基于ARM的嵌入式虛擬開發平臺

摘要：為了解決目前大部份高校缺乏嵌入式開發平臺的問題，提出了構建嵌入式虛擬開發平臺方案。方案采用μVision4 IDE和Proteus進行整合，在不需要購置嵌入式硬件設備的情況下，通過改造、整合原有實驗設備，實現具有嵌入式系統設計、開發等款、硬件同步仿真調試功能的嵌入式虛擬實驗室。同時給出了具體的教學模式革新和實施方法。
關鍵詞：嵌入式；虛擬；開發平臺；Proteus；ARM

隨著嵌入式設備(如智能MP4、數碼相機、智能手機、TV機頂盒及PDA等)的普及程度越來越高，嵌入式培訓、嵌入式開發成為熱門，這些嵌入式設備多采用32位RISC嵌入式處理器作為核心部件，其中基于ARM核的嵌入式處理器獨占鰲頭，在32位RISC處理器中占據超過75％的市場份額。形成鮮明對比的是：目前大部份普通高校缺乏嵌入式實驗室，或者規模太小，設備數量嚴重不足，學生缺乏嵌入式開發實訓環境，很大程度上挫傷了學生的學習熱情和學習興趣。為了解決這種狀況，本文提出了構建基于KeilμVision4 IDE和Proteus的嵌入式虛擬實驗室。在原有設備的基礎上，通過改造、整合等手段，實現具有嵌入式系統設計、開發等軟、硬件同步仿真調試功能的嵌入式虛擬實驗室。這將對學生就業起到很大的幫助，有助于提升學生就業能力和擇業優勢。

1 高校嵌入式教學現狀
1．1 嵌入式設備嚴重缺乏
傳統的實驗教學主要依賴價格昂貴的實驗設備，存在前期投入大、后期維護費用高等問題。電子信息類專業實驗儀器設備的更新換代非常快，由于設備昂貴，大批量采購嵌入式硬件設備的可能性非常小，而且由于經費的限制，購置的實驗箱數量往往不能滿足教學的需要，導致多人共用實驗箱，無法保證學習效果，學生動手能力受到限制。更嚴重的，部分普通高校沒有嵌入式實驗室，學生在校期間從未進行過
嵌入式實驗學習和嵌入式開發訓練，實驗教學無法有效開展，嚴重影響教學質量。
1．2 教學實訓手段及內容受限制
嵌入式是一門軟、硬結合的實踐性很強的課程，需要配合電腦、仿真機、開發板、編程器進行綜合練習。常規嵌入式硬件實驗箱不但昂貴，而且只能完成實驗箱內置的驗證性實驗或者靈活度非常小的設計性實驗，很難進行教學內容創新設計，限制了學生能力的培養和教學內容的革新。
1. 3 創新性開發無法進行
由于嵌入式硬件實驗箱內部模塊固化，設計的不合理或者操作的失誤極其容易損壞設備，導致了兩方面的問題：一是教師為了不損壞設備。不會輕易讓學生嘗試創新設計；二是學生做實驗時，怕承擔賠償責任，不能隨心所欲地設計具體功能模塊，不能根據自己的需要進行必要的實驗驗證和調試。這些不但限制了教學的效果，而且極大地制約了學生的自主創新能力，學生沒有真正能夠實踐的環境，不能真正大膽、創新地設計，束縛了學生的手腳。
1．4 實訓時間的限制
由于實驗室安全和實驗室管理方面的諸多因素，目前實驗室開放都局限于正常上班時間，其他時間很少開放，不夠靈活，使得學生不能根據自己的時間安排實驗，實訓時間有很大的局限。
以上種種問題抑制了學生的主動性、積極性和創新思維，對學生的能力培養、學生就業競爭力和學校的發展都不利。因此如何改變當前這種被動教學的局面，建立一個適合學生實際、合理科學、又與時俱進的嵌入式實驗環境，是一個值得研究的課題。