序言：作為思想的載體和知識(shí)的探索者，寫作是一種獨(dú)特的藝術(shù)，我們?yōu)槟鷾?zhǔn)備了不同風(fēng)格的5篇物聯(lián)網(wǎng)的嵌入式技術(shù)，期待它們能激發(fā)您的靈感。

篇1

關(guān)鍵詞：導(dǎo)盲；物聯(lián)網(wǎng)；嵌入式；顏色傳感器

盲人由于視覺信息缺失在生活各方面存在諸多困難，導(dǎo)盲杖作為最常見的行動(dòng)輔具功能單一，環(huán)境適應(yīng)性差；而導(dǎo)盲犬訓(xùn)練耗時(shí)，價(jià)格高昂，推廣難度大，所以導(dǎo)盲機(jī)器成為必然選擇。導(dǎo)盲機(jī)器根據(jù)所解決的問題不同分為避障導(dǎo)盲，定位導(dǎo)盲，識(shí)別導(dǎo)盲，學(xué)習(xí)導(dǎo)盲等幾個(gè)類別，并日益向著智能化，復(fù)合化發(fā)展。常見的導(dǎo)盲機(jī)器有四類：電子式行進(jìn)輔具，移動(dòng)式機(jī)器人，穿戴式行進(jìn)輔具和導(dǎo)引式手杖。現(xiàn)有的導(dǎo)盲機(jī)器存在獨(dú)立檢測和處理環(huán)境信息的缺陷，因而硬件成本必然隨著檢測的信息增加而增加，使得功能拓展受限于信息獲取。

物聯(lián)網(wǎng)（The Internet of things）的概念最早由美國麻省理工學(xué)院的Kevin Ash-ton教授在1991年提出，是指使用信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)因其強(qiáng)大的開發(fā)潛力被稱為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮，同時(shí)也被列為我國五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一[1]。本文將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和現(xiàn)有導(dǎo)盲技術(shù)結(jié)合，通過網(wǎng)絡(luò)通信建立對(duì)行動(dòng)的支持，可以在不增加硬件成本的情況下拓展導(dǎo)航定位，天氣預(yù)報(bào)，救援呼叫等功能。

在數(shù)據(jù)采集上，現(xiàn)有導(dǎo)盲機(jī)器只注重對(duì)環(huán)境的空間感知，而缺乏對(duì)顏色信息的反饋。事實(shí)上顏色在物體辨識(shí)、情緒調(diào)節(jié)、社會(huì)交流等方面包含了豐富的信息。本設(shè)計(jì)增加了對(duì)顏色的檢測，體現(xiàn)了對(duì)盲人群體的人文關(guān)懷，增加了盲人對(duì)產(chǎn)品的安全感和依賴感。

導(dǎo)盲機(jī)器大多是基于觸覺和聽覺設(shè)計(jì)的[2]，而手是觸覺最集中和敏感的區(qū)域，故將導(dǎo)盲系統(tǒng)集成到手套上，同時(shí)包含了語音播報(bào)功能，使之兼具良好的信息反饋能力和便攜特征。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1.1 硬件布局

傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)放置于右手手套，鍵盤放置于左手手套或其它方便操作的位置，其余組件集成為一個(gè)掛盒，可以便攜在腰間或其它位置，如圖1。

圖1

1.2 嵌入式CPU

選用SAMSUNG的S3C2440作為控制CPU，輸入設(shè)備包括超聲波傳感器、顏色傳感器、GPS模塊和鍵盤，輸出設(shè)備包括舵機(jī)和耳機(jī)接口，此外還通過SIM300實(shí)現(xiàn)與云端的通信。S3C2440采用最小系統(tǒng)核心板加擴(kuò)展板的雙層構(gòu)架，可配置1GB閃存，128M內(nèi)存。

1.3 電池和電源模塊

選用12V，最大電流1000mA的鋰離子電池作為電源，通過7805穩(wěn)壓芯片將12V電壓轉(zhuǎn)為5V輸出。系統(tǒng)滿電狀態(tài)下可工作4h。

1.4 人機(jī)交互

鍵盤和語音播報(bào)用于人機(jī)交互。按鍵用于下達(dá)指令，語音播報(bào)用于確認(rèn)按鍵命令和用戶獲取信息，對(duì)耳機(jī)的支持保證了對(duì)環(huán)境的最小干擾和對(duì)盲人隱私的有效保護(hù)。本設(shè)計(jì)包含一個(gè)4*4的按鍵模塊和包含左右聲道的3.5mm耳機(jī)接口，為功能選項(xiàng)提供支持。

