嵌入式實訓室建設的探討
時間：2025-04-14 22:00:50 點擊次數：
中人教儀廠 嵌入式實驗室是一個專門用來嵌入式系統教學和實驗的場所。這種實驗室通常配備裝備了各種嵌入式系統研發(fā)平臺、傳感器模型塊、嵌入式處置整理器研發(fā)板以及相關的儀表器具設備等硬件設施。此外，為了提供完善的實驗環(huán)境，實驗室還會配備裝備相應的系統平臺，如嵌入式實操系統、研發(fā)工量具鏈和擬真平臺等。
在嵌入式實驗室中，學生可以實行各種嵌入式系統的實驗和實驗項目，例如GPIO實驗、定時器實驗、看門狗實驗、就地實時時鐘實驗等。經過這些實驗和實驗，學生可以深入理解嵌入式系統的基礎原理和研發(fā)流程，提升嵌入式系統研發(fā)能力和創(chuàng)新意識。
此外，嵌入式實驗室還可以用來開展相關的競賽實訓、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目和教師科研等活動。這有助于學生將所學知識應用來實際項目中，提升實踐能力和綜合素質。
隨著物聯網和人工智能的快速發(fā)展,嵌入式技術迎來了發(fā)展機遇的同時,也給高校的嵌入式系統課程帶來了挑戰(zhàn)。嵌入式系統設定有體積小、功能強、可靠性高等特別點,已經廣泛應用來各個領域,深入人們生活方方面面,對應培養(yǎng)多樣化、高端化人才的需求。因此,越來越多高校開設了嵌入式系統技術與應用課程。以新興應用型本科院校為例,信息工程學院計算機數值數值科學與技術專業(yè)設定了嵌入式技術的課程課程理論課程、實驗課程、課程設計和系統包括項目實驗,目的是培養(yǎng)同時具備嵌入式系統軟硬件綜合研發(fā)與應用能力的高素質嵌入式應用系統研發(fā)人才。
嵌入式系統實驗室是實行嵌入式系統課程教學的重要場所,它為學生提供一個專業(yè)的嵌入式系統學習掌控把握實驗環(huán)境。實驗室一般設定有嵌入式系統研發(fā)平臺、各種傳感器模型塊、嵌入式處置整理器研發(fā)板、儀表器具設備等硬件設施。同時還配備裝備了完善的系統平臺,如嵌入式實操系統、研發(fā)工量具鏈、擬真平臺等。
在實驗室內,學生可以接觸各種主流的嵌入式處置整理器和微控制器,如ARM、MIPS、AVR、DSP等,學習掌控把握嵌入式系統硬件電子回路設計、嵌入式實操系統移植、驅動程序研發(fā)、系統擬真、應用程序設計等內容。經過完成一系列的嵌入式系統課程設計實驗,學生可以較系統地掌控把握嵌入式系統研發(fā)方法,培養(yǎng)解決實際嵌入式系統研發(fā)問題的能力。
實驗室還要注重培養(yǎng)學生的動手能力和團隊合作精神。學生需要經過團隊形式開展項目實驗,在指導教師的指導下,從需求解析、系統設計到項目完成全過程中練習嵌入式系統研發(fā)。這不僅鞏固了學生的專業(yè)知識,也提升了實際能力,對今后從事嵌入式系統研發(fā)作業(yè)非常有幫助。
第一部分 嵌入式實驗室概念及背景
1.1什么是嵌入式
嵌入式系統（embedded system），是一種嵌入機械或電氣系統內部、設定有專一功能和就地實時計算功能的計算機數值數值系統。嵌入式系統常被用來高效控制許多常見設備，被嵌入的系統通常是含有數位硬件和機械部位件的完整設備，例如汽車的防鎖死煞車系統。相反，通用計算機數值數值如個人電腦則設計靈活，可以智能處置整理各式各樣的運算現象，以適用廣大終端用戶不一樣的需要。
現代嵌入式系統通常是基于微控制器（如含包括內部存儲和/或外設連接口的中央處置整理單元）的，但在較復雜的系統中普通微處置整理器（使用外部存儲芯片和外設連接口電子回路）也很常見。通用型處置整理器、專門實行某類計算的處置整理器、為手持應用訂制設計的處置整理器等，全部可能應用到嵌入式系統。常見的專用處置整理器有數字信號處置整理器。
