基于物聯網驅動的嵌入式系統教學改革

　　通過項目實踐來鍛煉和提高動手能力的重要性是毋庸置疑的[78]。2009年，我校啟動“物聯網在森林環境監測和保護中的應用”項目，筆者負責物聯網中間層的嵌入式網關設計，主要功能模塊如圖2所示。GPS模塊接口主要采集終端的經度緯度信息，而無線數據收發模塊主要收集各終端傳感器發送的溫度、土壤濕度、日照等環境信息。這些終端信息通過ARM處理器打包成UDP數據包，通過以太網網絡接口傳送給基站服務器。

圖2 物聯網網關硬件框圖

　　筆者通過第二課堂，組織學有余力的同學成立興趣小組，將物聯網網關分割成若干子題目，交由各興趣小組，模擬項目的形式實踐開發。比如，“GPS數據采集與處理”子課題，首先需要移植μC/OS操作系統，然后移植LwIP網絡協議棧，最后再以多任務的形式從GPS模塊接口讀取數據并打包成UDP數據包，發送到網絡。這其中，需要興趣小組的成員合理分工，在實踐中學習合作。經過筆者和興趣小組近一年的共同努力，嵌入式物聯網網關成功地將布置在紫金山的終端傳感器數據傳送到基站網絡服務器。物聯網一個終端的環境監測信息如圖3所示。

圖3 物聯網終端數據

　　通過物聯網項目實踐的模式，拓展了學習內容，并學以致用，進一步提高了學習興趣培養了合作精神，還起到了“以點帶面”的效應，切實拓展了知識面和動手能力。

　　此外，在畢業設計環節中，筆者每年都設計了3~4個面向物聯網的嵌入式系統設計課題。經過兩屆的實踐證明，選擇該類課題的畢業生知識面更廣，就業面更寬。

　　結語

　　筆者在ARM嵌入式系統課程的教學和實驗實踐過程中，基于物聯網的飛速發展背景，精簡理論教學內容，并拓寬知識面，重點講解與實際工程項目--特別是物聯網--密切相關的設計內容。實驗進行層次化設計，內容緊隨時代的發展，并在實踐環節，讓學生直接參與到前沿的課題和項目中去。真正做到：以精簡的理論夯實基礎，以前沿的知識激發興趣，以層次化的實踐提高效率，以務實的項目收獲本領。