嵌入式实训室建设的探讨
时间：2025-04-14 22:00:50 点击次数：
中人教仪厂 嵌入式实验室是一个专门用来嵌入式系统教学和实验的场所。这种实验室通常配备装备了各种嵌入式系统研发平台、传感器模型块、嵌入式处置整理器研发板以及相关的仪表器具设备等硬件设施。此外，为了提供完善的实验环境，实验室还会配备装备相应的系统平台，如嵌入式实操系统、研发工量具链和拟真平台等。
在嵌入式实验室中，学生可以实行各种嵌入式系统的实验和实验项目，例如GPIO实验、定时器实验、看门狗实验、就地实时时钟实验等。经过这些实验和实验，学生可以深入理解嵌入式系统的基础原理和研发流程，提升嵌入式系统研发能力和创新意识。
此外，嵌入式实验室还可以用来开展相关的竞赛实训、创新创业项目和教师科研等活动。这有助于学生将所学知识应用来实际项目中，提升实践能力和综合素质。
随着物联网和人工智能的快速发展,嵌入式技术迎来了发展机遇的同时,也给高校的嵌入式系统课程带来了挑战。嵌入式系统设定有体积小、功能强、可靠性高等特别点,已经广泛应用来各个领域,深入人们生活方方面面,对应培养多样化、高端化人才的需求。因此,越来越多高校开设了嵌入式系统技术与应用课程。以新兴应用型本科院校为例,信息工程学院计算机数值数值科学与技术专业设定了嵌入式技术的课程课程理论课程、实验课程、课程设计和系统包括项目实验,目的是培养同时具备嵌入式系统软硬件综合研发与应用能力的高素质嵌入式应用系统研发人才。
嵌入式系统实验室是实行嵌入式系统课程教学的重要场所,它为学生提供一个专业的嵌入式系统学习掌控把握实验环境。实验室一般设定有嵌入式系统研发平台、各种传感器模型块、嵌入式处置整理器研发板、仪表器具设备等硬件设施。同时还配备装备了完善的系统平台,如嵌入式实操系统、研发工量具链、拟真平台等。
在实验室内,学生可以接触各种主流的嵌入式处置整理器和微控制器,如ARM、MIPS、AVR、DSP等,学习掌控把握嵌入式系统硬件电子回路设计、嵌入式实操系统移植、驱动程序研发、系统拟真、应用程序设计等内容。经过完成一系列的嵌入式系统课程设计实验,学生可以较系统地掌控把握嵌入式系统研发方法,培养解决实际嵌入式系统研发问题的能力。
实验室还要注重培养学生的动手能力和团队合作精神。学生需要经过团队形式开展项目实验,在指导教师的指导下,从需求解析、系统设计到项目完成全过程中练习嵌入式系统研发。这不仅巩固了学生的专业知识,也提升了实际能力,对今后从事嵌入式系统研发作业非常有帮助。
第一部分 嵌入式实验室概念及背景
1.1什么是嵌入式
嵌入式系统（embedded system），是一种嵌入机械或电气系统内部、设定有专一功能和就地实时计算功能的计算机数值数值系统。嵌入式系统常被用来高效控制许多常见设备，被嵌入的系统通常是含有数位硬件和机械部位件的完整设备，例如汽车的防锁死煞车系统。相反，通用计算机数值数值如个人电脑则设计灵活，可以智能处置整理各式各样的运算现象，以适用广大终端用户不一样的需要。
现代嵌入式系统通常是基于微控制器（如含包括内部存储和/或外设连接口的中央处置整理单元）的，但在较复杂的系统中普通微处置整理器（使用外部存储芯片和外设连接口电子回路）也很常见。通用型处置整理器、专门实行某类计算的处置整理器、为手持应用订制设计的处置整理器等，全部可能应用到嵌入式系统。常见的专用处置整理器有数字信号处置整理器。
嵌入式系统的关键特性是处置整理特定的任务，因此工程师能对其实行优化，以降低设备的体积和成本，提升可靠性和功能。
嵌入式系统的物理形态含有概括便携设备如计步器、电子手表和MP3播放器，大型固定装置如交通灯、工厂控制器，大型复杂系统如混合动力汽车、磁共振成像设备、航空电子设备等。它们的复杂度低至单片机，高至大型底盘或外壳内装配备有多个部位件、外设和互联网。
嵌入式系统的主要特征含有概括:
代码体积小,可以在嵌入式系统的有限存储空间内运行;
提供统一的应用程序连接口,简化应用程序的研发;
完成模型块间的解耦合,不一样模型块可以灵活结合和拆卸;
具备优异的就地实时性,可以应用来各类就地实时控制场景;
系统可靠平稳,能够无人值守单单独运行,及时处置整理各种事件与故障。
