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;和ARM7相比,應該說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,并不適合作為教學平臺。
ARM7比ARM9更適合教學。體現(xiàn)如下:
- 從硬件設計方面,ARM7主頻在30-100MHz左右,學生完全可以掌握其設計技術(shù),而ARM9在100-200MHz左右,屬高速設計,至少有3年以上經(jīng)驗的硬件工程師才可能進行設計,一般學生很難掌握。
- 從軟件設計方面,在教學中采用源碼開發(fā)的操作系統(tǒng)已成為共識,ARM7資源緊湊,適合運行ucos和ucLinux等源碼開放的操作系統(tǒng),在教學中能夠充分體現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)對資源、成本、可靠性有嚴格需要的特點;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),用于教學是“大馬拉小車”,這樣造成學生在設計時往往不會關(guān)注資源、成本、可靠性的限制,就如同用一臺PC進行教學一樣,無法體現(xiàn)嵌入式教學的特點。
- 從應用方面,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、小靈通等產(chǎn)品都是基于ARM7的,就如同目前單片機開發(fā)與教學絕大多數(shù)采用51體系一樣,ARM7就是32位微處理器領域的51,至少有10年左右的生命力,這也如同單片機教學很少講16位的80186一樣。
是不是ARM9就比ARM7高級呢?
嵌入式教學設備和PC不一樣,PC強調(diào)“性能”,而教學設備強調(diào)“功能”,設備是否高級,在于“功能”,而不在于“性能”,教學設備的特點是使用簡單,盡量減輕教師和學生的使用負擔。博創(chuàng)的UP-NETARM3000和UP-NETARM300是功能完備的教學設備,完全體現(xiàn)了功能強大、簡單易學的教學特點。
這就和現(xiàn)代《計算機體系結(jié)構(gòu)》、《計算機組成》、《微機原理》等課程仍在使用4位、8位機進行教學實驗案例而不選用P4級CPU做為實驗案例一個道理,因為4位、8位機作為教學已經(jīng)足夠了,即容易理解,又能講清知識和問題,因為教學中講的是知識和概念,而不是CPU的性能。
高級的嵌入式實驗教學設備的“高級”應體現(xiàn)在教學內(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教學升級到ucLinux教學,兩種操作系統(tǒng)都具有完整的教學體系和實驗課件,這是其它任何教學設備所不具備的。
二. Linux VS uC/OS-II
的確,Linux很熱門,而且是未來幾年的發(fā)展方向。但在教學中,我們必須正視這樣一些現(xiàn)實:桌面操作系統(tǒng)主流仍為Windows系統(tǒng),絕大多數(shù)老師和學生沒有或很少使用Linux,而且本科生階段也很少開設Linux相關(guān)課程。而開展ARM+Linux教學至少要有Linux應用經(jīng)驗,否則在教學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),在實驗中要熟悉Linux開發(fā)環(huán)境、進行實際編程訓練,我們都知道,上面的每個知識點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,很難保證教學質(zhì)量。
因此,嵌入式教學必須從學生實際情況出發(fā),制定相應的教學計劃和選擇實驗設備,不能只追求“高級”和“流行”,而忽略教學過程中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)“學生接受能力”,應做到因材施教,因勢利導,才能達到最好的教學效果。
博創(chuàng)的UP-NETARM3000和UP-NETARM300教學平臺充分考慮了嵌入式教學的上述特點,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,容易學習和接受,在Windows環(huán)境下開發(fā),容易理解和學習,通過30-40學時的講解和實驗,學生能夠充分掌握嵌入式開發(fā)的要點,清華、北航的教學實踐充分證明了這一點,80%的學生都獨立或合作開發(fā)出了基于嵌入式小游戲,保證了教學效果;在未來兩年內(nèi),很多高校都會開設Linux相關(guān)基礎課程,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)嵌入式教學的要求。
嵌入式系統(tǒng)教學是一門新課,涉及電子、計算機、軟件等諸多專業(yè)學科,對授課老師要求較高,選擇合適的教學體系和實驗設備對教學順利開展和保證教學質(zhì)量至關(guān)重要;博創(chuàng)的UP-NETARM3000和UP-NETARM300教學平臺具有配套教材、教案、實驗指導書、實驗課件、網(wǎng)上教學輔導一整套完整的解決方案,為教師和學生提供了最大限度的教學資源,減輕教與學的負擔。
更為重要的一點,是博創(chuàng)的教學體系和實驗課件已經(jīng)在清華大學、北京航空航天大學、南開大學等國內(nèi)一流高校教學中得到了實際應用,經(jīng)過兩年多實際教學的反復完善,已經(jīng)成熟,通過學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)過教學驗證。采用這樣的平臺在教學中會有很大的風險性。
因此,嵌入式教學必須從學生實際情況出發(fā),制定相應的教學計劃和選擇實驗設備,不能一味追求“高級”和“流行”,而忽略教學過程中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)“學生接受能力”,應做到因材施教,因勢利導,才能達到最好的教學效果。