1.5 超聲測距

超聲波傳感器發(fā)射和接受超聲波，利用發(fā)射時(shí)間和接收時(shí)間的間隔計(jì)算距離[3][4]。本文選用HC-SR04超聲波測距模塊，這款超聲波測距模塊采用一個(gè)超聲波發(fā)生器和一個(gè)超聲波接收器，探測距離為2～450cm，感應(yīng)角度不大于15度，探測精度為0.3cm，工作電壓為5v。我們將三個(gè)超聲波發(fā)射器相互成45度夾角成一線放置（如圖2），實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)上、中、下（垂直方式）或左、中、右（水平方式）三個(gè)方向的距離信息采集。垂直方式是為了幫助盲人實(shí)現(xiàn)等身高度的避障測量，水平方式是為了快速尋找過道和門等穿行環(huán)境。

圖2

舵機(jī)是距離信息的反饋元件。本文使用三個(gè)舵機(jī)將三個(gè)超聲波傳感器的距離信息轉(zhuǎn)換為偏角，舵機(jī)牽動(dòng)遙感機(jī)構(gòu)，將偏角轉(zhuǎn)換為觸鈕的伸縮長度，從而將真實(shí)距離縮放到手指可感受的范圍。與傳統(tǒng)的避障檢測相比，這種方式能提供連續(xù)的距離信息。考慮到傳感器的特性和盲人生活的實(shí)際，把距離檢測范圍定為4米以內(nèi)。

1.6 顏色識(shí)別

本文選用TCS230顏色傳感器。TCS230是TAOS公司推出的可編程彩色光到頻率的轉(zhuǎn)換器，它把可配置的硅光電二極管與電流頻率轉(zhuǎn)換器集成在一個(gè)單一的CMOS電路上，同時(shí)在單一芯片上集成了RGB三種濾光器。

顏色名詞是一個(gè)離散的概念，如紅、藍(lán)、淺藍(lán)等。TCS230采集到物體的RGB數(shù)值后，再歸并為常見的七種顏色信息，通過語音播報(bào)反饋。顏色傳感器有兩種使用方式，一種是配合標(biāo)準(zhǔn)顏色標(biāo)簽，將顏色標(biāo)簽貼在固定的位置，作為顏色開關(guān)，用于系列物體的快速檢索；另一種是自由檢測生活中各種常見物體的顏色，得到粗略的顏色信息。

顏色傳感器在檢測顏色的時(shí)候需要采用高亮白色LED燈反射光。我們?cè)谑痔妆巢吭O(shè)計(jì)了顏色傳感器的開關(guān)，平時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)，在需要使用的時(shí)候打開開關(guān)，保證了省電和對(duì)環(huán)境的最小影響。

1.7 導(dǎo)航定位

本文使用NEO-6M GPS模塊，實(shí)現(xiàn)自身的定位。為實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航功能，每10s將自身的位置信息和預(yù)置的目標(biāo)點(diǎn)位置信息通過SIM300模塊以短信形式上傳到云端，再把云端導(dǎo)航軟件處理得到的信息以短信形式接收，轉(zhuǎn)換為語音播報(bào)信息反饋給用戶，指示是否前進(jìn)或轉(zhuǎn)向。

其它網(wǎng)絡(luò)功能包括報(bào)時(shí)、天氣預(yù)報(bào)和報(bào)警等，基本實(shí)現(xiàn)也是通過SIM300模塊把特定的信息發(fā)送到云端，由云端進(jìn)行處理，再接收返回的信息。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1 嵌入式應(yīng)用程序

嵌入式系統(tǒng)中的程序使用多線程并發(fā)執(zhí)行，主線程循環(huán)檢測按鍵狀態(tài)，捕獲按鍵命令后創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的子線程。

超聲測距線程中，三個(gè)超聲傳感器分時(shí)檢測距離信息并輸出到舵機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，避免了超聲波的相互干擾。因?yàn)槌晜鞲衅靼l(fā)射錐形波，在復(fù)雜環(huán)境中會(huì)有明顯的自擾，導(dǎo)致反饋的信息振蕩。為解決這個(gè)問題，使用距離平均值算法和濾波算法，程序流程如圖3。

顏色識(shí)別線程中，將讀取到的RGB數(shù)值轉(zhuǎn)化到HSV顏色空間，再利用H變量進(jìn)行顏色判斷，判斷結(jié)果以語音播報(bào)的形式進(jìn)行反饋。

2.2 系統(tǒng)云端

系統(tǒng)云端包括短信收發(fā)終端、數(shù)據(jù)庫和互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)，短信收發(fā)終端將接收到的信息傳給互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，再發(fā)送返回的信息；數(shù)據(jù)庫對(duì)導(dǎo)盲手套的注冊(cè)信息進(jìn)行管理，如圖4所示。

圖4

3 結(jié)束語

試驗(yàn)證明，該設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)預(yù)想的導(dǎo)盲功能。目前該設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)功能有限，但是其基于物聯(lián)網(wǎng)的開發(fā)前景廣闊，這也有待于盲人網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]劉強(qiáng)，崔莉，陳海明.物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)科學(xué)， 2010，37（6）：1-4.