1.2 嵌入式知识构造
嵌入式系统分为四层构造，分别为：硬件层、驱动层、实操系统层和应用层。
硬件层：
含有概括处置整理器、存储器、微控制器、I/O、DAC ADC、电源、总线、定时器 计数器等等。此外按照不一样的应用场景，嵌入式硬件会包括不一样的传感器，例如摄像头、雷达、GPS等等。
基于ARM平台的设计研发（Cortex-A8/Cortex-A9/Cortex-A53/Cortex-M系列等）
基于TI DSP平台的设计研发（2000/5000/6000系列、DM6446/DM6447 达芬奇系列）
基于FPGA 平台的设计研发（Altere/Xilinx 系列）
驱动层：
基于Linux实操系统的Bootloader、平台支持代码、各类设备驱动
基于 Windows CE/Mobil/phone 平台的驱动定制、研发
Cortex-M系列的uC/OS、FreeRTOS
VxWorks BSP 研发
实操系统层：
Linux 内核研发（内部存储管理、文件系统、进程管理、进程通信、电源管理、就地实时性改进等）
Android框体结构层研发
应用层：
Android应用研发
QT/E的应用与研发
VxWorks 应用研发
IOS应用研发
Windows CE应用研发
1.3嵌入式技术与应用专业人才培养
本专业培养面向系统和信息技术服务业的嵌入式系统设计工程技术人员、系统和信息技术服务人员等职业群，能够从事智能终端、物联网等嵌入式系统应用研发、测量试验、包括、技术支持与维护等作业的高素质技术技能人才。
掌控把握以下知识：
(1)掌控把握必备的思想政治课程课程理论、科学文化基础知识和中华优秀传统文化知识。
(2)熟悉与本专业相关的法律法规以及环境保护、安全消防、文明生产等知识。
(3 )掌控把握数模电子回路基础及常用传感器基础原理。
(4)掌控把握计算机数值数值程序设计基础。
(5)熟悉单片机、ARM系统构造基础原理。
(6)熟悉嵌入式实操系统基础原理。
(7 )掌控把握物联网技术原理。
(8)掌控把握Android应用程序研发基础原理。
(9)掌控把握嵌入式系统应用研发基础原理。
具备以下能力：
(1 )设定有探究学习掌控把握、终身学习掌控把握、解析问题和解决问题的能力。
(2)设定有良好的语言、文字表达能力和沟通能力。
(3)设定有良好的文档策划、编写及图像处置整理能力。
(4)设定有计算机数值数值语言程序编程能力。
(5)设定有单片机系统设计与研发能力。
(6 )设定有Android应用程序研发能力。
(7 )设定有嵌入式应用系统测量试验及撰写测量试验报告能力。
(8)设定有位移智能终端设备研发及测量试验能力。
(9)设定有嵌入式系统应用研发能力。
(10)设定有嵌入式系统包括、技术支持及维护能力。
(11)设定有综合应用专业知识实行创新创业的能力。
--STM32 嵌入式单片机实验箱
一、基础简介
嵌入式单片机实验箱基于STM32单片机，从单片机实验教学的特别点出发，基础功能实验电子回路应用一体化设计方法，创新拓展型实验电子回路应用单单独模型块方法，需要时接入主板，既兼顾演示检验性实验、又考虑到综合设计和创新研究性实验的需要。嵌入式单片机实验箱主板上自带CPU编程下载连接口，是一款灵活性极强的集编程下载调节测试与一体的新型单片机实验教学平台，适合各层次学生实行单片机原理和应用方面的实验和创新。
特别点
1、完整的实验指导
专门针对此实验箱编制详细的实验指导书，相信您有了专业的单片机研发板和详细的指导书，会迅速掌控把握好单片机技术，一定能快速入门，达到事半功倍的效果。
功能模型块完全单单独
按照我们多年来的研发经验，和取听广大用户的建议，此款研发板应用最新理念——各功能模型块完全单单独，互不干扰，减小初学者编程误区。板载丰富的实验硬件资源和连接口，并对外全部开放I/O口，既可简便的使用短路帽实行默认的资源连接（便利初学者直接使用），也可以取下短路帽后应用杜邦线连接单片机的随意I/O口线，轻松搭建自己的电子回路。协作本公司精心编写的大量C语言实验例程，可使用户快速掌控把握单片机原理及其实用连接口技术。同时可加强初学者对主板硬件电子回路的认识，尽快熟悉硬件电子回路。
