马忠梅:嵌入式系统教学探索

分享到:


北京理工大学计算机学院马忠梅老师的发言为《嵌入式系统教学探索》,给大家讲述了过去10年间她在嵌入式系统教学上的实践,回归微控制器是她反思后的选择。



《嵌入式系统教学探索》 马忠梅 北京理工大学计算机学院

相关PPT下载请点击:https://www.esbf.org.cn/img/0912mzm.pdf

以下是演讲文字实录:

  大家好,我昨天才知道这个消息,本来我不打算出面发言,PPT也是昨天赶出来的。

  这个内容,我在去年的11月单片机嵌入式系统杂志发过一篇文章,单片机教学模式的探索,还有我今年出的一本书,(关于ARM的Cotex的微控制器教程),年初能出。所以前沿的内容就是这些,想讲3个方面的内容,一个是从单片机到嵌入式系统,一个是嵌入式系统的教学实践,第三个是回归微控制器,国际上咱们只能查到微控制器,微控制器,因为它有1984年的Intel的,单片机只是咱们国内的一个俗称。

  我主要也讲的也是这些年,咱们国内从头的教学实践,整个一个实践的过程。我从1985年就进入这个领域,本科毕设我就一直在做这个事情。当时是保送研究生,我要转学到无线电专业,就是单片机上嘛,后来就是等于一个特殊的一个经历,留在校办公司,干过8年,现在回到学校系里教书也有14年了,在这期间我干过5年的军工项目,也是把单片机送到了火箭弹上,火箭弹搞距离修正。整个下来,咱们国内的计算机,单片机也是最早最早在军事上用,因为我导师是搞导弹的嘛。这样的话,在85年,在兵器部就有了单片机的培训班,可能是北京最早的培训班。后续的话,启东电子仪器厂的培训,我基本上是给他做培训,陆续培训了7年以后,高校才陆陆续续的开课。所以,当时培训的人员基本都是各个行业研究所的搞项目的人员,所以应用起来,高校培养的学生就很容易就业。而且当时的培训,他们会找一个地方,然后请老师培训,往往听的人是不要钱的,听的人只是为了买开发工具,所以现在的局面跟当时就完全的不一样,所以,嵌入式系统我也有点会不过味儿来,就这么进来了。