[2]張瑩.基于嵌入式技術(shù)的導(dǎo)盲機(jī)器人設(shè)計(jì)[D].浙江工業(yè)大學(xué)：張瑩，2011.

篇2

[關(guān)鍵詞]物聯(lián)網(wǎng)；嵌入式系統(tǒng)；

中圖分類號(hào)：C94 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2013）33-0143-01

一、物聯(lián)網(wǎng)與嵌入式的定義與主要技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)是一門融合多門學(xué)科的技術(shù)，通過信息傳感設(shè)備，按照設(shè)定的通信協(xié)議，為網(wǎng)絡(luò)中的物體建立連接，物體之間能夠進(jìn)行信息交換和通信，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的智能化識(shí)別、定位、監(jiān)控和管理等目標(biāo)。物聯(lián)網(wǎng)的主要關(guān)鍵技術(shù)是傳感器技術(shù)、RFID、人工智能技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)四種技術(shù)。

嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)與各行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合后的產(chǎn)物。根據(jù)不同的應(yīng)用，嵌入式系統(tǒng)也會(huì)用到許多其他的技術(shù)，如通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、智能信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等。

從兩者的定義來看，物聯(lián)網(wǎng)強(qiáng)調(diào)的是物聯(lián)網(wǎng)中設(shè)備具有感知、計(jì)算、執(zhí)行、協(xié)同工作和通信能力及能提供的服務(wù)； 嵌入式系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)的是嵌入到宿主對(duì)象的專用計(jì)算系統(tǒng)，其功能或能提供的服務(wù)也比較單一。嵌入式系統(tǒng)具有的功能是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的功能的一個(gè)子集，但是它們之間的差異將越來越小。簡單的嵌入式系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)定義中的設(shè)備或者物有較大的區(qū)別，具有的功能不如物聯(lián)網(wǎng)中的設(shè)備或者物，但是隨著嵌入式系統(tǒng)不斷發(fā)展，目前出現(xiàn)的一些復(fù)雜嵌入式系統(tǒng)（如智能移動(dòng)電話）基本上達(dá)到了物聯(lián)網(wǎng)的定義中設(shè)備或物的要求。

在技術(shù)角度上，嵌入式技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展中始終處于核心、基礎(chǔ)的地位。嵌入式系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)應(yīng)用的一種最直接最有效的形式，只有把計(jì)算機(jī)嵌入到物體中去，物體才有大腦，它才具備思考、智能的能力；要想實(shí)現(xiàn)物與物互聯(lián)、人機(jī)互聯(lián)，必須賦予物體嵌入式CPU的智能部件為前提；從專業(yè)角度講，物聯(lián)網(wǎng)是嵌入式智能終端的網(wǎng)絡(luò)化形式，或者是智能化的形式。

二、嵌入式在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)與嵌入式系統(tǒng)都是多學(xué)科相互融合的綜合性應(yīng)用技術(shù)，而且物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)傳感器技術(shù)、RFID、人工智能技術(shù)主要是由嵌入式系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

1）嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)傳感器技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)首先要對(duì)客觀的事物信息的采集，所以需要傳感器實(shí)現(xiàn)。嵌入式智能傳感器是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支柱，也正是嵌入式技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，它是一種帶嵌入式微處理器的傳感器，是將嵌入式微處理器、智能理論和傳感器相結(jié)合而成的產(chǎn)物，具有檢測、計(jì)算、判斷、網(wǎng)絡(luò)、通信和信息處理等功能。嵌入式智能傳感器最重要的是它具有數(shù)據(jù)通信功能，能與互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、2G＼3G 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，能與現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)全球監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

2）嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)RFID技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)中采集完信息之后，需要對(duì)信息進(jìn)行識(shí)別，嵌入式RFID主要實(shí)現(xiàn)的該技術(shù)，把RFID讀寫器嵌入在物體中，使得該物體具有RFID讀寫功能。嵌入式RFID還被廣泛應(yīng)用于交通控制、工業(yè)監(jiān)測、安全防偽等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域；嵌入式RFID在自動(dòng)識(shí)別、物品物流管理得到了廣闊的應(yīng)用前景。