支持多种CPU研发实验
标配STM32F103VET6核心板，按照客户需求可以选配其它单片机核心板，从而完成对各种CPU芯片的支持拓展。
四、详细硬件配备
4.1 实验箱底层基板
4.1.1单色流水灯模型块：8 个高亮绿色LED 灯
4.1.2 双色流水灯模型块：6 个高亮LED灯，红黄绿三种颜色
4.1.3 双色LED灯模型块：红绿双色LED 灯
4.1.4 8 位数码管模型块：2 个四位一体共阳极数码管，2个74HC595 驱动芯片
4.1.5 1 位数码管模型块：1 个 8 段数码管，共阳极，0.56 英寸
4.1.6 红绿双色点阵模型块：3 个74HC595 驱动芯片，一个红绿双色点阵显露屏
4.1.7 LCD1602 液晶屏模型块：标准 LCD1602 液晶屏连接口，1 个带背光的 LCD1602 液晶屏
4.1.8 LCD12864 液晶屏模型块：标准LCD12864 液晶屏连接口，支持串行、并行液晶屏
4.1.9 OLED 显露模型块：0.96 寸 OLED 液晶屏，128*64 显露
4.1.10 TFT 彩屏模型块：彩屏连接口支持8 位、16 位TFT ，支持触摸屏控制，带背光开关配套 2.8 寸彩屏，带触屏功能，262K 色，8 位数值端
4.1.11 8 个单单独按键：8 个单单独按键，带上拉电阻
4.1.12 4X4 矩阵键盘：4行4列矩阵键盘，带上拉电阻
4.1.13 五向摇杆：一个五向摇杆，设定有上、下、左、右、中五个方向
4.1.14 蜂鸣器模型块：无源蜂鸣器
4.1.15 DS1302 时钟模型块：DS1302 芯片，模型块带后背电池座
4.2 传感器模型块
4.2.1 两路DS18B20 模型块：两路 DS18B20 温度（℃）传感器连接口
4.2.2 光敏传感器模型块：包括 LM393 对比器，基准电压（V）可调电阻、模仿量输出连接口、数字量输出连接口、模仿量指示LED灯，支持光敏二极管、光敏电阻等光电开关器件
4.2.3 火焰传感器模型块：包括 LM393 对比器，基准电压（V）可调电阻、模仿量输出连接口、数字量输出连接口、模仿量指示LED 灯，支持火焰传感器
4.2.4霍尔传感器模型块：包括 LM393 对比器，基准电压（V）可调电阻、模仿量输出连接口、数字量输出连接口、模仿量指示LED 灯，支持霍尔传感器
4.3 电器控制模型块
4.3.1路直线DC电机连接口：ULN2003 驱动芯片。一路可调节速度直线DC电机连接口； 一路可调节速度、可调向双功能电机连接口
4.3.2 2路步进电机连接口：2 个ULN2003驱动芯片。两个标准5线4相步进电机连接口
4.3.3 2路继电器：ULN2003 驱动芯片，两个5V 继电器，两个3P 接线端子
4.4 数值传输、存储模型块
4.4.1 2路串行口：SP3232 芯片，SOP16 封装，+3.0v-+5V 作业电压（V），公头串行口座一个，母头串行口座一个，状态指示灯4 个
4.4.2 AT24C02 存储模型块：AT24C02 芯片，SOP8 封装
4.4.3 模仿量写入模型块：0V-5V 写入可调，0R-10K 电阻值可调
4.4.4 串转并模型块：74HC164 芯片，SOP14 封装
4.4.5 并转串模型块：74HC165 芯片,SOP16 封装
4.4.6 SD 卡模型块：标准SD卡卡槽，SPI 控制，4-bit 传输模式
4.4.7 MAX485 模型块：MAX485 芯片，1 组 2P 接线端子输出，1 组插针输出。
4.4.8 红外发射模型块：红外发射二极管
4.4.9 红外接收模型块：HX838 红外一体化接收头
4.4.10 PCF8591 AD/DA 模型块：PCF8591 芯片，4路模仿量写入，1 路模仿量输出，IIC通信。
4.4.11 锁存器模型块：74HC573 锁存芯片，兼容标准CMOS
4.4.12 三八译码器：74LS138 芯片，TTL 电平
4.4.13 核心板拓展连接口：连接口插头座29P 两排，IO 拓展插针 28P 两排
4.5 电源模型块
4.5.1 3V3 电源电子回路：LM1117-3V3 稳压芯片
