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

　　通過(guò)項(xiàng)目實(shí)踐來(lái)鍛煉和提高動(dòng)手能力的重要性是毋庸置疑的[78]。2009年，我校啟動(dòng)“物聯(lián)網(wǎng)在森林環(huán)境監(jiān)測(cè)和保護(hù)中的應(yīng)用”項(xiàng)目，筆者負(fù)責(zé)物聯(lián)網(wǎng)中間層的嵌入式網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)，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(wú)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(guò)ARM處理器打包成UDP數(shù)據(jù)包，通過(guò)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(guò)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(xiàng)目的形式實(shí)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(shí)踐中學(xué)習(xí)合作。經(jīng)過(guò)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(gè)終端的環(huán)境監(jiān)測(cè)信息如圖3所示。

圖3 物聯(lián)網(wǎng)終端數(shù)據(jù)

　　通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目實(shí)踐的模式，拓展了學(xué)習(xí)內(nèi)容，并學(xué)以致用，進(jìn)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(diǎn)帶面”的效應(yīng)，切實(shí)拓展了知識(shí)面和動(dòng)手能力。

　　此外，在畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，筆者每年都設(shè)計(jì)了3~4個(gè)面向物聯(lián)網(wǎng)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)課題。經(jīng)過(guò)兩屆的實(shí)踐證明，選擇該類課題的畢業(yè)生知識(shí)面更廣，就業(yè)面更寬。

　　結(jié)語(yǔ)

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