ARM处理器在90年代末进入中国,借助其在全球移动终端和嵌入式系统上的成功,正在深刻地影响着嵌入式系统教学。2004年ARM发布Corex-M3 MCU内核之后,国际上主要的MCU厂商纷纷推出基于M3、M4、M0和M0+的各种MCU。其中M0/M0+瞄准的是替代传统的以8051为代表的8位 MCU市场,这些给单片机(MCU)和嵌入式教育带来新的机遇和挑战。

近日,由嵌入式系统联谊会主办的第13次主题研讨会如期举行。来自清华大学、同济大学、太原理工大学等知名高校的专家学者与ARM、意法半导体、飞思卡尔 等产业界人士齐聚一堂,就“使用ARM Cortex-M MCU拓展传统单片机教学”这一话题发表了精彩演讲,并展开了热烈的讨论。

清华大学 邵贝贝教授
--嵌入式系统应用教师如何适应ARM走向主流MCU的大趋势?

嵌入式课程依附于相关应用领域,嵌入到所有学科。其内容基点在硬件和软件的结合点上(从点亮一支LED开始)。十余年前,ARM的优势已得到广泛认可,并被引入到教学当中。目前,低端ARM替代8/16位MCU已成定局,高端ARM已开始进入云计算领域。

ARM教学中存在很多难点,可以采取以下对策:加强对教师的培训;加强教材建设,含出版物和网络教材建设;要借助半导体厂商的合作与支持。清华大学的“口袋”实验室现已取得了很好的教学效果,在激发学生学习兴趣的同时,显著提升了其动手能力。
 

ARM中国公司大学计划经理 时昕博士
--Cortex-M处理器:系列课程的教学平台

为了更好地辅助高校教师基于Cortex-M处理器进行教学,ARM公司将推出Lab-in-Box,包含几种厂家的ARM MCU开发板、MDK软件开发工具、课件、样书以及试题库。

   
太原理工大学 常晓明教授
--兴趣驱动 早期培养 让学生不知不觉地进入嵌入式世界

晓明实验室针对本科生,形成一套行之有效的培养计划。提倡“四个一”——做一个实验、写一篇研资、做一个PPT、搞一次发表,让学生从“玩家”到“工程师”!良好的文化氛围是发展的根本,兴趣驱动使学生不知不觉地进入嵌入式世界,并通过“嵌入式系统”带动学生全面发展。

ST公司MCU高级经理 曹锦东
--STM32引领32位单片机的潮流

作为最早发布基于Cortex-M内核的MCU的厂商,ST在不断追求创新的同时,积极与高校开展合作。目前,已与清华大学、西安电子科技大学多家高校建立联合实验室;支持竞赛和创新设计,累计为高校提供逾5000套开发套件。

武汉理工大学 李宁博士
--ARM Cortex-M MCU教学实践   

基于Cortex-M MCU进行教学,无论软件还是硬件,与8051教学都存在很大差异。其中一大难点在于,在学时少、实践少的情况下,如何平衡发展软、硬件能力。实际教学 中,团队采用Android实验箱和Cookie板,mcu教学与物联网和Android教学相结合。



同济大学 周伟博士
--Cortex-M MCU教学初探

挑战:Cortex-M编程环境复杂,学生C语言基础差,应用能力弱;Cortex-M集成度高,不利于培养学生硬件能力;教材硬件设计内容仍然偏少;知识点需要进一步凝练,内容取舍需要探讨。

 理念:简化细节学习,重视概念讲解;简化汇编代码学习,重视应用能力培养;合理分配课时,重视硬件设计能力培养;创造条件,加大实践环节时间,培养实践能力。
 

讨论环节 百家争鸣
在嵌入式系统联谊会的发起委员、中国软件行业协会嵌入式系统分会副秘书长何小庆的主持下,与会者就ARM Cortex-M0/M0+是否将替代8051用于单片机教学,教师和学生面临的困难有哪些?目前嵌入式教学中使用的ARM MCU教材内容有哪些地方需要改进? 许多物联网应用的芯片依然采用8051或者非ARM架构,在物联网专业的嵌入式课程中,MCU教学应如何开展?围绕这些问题大家发言踊跃。
 


 
飞思卡尔大学计划的马莉女士介绍了飞思卡尔大学计划和智能车大赛情况,今年推广的重点已落在高校的创新实验室建设上。新唐微控产品中心主管林任烈先生介绍 新唐Cortex-M4新品和大学计划情况,威视姚远博士介绍他们最新开发基于Zynq的SNOWLeo廉价开发板。北京邮电大学软件学院邝坚教授谈了他 们在计算机专业使用ARM 处理器和MCU方面的体会,强调了RTOS学习的重要性,他指出,ARM MCU教学要区分不同专业。与会代表们热烈讨论了在转型中8051实验箱如何平滑过渡到ARM实验箱,如何解决正版廉价的J-TAG调试电缆等细节问题。 与会代表们还就ARM MCU是否、已经何时可以替代8051的问题,发表了自己的观点,飞思卡尔杨欣欣博士表示,用户推动和成本推动是最大的动力,曹锦东表示现在包括8051 在内的8位MCU在成本还是有优势,用户有使用上惯性,如果M0/M0+价格继续下降,更多地用户逐渐熟悉了ARM MCU,替代就是大势所趋了。

结 语
学生们希望学到最新的、前言的知识和技术,企业希望招聘到有一定实践经验的工程师,习惯了8位和16位单片机教学的教师们,该如何兼顾已有课程体系、授课方式和严峻的就业需求呢?这些正在考验教师们的智慧。