嵌入式系統的關鍵特性是處置整理特定的任務，因此工程師能對其實行優(yōu)化，以降低設備的體積和成本，提升可靠性和功能。
嵌入式系統的物理形態(tài)含有概括便攜設備如計步器、電子手表和MP3播放器，大型固定裝置如交通燈、工廠控制器，大型復雜系統如混合動力汽車、磁共振成像設備、航空電子設備等。它們的復雜度低至單片機，高至大型底盤或外殼內裝配備有多個部位件、外設和互聯網。
嵌入式系統的主要特征含有概括:
代碼體積小,可以在嵌入式系統的有限存儲空間內運行;
提供統一的應用程序連接口,簡化應用程序的研發(fā);
完成模型塊間的解耦合,不一樣模型塊可以靈活結合和拆卸;
具備優(yōu)異的就地實時性,可以應用來各類就地實時控制場景;
系統可靠平穩(wěn),能夠無人值守單單獨運行,及時處置整理各種事件與故障。
1.2 嵌入式知識構造
嵌入式系統分為四層構造，分別為：硬件層、驅動層、實操系統層和應用層。
硬件層：
含有概括處置整理器、存儲器、微控制器、I/O、DAC ADC、電源、總線、定時器 計數器等等。此外按照不一樣的應用場景，嵌入式硬件會包括不一樣的傳感器，例如攝像頭、雷達、GPS等等。
基于ARM平臺的設計研發(fā)（Cortex-A8/Cortex-A9/Cortex-A53/Cortex-M系列等）
基于TI DSP平臺的設計研發(fā)（2000/5000/6000系列、DM6446/DM6447 達芬奇系列）
基于FPGA 平臺的設計研發(fā)（Altere/Xilinx 系列）
驅動層：
基于Linux實操系統的Bootloader、平臺支持代碼、各類設備驅動
基于 Windows CE/Mobil/phone 平臺的驅動定制、研發(fā)
Cortex-M系列的uC/OS、FreeRTOS
VxWorks BSP 研發(fā)
實操系統層：
Linux 內核研發(fā)（內部存儲管理、文件系統、進程管理、進程通信、電源管理、就地實時性改進等）
Android框體結構層研發(fā)
應用層：
Android應用研發(fā)
QT/E的應用與研發(fā)
VxWorks 應用研發(fā)
IOS應用研發(fā)
Windows CE應用研發(fā)
1.3嵌入式技術與應用專業(yè)人才培養(yǎng)
本專業(yè)培養(yǎng)面向系統和信息技術服務業(yè)的嵌入式系統設計工程技術人員、系統和信息技術服務人員等職業(yè)群，能夠從事智能終端、物聯網等嵌入式系統應用研發(fā)、測量試驗、包括、技術支持與維護等作業(yè)的高素質技術技能人才。
掌控把握以下知識：
(1)掌控把握必備的思想政治課程課程理論、科學文化基礎知識和中華優(yōu)秀傳統文化知識。
(2)熟悉與本專業(yè)相關的法律法規(guī)以及環(huán)境保護、安全消防、文明生產等知識。
(3 )掌控把握數模電子回路基礎及常用傳感器基礎原理。
(4)掌控把握計算機數值數值程序設計基礎。
(5)熟悉單片機、ARM系統構造基礎原理。
(6)熟悉嵌入式實操系統基礎原理。
(7 )掌控把握物聯網技術原理。
(8)掌控把握Android應用程序研發(fā)基礎原理。
(9)掌控把握嵌入式系統應用研發(fā)基礎原理。
具備以下能力：
(1 )設定有探究學習掌控把握、終身學習掌控把握、解析問題和解決問題的能力。
(2)設定有良好的語言、文字表達能力和溝通能力。
(3)設定有良好的文檔策劃、編寫及圖像處置整理能力。
(4)設定有計算機數值數值語言程序編程能力。
(5)設定有單片機系統設計與研發(fā)能力。
(6 )設定有Android應用程序研發(fā)能力。
(7 )設定有嵌入式應用系統測量試驗及撰寫測量試驗報告能力。
(8)設定有位移智能終端設備研發(fā)及測量試驗能力。
(9)設定有嵌入式系統應用研發(fā)能力。
(10)設定有嵌入式系統包括、技術支持及維護能力。