  我在整个讲的时候,嵌入式系统是一个广阔的天地,大有作为的一个市场。96年的时候我在着手写一个单片机C语言应用程序设计,当时我在启动培训的时候,他给我了一套C语言的编译器,我简直是如获至宝,因为我在计算机的转型期,单片机从4851到96,危机也从Z80到652,到X86,所以这些的汇编我都用过,而且都在开发很多程序,而且单片机的机器代码我读过10k的机器代码,我做工具,是学着人家的开发工具在做,所以得到C以后,后来在维护程序的时候,发现汇编简直是脑袋大的不行,所以有了C以后这个可读性非常强,所以写了这本书,在97年1月出了,后来我回到系里教书,为了让它当教材,又加了单片机的基础,修订版就已经成了教材,到第三版的时候做了一个版本的升级,开发界面的版本升级,然后台湾的把这个版权买走了,就出了教单晶片C程序设计,写这个书的时候,参考的一本国外的书叫C8051多任务的编程。有了高级语言,因为后面有操作系统嘛,就是有很多种的操作系统单片机可以用,我就在琢磨上操作系统,包括当时也查到了μcOS操作系统,我还找何小庆买过 AMD186板子,不知道他还记不记得,就是为了配这个μcOS操作系统,但是当时学生兴趣不是很大。所以后了一只寻觅一个高端的,想上操作系统,因为8位的去上操作系统没有办法去做。后来就关注到ARM,所以在01年6月份,有个嵌入式系统联谊会的前身叫单片机联谊会,我们有个季度的活动,那时候有个32位的处理器,就是介绍ARM。实际在01年的年初的时候,外边认识的人后来到高校问我能不能找到懂ARM和Linux的人,我说这课都没有开,软件也没有,我知道ARM。所以在01年的时候有IC展的时候,我就比较关注ARM,后来写了一篇文章,叫做国际集成电路中的嵌入式与单片机集成系统,有一些新的内容。后来谭博士也是有这个想法,想出书,当时寄过来一本书,是ARM的参考手册,我一看这指令系统是按照字母顺序写的,和字典一样,我一看说这肯定不能做为第一本书,后来他把资料就寄过来来,他们的数据手册相当于,当时还拿了不本英国出的书。我当时用了一个星期的时间把这个数据手册整了一个二级目录,后来就写了第一本ARM嵌入式处理器的结构及应用基础。当时和谭博士也讲,ARM7推出了就不错了,所以当时就只写到ARM7,这个是02年1月份出的,后来我们在第二版的时候才把ARM9才加进去。ARM这本书出来后,后续在02的时候首届的Intel杯的嵌入式系统竞赛,就等于在全国大学生电子科技竞赛中间插了一个Intel赞助的Intel杯,我那本书当时作为他们的参考书,所以我们学校知道这个情况,就把我调到那边去带队,带队去参加这次竞赛。但是是喜欢ARM嘛,但是给的板子是配wince的,但是北大的那个队,在Intel杯唯一的一个吧Linux弄上去的,所以我当时在想这个事情不错啊,所以回来呢,我们学校正好是全国大学生竞赛组委会的学校,所以当时我们学院的领导利用教学实习经费就让我去买实验箱,所以02年起我就订购实验箱,买了实验箱就让我开课,单片机课,也是我用了C语言后,大家就反映不难学了,很好学,所以赶快就让我转,就等于开出了嵌入式计算系统课。但是得益于国外的一本书,现在翻译过来是嵌入式计算系统原理,我觉得挺权威的,那本书也是抛开了很具体的处理器,然后整个讲了个处理器,CPU,操作系统,网络,这些原理,现在第二版已经都有,所以后来就以ARM Linux来给本科生在开课。然后面向全校研究生的有嵌入式的课,然后就开了计算机与嵌入式系统,51单片机在讲嵌入式系统基本一半的学时。今年年初的时候我已经给大家的研究生课引入了一些高端内容。整个下来在教学实践这个领域,我摸着石头过河,反正弄成啥样就是啥样,也有些反复,主要是做这些事情,实际上我们开课的时候,我们学校计算机学院计算机硬件类的课还是比较完善的,就是数字逻辑,组成原理,系统结构,接口技术,然后嵌入式计算系统后头做实验,而且我本身是计算机组成原理的课和系统结构可我也是在讲这两门课,所以基本是嵌入式计算系统这个课,我在那两年做为一个重点,感兴趣的来选,所以前后选修的人数很多,上课必然得有书,所以我自己琢磨去弄这个书,些了ARMLinux系统教程,最早的这本书应该是04年出的,03年底我得到了当时国内唯一有的实验箱,它是带MMU的,所以配上普通的Linux,当时在这儿吃的苦头,但是到处求救,因为是非典嘛,包括陶品,何老师,跟他们打交道,后来是一个在摩托罗拉实习的学生帮我把这个完成的。后来也是Intel的大学计划,赠送高校板子,还有摩托罗拉的大学计划,推出了ARM龙珠核的板子,因为本身他们要写书,所以第一版基本上以这个为基础写的内容,但是又不太针对具体芯片。后来是教学评估,后来是实验教学中心,然后示范教学中心,所以要采购最后的实验箱,后来买了三星的大家公认的实验箱,但是我也不踏实,所以买了两个厂家的实验箱。我这个整个在本科要讲的内容基本是嵌入式系统基础,嵌入式系统开发过程,Linux操作系统,ARM的体系结构,应用程序,驱动程序设计还有GUI这部分内容。