3）嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)人工智能技術(shù)

信息使用RFID技術(shù)能夠識(shí)別、區(qū)分，然后就要對(duì)信息進(jìn)行處理，人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)了信息的處理。嵌入式智能技術(shù)能夠大大提高信息處理的速度，使得事物的處理具備根據(jù)外部環(huán)境的變化具有反應(yīng)的能力。

三、嵌入式與物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展

嵌入式需要發(fā)展也離不開物聯(lián)網(wǎng)，所以說物聯(lián)網(wǎng)為嵌入式提供一個(gè)廣闊平臺(tái)，嵌入式擴(kuò)展了物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用范圍，推動(dòng)了發(fā)展進(jìn)步。在應(yīng)用領(lǐng)域方面它們幾乎是相同的，當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)涉足的領(lǐng)域，嵌入式系統(tǒng)都已經(jīng)在其中被使用了。綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)與嵌入式系統(tǒng)關(guān)系非常緊密，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展離不開嵌入式系統(tǒng)的支持，而物聯(lián)網(wǎng)又給嵌入式系統(tǒng)帶來了新的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)。目前嵌入式突出的問題是兩個(gè)方面：嵌入式數(shù)據(jù)庫應(yīng)用和嵌入式網(wǎng)絡(luò)安全問題，也是物聯(lián)網(wǎng)的最為關(guān)注，構(gòu)建嵌入式系統(tǒng)的安全性和數(shù)據(jù)庫已成為物聯(lián)網(wǎng)在使用中考慮的重要因素。

總結(jié)：

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展引領(lǐng)一次新的信息革命，在未來的生活中將占有重要的地位，而在技術(shù)角度上嵌入式是物聯(lián)網(wǎng)核心，所以物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與嵌入式系統(tǒng)息息相關(guān)，甚至主導(dǎo)著物聯(lián)網(wǎng)的未來發(fā)展，所以一定對(duì)嵌入式的研究要加大力度。

參考文獻(xiàn)

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課題信息：黑龍江省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目

篇3

【關(guān)鍵詞】嵌入式系統(tǒng);物聯(lián)網(wǎng);智能監(jiān)測

嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)者更多的將精力放在嵌入式系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)上，使系統(tǒng)變得更靈活。筆者認(rèn)為，通過利用抽象的ADL體系結(jié)構(gòu)描述語言對(duì)嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以應(yīng)用于更多的硬件之中。總的來說，對(duì)抽象級(jí)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的探討不僅是為了提高嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)效率，也為物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的實(shí)際作用起到了較大的支持效果。

一、嵌入式系統(tǒng)概述

嵌入式系統(tǒng)問世已經(jīng)有一段時(shí)間了，其協(xié)議也逐漸變得更加穩(wěn)定和通用。就目前來看，市場上基于嵌入式系統(tǒng)的產(chǎn)品在逐漸增多，再加上隨著幾個(gè)大型企業(yè)的推進(jìn)和改革讓很多芯片和模塊的發(fā)展逐漸走向穩(wěn)定的道路。所以嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境主要是依托于執(zhí)行特定任務(wù)的系統(tǒng)芯片之中。由于嵌入式系統(tǒng)在開發(fā)中具有相當(dāng)?shù)碾y度，所以ADL體系結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)語言多應(yīng)用于抽象級(jí)嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)。

基于ADL體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的語言和設(shè)計(jì)方法。ADL體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用在很多軟件系統(tǒng)的開發(fā)之中，從目前的情況來看，我國對(duì)硬件體系結(jié)構(gòu)的研究主要停留在非形式化的基礎(chǔ)之上。很大程度上依賴于硬件設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)。在目前的硬件開發(fā)中，很難描述不同組成部件之間的組合關(guān)系，導(dǎo)致開發(fā)人員對(duì)硬件的實(shí)際結(jié)構(gòu)難以理解或難以形式化分析。而從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，基于結(jié)構(gòu)的硬件研發(fā)手段又是目前主要的應(yīng)用手段，所以在實(shí)現(xiàn)實(shí)際結(jié)構(gòu)之前應(yīng)該進(jìn)行虛擬化的模擬，這也就是抽象級(jí)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的核心理念。從這個(gè)角度來說，抽象級(jí)嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)測管理具有相當(dāng)重要的作用。