(11)設定有綜合應用專業(yè)知識實行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的能力。
--STM32 嵌入式單片機實驗箱
一、基礎簡介
嵌入式單片機實驗箱基于STM32單片機，從單片機實驗教學的特別點出發(fā)，基礎功能實驗電子回路應用一體化設計方法，創(chuàng)新拓展型實驗電子回路應用單單獨模型塊方法，需要時接入主板，既兼顧演示檢驗性實驗、又考慮到綜合設計和創(chuàng)新研究性實驗的需要。嵌入式單片機實驗箱主板上自帶CPU編程下載連接口，是一款靈活性極強的集編程下載調節(jié)測試與一體的新型單片機實驗教學平臺，適合各層次學生實行單片機原理和應用方面的實驗和創(chuàng)新。
特別點
1、完整的實驗指導
專門針對此實驗箱編制詳細的實驗指導書，相信您有了專業(yè)的單片機研發(fā)板和詳細的指導書，會迅速掌控把握好單片機技術，一定能快速入門，達到事半功倍的效果。
功能模型塊完全單單獨
按照我們多年來的研發(fā)經驗，和取聽廣大用戶的建議，此款研發(fā)板應用最新理念——各功能模型塊完全單單獨，互不干擾，減小初學者編程誤區(qū)。板載豐富的實驗硬件資源和連接口，并對外全部開放I/O口，既可簡便的使用短路帽實行默認的資源連接（便利初學者直接使用），也可以取下短路帽后應用杜邦線連接單片機的隨意I/O口線，輕松搭建自己的電子回路。協作本公司精心編寫的大量C語言實驗例程，可使用戶快速掌控把握單片機原理及其實用連接口技術。同時可加強初學者對主板硬件電子回路的認識，盡快熟悉硬件電子回路。
支持多種CPU研發(fā)實驗
標配STM32F103VET6核心板，按照客戶需求可以選配其它單片機核心板，從而完成對各種CPU芯片的支持拓展。
四、詳細硬件配備
4.1 實驗箱底層基板
4.1.1單色流水燈模型塊：8 個高亮綠色LED 燈
4.1.2 雙色流水燈模型塊：6 個高亮LED燈，紅黃綠三種顏色
4.1.3 雙色LED燈模型塊：紅綠雙色LED 燈
4.1.4 8 位數碼管模型塊：2 個四位一體共陽極數碼管，2個74HC595 驅動芯片
4.1.5 1 位數碼管模型塊：1 個 8 段數碼管，共陽極，0.56 英寸
4.1.6 紅綠雙色點陣模型塊：3 個74HC595 驅動芯片，一個紅綠雙色點陣顯露屏
4.1.7 LCD1602 液晶屏模型塊：標準 LCD1602 液晶屏連接口，1 個帶背光的 LCD1602 液晶屏
4.1.8 LCD12864 液晶屏模型塊：標準LCD12864 液晶屏連接口，支持串行、并行液晶屏
4.1.9 OLED 顯露模型塊：0.96 寸 OLED 液晶屏，128*64 顯露
4.1.10 TFT 彩屏模型塊：彩屏連接口支持8 位、16 位TFT ，支持觸摸屏控制，帶背光開關配套 2.8 寸彩屏，帶觸屏功能，262K 色，8 位數值端
4.1.11 8 個單單獨按鍵：8 個單單獨按鍵，帶上拉電阻
4.1.12 4X4 矩陣鍵盤：4行4列矩陣鍵盤，帶上拉電阻
4.1.13 五向搖桿：一個五向搖桿，設定有上、下、左、右、中五個方向
4.1.14 蜂鳴器模型塊：無源蜂鳴器
4.1.15 DS1302 時鐘模型塊：DS1302 芯片，模型塊帶后背電池座
4.2 傳感器模型塊
4.2.1 兩路DS18B20 模型塊：兩路 DS18B20 溫度（℃）傳感器連接口
4.2.2 光敏傳感器模型塊：包括 LM393 對比器，基準電壓（V）可調電阻、模仿量輸出連接口、數字量輸出連接口、模仿量指示LED燈，支持光敏二極管、光敏電阻等光電開關器件
4.2.3 火焰?zhèn)鞲衅髂Ｐ蛪K：包括 LM393 對比器，基準電壓（V）可調電阻、模仿量輸出連接口、數字量輸出連接口、模仿量指示LED 燈，支持火焰?zhèn)鞲衅?