  但是不管怎么去讲,有限的学时,因为我们是选修课,学时非常的有限。最早的选修课,本科生要350人,我只有20台实验箱,所以12学时的实验课,我最多在实验室里陪过80个学时。但是我也发现了,从Intel大学计划的培训教师来看,他的硬件部分的培训教师就是我们学校的学生,板子就是学生自己设计出来的,程序就是C语言编写的程序,然后板子各个部件工作正常,他的能力也就做这些工作;然后软件部分的培训教师是学计算机的,他讲的是怎么移植Linux,怎么设计驱动程序。所以大公司对软件人才的分工是非常明确的,但是我们现在教学这里软件硬件都顾上了,很难兼顾,这点课时根本就没有办法来兼顾,所以嵌入式教学国内不是由应用来驱动,我觉得单片机那会儿确实是应用铺垫起来做的教学,而嵌入式系统是跟着实验箱,实验箱给什么内容咱们授课内容在做什么,讲的都是接口技术,汇编,c语言编程,操作系统移植,而且好像ARM+Linux系统就是嵌入式系统,这个我在Linux吃了这么大的苦头,所以好多事情只有网上求援。现在我的实验箱,硬件没有一个厂商支持,软件也没有一个厂商的支持,所以非常艰难地这么过来的,但我在我的学生在大公司实习能够帮我一点忙。所以我想,教学模式不是简单的事情,其实可以选择ARM+μcOS,ARM+Linux。。。。。。

 

 

 
继续阅读
国际测试委员会发布国际上第一个智能超级计算机排行榜

11月1日消息 近日,国际测试委员会(BenchCouncil)在2020青岛创新节期间举办的的智能计算机大会和芯片大会联合主论坛上发布了国际首个智能超级计算机榜单HPC AI500。日本富士通公司夺得榜首,腾讯公司位列第四,中日美三国公司包揽榜单前九。

阿里巴巴云栖大会发布首台云计算机和配送机器人

2020年9月17日 — 阿里巴巴集团的数字技术与智能骨干业务阿里云在第12届云栖大会上发布一系列创新产品,突显了阿里云作为科技先驱的同时,实现其对协助大众拥抱数码化生活及助力客户加速数码化转型的承诺。

浙江成功研制神经元规模最大的类脑计算机

朝着计算机念一句“春眠不觉晓”,它就能凭着“记忆”很快接着念出“处处闻啼鸟……”朝它喷杀虫剂,它会显示出“注意有毒气体”的感知反馈……9月1日,记者从浙江大学了解到,这台能像人一样“回忆”、“闻”气味的计算机,正是浙江大学联合之江实验室共同研制出的我国首台基于自主知识产权类脑芯片的类脑计算机(Darwin Mouse)。

我国推全球神经元规模最大类脑计算机 福特被曝拟在北美裁员1000人

9月1日消息,近日,浙江大学联合之江实验室共同研制成功了我国首台基于自主知识产权类脑芯片的类脑计算机(Darwin Mouse)。这台类脑计算机包含792颗浙江大学研制的达尔文2代类脑芯片,支持1.2亿脉冲神经元、近千亿神经突触,与小鼠大脑神经元数量规模相当,典型运行功耗只需要350-500瓦,同时它也是目前国际上神经元规模最大的类脑计算机。与此同时,团队还研制了专门面向类脑计算机的操作系统——达尔文类脑操作系统(DarwinOS),实现对类脑计算机硬件资源的有效管理与调度,支撑类脑计算机的运行与应用。

5G高速巨量信息传输搭配超级计算机,无人机群战力倍增,可行吗?

5G通信的诞生必将影响着生活的方方面面,作为先进的通信技术也必将会为国防事业带来巨大的增幅。2018年年末,美国战略研究中心发布了题目为《5G技术将重塑创新与安全环境》的报告,报告中指出,当前国际上对5G通信技术的竞争已经上升到国家战略层面,5G关系着国家安全。