4.5.2 1V8 电源模型块：LM1117-1V8 稳压芯片
4.5.3 电源引出：GND/5V/3V3/1V8 电源各一组，每组 6 路引出
4.5.4 模型块名称：USB 连接口，mini USB,A 型母头，D+ ，D-
4.5.5 自恢复保险丝：断开电流（A）300ma
4.6 机箱
4.6.1坚固型铝制框体结构，厚实的 ABS 塑料包角，参考外观尺寸 480×360×120mm
4.6.2有70mm×350mm 的零备品备件放置区。
五、的实验项目
5.1基础实验
跑马灯、流水灯实验
彩色流水灯、交通灯实验
红、绿两种颜色显露
电子钟显露、数码管多位显露、74HC595 驱动等实验
1 位数码管显露实验
可以做双色点阵屏显露实验，滚动、静态显露字符、汉字符文号等
LCD1602 液晶屏显露实验，可以显露字符、数字等
LCD12864 液晶屏显露实验，可以显露汉字、字符、数字
OLED 显露实验，可以显露 4 行汉字，可以显露图片
TFT 彩屏图像、文字显露。可以做人机交互界面实验
按键控制、外部中断等实验
矩阵键盘实验，可用作控制、教学实验等
可以用作游戏控制杆、完成单单独按键等功能
音乐播放、报警提醒等
电子表、万年历实验
5.2 传感器实验
温度（℃）测量
光电开关实验
火灾报警、火焰检验测试等实验
测速、电磁检验测试等实验
5.3电器控制实验
直线DC电机调节速度、调向的驱动实验
步进电机调节速度、调向、调角度的驱动实验
继电器控制实验
5.4 数值传输、存储模型块功能
串行口通信，TTL 转 RS-232 实验
外部存储、IIC 总线学习掌控把握
串行转并行实验，可以拓展IO
并行数值转串行的实验
SD 卡的读写、文件系统的学习掌控把握实验。
协作多组 485 模型块，可以实行 485 通讯实验
可以发射不一样载波频率的红外信号
红外接收解码实验
AD/DA 两种变换
8 位数值锁存实验，可以做 CPU 与外围模型块的驱动、缓冲模型块
可以 IO 拓展，学习掌控把握译码实验
5.5 工业组态系统MCGS编程实验
5.6 工业组态系统MCGS在单片机控制中的应用实验
1）步进电机控制实验_总线控制
2）直线DC电机控制实验_总线控制
3）工业顺序控制实验_位控制
4）数值收集实验_总线控制
5）数值收集实验_总线控制
6）数字电压（V）表实验
7）液体混合控制实验
8）交通灯控制实验
5.7工业组态系统和微控制器的连接口编程实验
六、实验箱配备表
|
序号 |
名称 |
说明 |
数量 |
|
1 |
嵌入式单片机实验箱 |
含箱体、电源、STM32核心系统、实验模型块电子回路。 |
1套 |
|
2 |
杜邦排线 |
8芯30cm |
4根 |
|
3 |
杜邦排线 |
5芯30cm |
3根 |
|
4 |
单根杜邦 |
40cm |
10根 |
|
5 |
XH2.54排线 |
5芯12cm |
1根 |
|
6 |
RS232串行口通信线（2、3直通） |
1.5m（下载线） |
1根 |
|
7 |
交流ACAC电源线 |
1.5m |
1根 |
|
8 |
遥控器 |
|
1个 |
|
9 |
RS232串行口通信线（2、3交叉） |
1.5m（配示波器模型块时要的示波器通信线） |
1根 |
|
10 |
配套系统 |
KEIL C 系统和组态系统各一张 |
1套 |
|
11 |
实验指导书 |
|
1本 |
常见问题：
1、如果我要购买嵌入式实训室建设的探讨，是否有安装、培训服务呢？
答：我们的设备如果没有特别注明“不含安装”“裸机价”“出厂”等字样的，都是提供安装、培训服务的。
2、你们的嵌入式实训室建设的探讨是否能开增值税专用发票？
答：可以的，我们是正规企业，并且已经升级到一般纳税人，可以开具增值税专用发票，如果您需要开嵌入式实训室建设的探讨的发票，您需要提供开票资料。
3、你们的嵌入式实训室建设的探讨都是自己生产的吗？都有什么产品资质？
答：我们公司是专业生产教学设备的企业，完全自主生产，并通过了最新版ISO9001认证，拥有多项专利与著作权。
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