4.2.4霍爾傳感器模型塊：包括 LM393 對比器，基準電壓（V）可調電阻、模仿量輸出連接口、數字量輸出連接口、模仿量指示LED 燈，支持霍爾傳感器
4.3 電器控制模型塊
4.3.1路直線DC電機連接口：ULN2003 驅動芯片。一路可調節(jié)速度直線DC電機連接口； 一路可調節(jié)速度、可調向雙功能電機連接口
4.3.2 2路步進電機連接口：2 個ULN2003驅動芯片。兩個標準5線4相步進電機連接口
4.3.3 2路繼電器：ULN2003 驅動芯片，兩個5V 繼電器，兩個3P 接線端子
4.4 數值傳輸、存儲模型塊
4.4.1 2路串行口：SP3232 芯片，SOP16 封裝，+3.0v-+5V 作業(yè)電壓（V），公頭串行口座一個，母頭串行口座一個，狀態(tài)指示燈4 個
4.4.2 AT24C02 存儲模型塊：AT24C02 芯片，SOP8 封裝
4.4.3 模仿量寫入模型塊：0V-5V 寫入可調，0R-10K 電阻值可調
4.4.4 串轉并模型塊：74HC164 芯片，SOP14 封裝
4.4.5 并轉串模型塊：74HC165 芯片,SOP16 封裝
4.4.6 SD 卡模型塊：標準SD卡卡槽，SPI 控制，4-bit 傳輸模式
4.4.7 MAX485 模型塊：MAX485 芯片，1 組 2P 接線端子輸出，1 組插針輸出。
4.4.8 紅外發(fā)射模型塊：紅外發(fā)射二極管
4.4.9 紅外接收模型塊：HX838 紅外一體化接收頭
4.4.10 PCF8591 AD/DA 模型塊：PCF8591 芯片，4路模仿量寫入，1 路模仿量輸出，IIC通信。
4.4.11 鎖存器模型塊：74HC573 鎖存芯片，兼容標準CMOS
4.4.12 三八譯碼器：74LS138 芯片，TTL 電平
4.4.13 核心板拓展連接口：連接口插頭座29P 兩排，IO 拓展插針 28P 兩排
4.5 電源模型塊
4.5.1 3V3 電源電子回路：LM1117-3V3 穩(wěn)壓芯片
4.5.2 1V8 電源模型塊：LM1117-1V8 穩(wěn)壓芯片
4.5.3 電源引出：GND/5V/3V3/1V8 電源各一組，每組 6 路引出
4.5.4 模型塊名稱：USB 連接口，mini USB,A 型母頭，D+ ，D-
4.5.5 自恢復保險絲：斷開電流（A）300ma
4.6 機箱
4.6.1堅固型鋁制框體結構，厚實的 ABS 塑料包角，參考外觀尺寸 480×360×120mm
4.6.2有70mm×350mm 的零備品備件放置區(qū)。
五、的實驗項目
5.1基礎實驗
跑馬燈、流水燈實驗
彩色流水燈、交通燈實驗
紅、綠兩種顏色顯露
電子鐘顯露、數碼管多位顯露、74HC595 驅動等實驗
1 位數碼管顯露實驗
可以做雙色點陣屏顯露實驗，滾動、靜態(tài)顯露字符、漢字符文號等
LCD1602 液晶屏顯露實驗，可以顯露字符、數字等
LCD12864 液晶屏顯露實驗，可以顯露漢字、字符、數字
OLED 顯露實驗，可以顯露 4 行漢字，可以顯露圖片
TFT 彩屏圖像、文字顯露?？梢宰鋈藱C交互界面實驗
按鍵控制、外部中斷等實驗
矩陣鍵盤實驗，可用作控制、教學實驗等
