统教学效率和质量。在课程教学过程中,应当鼓励学生根据自身的爱好和特点,选择更加合适的学习方向。学生可以建立创业工作室,通过教师的管理,来选择合适的项目进行实训,同时不断积累经验,并积极承接外包项目,从而激发学生的主动学习精神。另外,可以根据学生的学习特点,在增加部分物联网课程的基础上,精简理论教学内容,增加实践课程,拓宽学生的知识面。还可以通过设置物联网方向实训课题,组织学生按兴趣选取相关的实训进行开发。
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