嵌入式Android操作系统实践教学的改革.doc

嵌入式Android操作系统实践教学的改革 　　摘要：以ARM为核心的Android操作系统教学体系已成为社会对通信终端开发人才的主要需求。本文通过对Android操作系统课程的主要特点分析，介绍了该课程实践教学环节的具体操作过程，并以工程应用为背景，进行了设计案例分析。 　　关键词：Android操作系统 教学体系 课程改革 　　 以ARM为核心的Android操作系统涉及计算机、电子及自动控制等诸多专业知识，是现代通信终端的主流操作系统。在电气信息类专业引入和强化Android操作系统相关课程，使学生掌握Android操作系统嵌入式系统的设计方法，是十分必要的。 　　一、嵌入式Android操作系统课程特点 　　目前，嵌入式系统教学以ARM为主，而主流的终端操作系统已经由微软的Windows mobile和Linux转移到Android操作系统。其特点主要体现在： 　　1.综合性强。Android操作系统课程要求有一系列前修课程，包括：数字逻辑、计算机组成原理、计算机系统结构、微型计算机原理、接口技术、单片机、C/Java语言程序设计、操作系统等课程。涉及电子、计算机、自动控制等诸多专业知识，专业性强。嵌入式系统是软件、硬件设计的完美结合，可以有效训练学生的综合能力。 　　2.实践性强。嵌入式Android操作系统技术基本特征是以实际应用为主，实践环节是嵌入式系统课程的重要组成部分，学生需要通过大量的实验和实践环节，来加深对嵌入式系统理论知识的理解、掌握和运用。学生对嵌入式知识的深入理解和掌握往往是在亲手连接硬件线路、编程、调试等的实际动手实验的过程中逐步完成的。 　　二、实践教学改革 　　实践教学在嵌入式Android操作系统课程教学中处于非常重要的地位。本文主要结合我们的教学经验介绍嵌入式系统课程实践教学环节的实施过程。我们采取循序渐进、由浅入深，以应用为主的实践教学环节。具体如下： 　　1.课内基本实验。课内基本实验是必修实验，它包含三部分内容：验证性实验、设计性实验、综合性实验。验证性实验是以实验箱为主，配合理论课学习，这部分实验采用理论授课与动手实验相结合的方式。自己动手，实际操作，验证课堂上的理论知识，使学生加深对理论知识的掌握和理解，了解嵌入式Android操作系统集成开发环境、调试工具、测试工具的使用方法，了解嵌入式系统开发手段。设计型实验是针对理论课所学知识，设置设计型实验。在验证理论课所学知识的同时，培养学生动手能力和自主设计能力。实验中，给出实验题目，要求在学生掌握嵌入式微处理器架构、嵌入式微处理器指令系统、外围接口等知识的基础上，自主设计实验方案，包括选择硬件接口，编写实验程序，调试运行，使学生具备在嵌入式平台上对于嵌入式微处理器做汇编语言编程、C语言编程及汇编语言和Java语言混合编程、调试及对外围接口编程、运用的能力，掌握基本的嵌入式系统编程能力。综合性实验是在课程设计中进行的，在验证性实验、设计性实验基础上，课程结束时进行课程设计：给出综合性实验题目，要求学生综合整个课程的知识，利用实验台资源，制订出实验方案，通过设计、调试等各环节，独立完成一个较为复杂的综合性实验项目。通过综合性实验，使学生掌握嵌入式系统的开发流程，对嵌入式系统理论有更深入的理解，并初步具备进行具体应用和综合设计的能力。 　　2.课外开放型实验。课外开放型实验是选修实验。在课内实验基础上，实验室为学生开放，提供课外选修的开放型实验。学生根据老师给定的选题，自由选择感兴趣的题目，自行制订实验方案，设计硬件电路、编程、调试并实现。 　　3.面向应用的创新型课题。有一定基础和开发能力的学生，通过选拔参与教师的横向项目的开发队伍中。培养学生的科研能力和自主创新能力，使学生有机会参与研究型、应用型课题，从而培养学生的科研能力、创新能力和工程实践能力。下面以基于ARM的嵌入式无线监控系统的设计为例介绍具体的实现过程。 　　三、案例分析 　　1.系统设计。开发应用项目的首要工作是根据用户需求，进行系统的总体设计。本设计通过GPRS/GSM网络对现场设备进行远程监控，以实现监控中心对远程设备的状态监测，提供便捷灵活的工作模式。系统采用三星公司的S3C2440嵌入式处理器和Android操作系统。S3C2440使用ARM920T内核，主频是400MHz，除了集成通用的串口控制器、USB控制器、A／D转换器和GPIO等功能之外，还集成了一个摄像头接口（CAMIF），这个接口可用于视频图像采集；集成了液晶显示屏，用于软件交互的软件设计。系统检测外部输入的模拟信号和数字信号，通过GPRS通信单元传送到监控中心，并根据监控中心的指令或预设的指令对输入信号的异常做出反应，通过继电器输出控制声光电等开关或报警。系统在S3C2