可以用作游戲控制桿、完成單單獨按鍵等功能
音樂播放、報警提醒等
電子表、萬年歷實驗
5.2 傳感器實驗
溫度（℃）測量
光電開關實驗
火災報警、火焰檢驗測試等實驗
測速、電磁檢驗測試等實驗
5.3電器控制實驗
直線DC電機調節(jié)速度、調向的驅動實驗
步進電機調節(jié)速度、調向、調角度的驅動實驗
繼電器控制實驗
5.4 數值傳輸、存儲模型塊功能
串行口通信，TTL 轉 RS-232 實驗
外部存儲、IIC 總線學習掌控把握
串行轉并行實驗，可以拓展IO
并行數值轉串行的實驗
SD 卡的讀寫、文件系統的學習掌控把握實驗。
協作多組 485 模型塊，可以實行 485 通訊實驗
可以發(fā)射不一樣載波頻率的紅外信號
紅外接收解碼實驗
AD/DA 兩種變換
8 位數值鎖存實驗，可以做 CPU 與外圍模型塊的驅動、緩沖模型塊
可以 IO 拓展，學習掌控把握譯碼實驗
5.5 工業(yè)組態(tài)系統MCGS編程實驗
5.6 工業(yè)組態(tài)系統MCGS在單片機控制中的應用實驗
1）步進電機控制實驗_總線控制
2）直線DC電機控制實驗_總線控制
3）工業(yè)順序控制實驗_位控制
4）數值收集實驗_總線控制
5）數值收集實驗_總線控制
6）數字電壓（V）表實驗
7）液體混合控制實驗
8）交通燈控制實驗
5.7工業(yè)組態(tài)系統和微控制器的連接口編程實驗
六、實驗箱配備表
|
序號 |
名稱 |
說明 |
數量 |
|
1 |
嵌入式單片機實驗箱 |
含箱體、電源、STM32核心系統、實驗模型塊電子回路。 |
1套 |
|
2 |
杜邦排線 |
8芯30cm |
4根 |
|
3 |
杜邦排線 |
5芯30cm |
3根 |
|
4 |
單根杜邦 |
40cm |
10根 |
|
5 |
XH2.54排線 |
5芯12cm |
1根 |
|
6 |
RS232串行口通信線（2、3直通） |
1.5m（下載線） |
1根 |
|
7 |
交流ACAC電源線 |
1.5m |
1根 |
|
8 |
遙控器 |
|
1個 |
|
9 |
RS232串行口通信線（2、3交叉） |
1.5m（配示波器模型塊時要的示波器通信線） |
1根 |
|
10 |
配套系統 |
KEIL C 系統和組態(tài)系統各一張 |
1套 |
|
11 |
實驗指導書 |
|
1本 |
常見問題：
1、如果我要購買嵌入式實訓室建設的探討，是否有安裝、培訓服務呢？
答：我們的設備如果沒有特別注明“不含安裝”“裸機價”“出廠”等字樣的，都是提供安裝、培訓服務的。
2、你們的嵌入式實訓室建設的探討是否能開增值稅專用發(fā)票？
答：可以的，我們是正規(guī)企業(yè)，并且已經升級到一般納稅人，可以開具增值稅專用發(fā)票，如果您需要開嵌入式實訓室建設的探討的發(fā)票，您需要提供開票資料。
3、你們的嵌入式實訓室建設的探討都是自己生產的嗎？都有什么產品資質？
答：我們公司是專業(yè)生產教學設備的企業(yè)，完全自主生產，并通過了最新版ISO9001認證，擁有多項專利與著作權。
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