二、物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)與安全性分析

物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。所以，物聯(lián)網(wǎng)的核心仍是互聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)作為新興的理念來說，主要是為了建立商品之間的信息交換網(wǎng)絡(luò)。目前來看，這項(xiàng)技術(shù)的工程很大，需要逐步研究實(shí)現(xiàn)。物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)過程也會(huì)逐步擴(kuò)大，并對(duì)安全保護(hù)方面采取更先進(jìn)的技術(shù)。下面筆者就從物聯(lián)網(wǎng)面臨的具體安全問題出發(fā)，對(duì)安全性進(jìn)行具體的論述。

1.數(shù)據(jù)遭受攻擊的具體影響。

第一，數(shù)據(jù)偽造是數(shù)據(jù)攻擊的常見情況，攻擊者利用偽造的讀寫器記錄標(biāo)簽，讓數(shù)據(jù)被中途攔截，然后攻擊者利用偽造的數(shù)據(jù)發(fā)送出去，達(dá)到數(shù)據(jù)攻擊的目的。

第二，重傳攻擊也是物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)常遇見的問題之一。攻擊者通過中途攔截而將有效信號(hào)在RFID系統(tǒng)中進(jìn)行重傳而對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行另一種攻擊。

第三，對(duì)數(shù)據(jù)的追蹤，對(duì)數(shù)據(jù)的追蹤一般不同于前兩種攻擊，追蹤一般會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)的發(fā)起地以及接受地進(jìn)行判斷，更多的是進(jìn)行對(duì)數(shù)據(jù)路徑的攻擊。

2.物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)的安全問題對(duì)比。

物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)本身對(duì)安全性的要求是很高的，但是RFID技術(shù)并沒有低廉的安全技術(shù)方案，RFID技術(shù)隨安全性能的升高而經(jīng)濟(jì)投入越大，也就是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展緩慢的原因之一。如何降低RFID安全成本是物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)的主要發(fā)展方向。

同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)作為一個(gè)設(shè)備較多、網(wǎng)絡(luò)較復(fù)雜的綜合性網(wǎng)絡(luò)來說，其發(fā)展過程經(jīng)歷著不同層面的技術(shù)革新。如果不能讓各項(xiàng)技術(shù)相互連通，則會(huì)造成整個(gè)商業(yè)模式無法正常運(yùn)行，因此，推動(dòng)建立安全性物聯(lián)網(wǎng)是現(xiàn)代電子商務(wù)發(fā)展的主要方向之一。

3.物聯(lián)網(wǎng)中的信息安全意識(shí)。

物聯(lián)網(wǎng)中的物與物和物與人之間的互聯(lián)，需要大量的信息交換和信息傳輸。信息的交換與信息傳輸又離不開信息的存儲(chǔ)。所以綜合來看，比起傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，物聯(lián)網(wǎng)對(duì)信息安全的要求更高，所以物聯(lián)網(wǎng)中的信息安全意識(shí)也就更突出，要將信息安全建設(shè)放在物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的首位，利用合適的管理平臺(tái)，和完善的商業(yè)模式構(gòu)建出新技術(shù)下的物聯(lián)網(wǎng)。并利用新技術(shù)型的物聯(lián)網(wǎng)打開市場，推動(dòng)電子商務(wù)行業(yè)的發(fā)展。

三、基于嵌入式系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

由于物聯(lián)網(wǎng)是通過RFID、紅外線、全球定位等技術(shù)共同按約定協(xié)議將物品與互聯(lián)網(wǎng)連接的技術(shù)手段，所以對(duì)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也具有相當(dāng)?shù)碾y度。嵌入式系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)檢測系統(tǒng)中的應(yīng)用主要是對(duì)檢測系統(tǒng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)的管理以及對(duì)系統(tǒng)方案的設(shè)定。下面筆者就根據(jù)這兩點(diǎn)對(duì)基于嵌入式系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行深入的研究和論述。

1.智能監(jiān)測系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

本文主要研究的內(nèi)容是嵌入式監(jiān)測系統(tǒng)，所以需要基于嵌入式監(jiān)測系統(tǒng)的管理模式進(jìn)行外設(shè)模塊的建立。

首先，對(duì)USB攝像頭模塊的應(yīng)用，根據(jù)圖像采集的需要對(duì)USB攝像頭的芯片以及圖片處理器進(jìn)行選擇，嵌入式系統(tǒng)可以自動(dòng)識(shí)別USB攝像頭設(shè)備并予以應(yīng)用。

其次，GPRS無線傳輸模塊。無線傳輸功能的實(shí)現(xiàn)對(duì)嵌入式監(jiān)測系統(tǒng)的改善較大，一般選用西門子和摩托羅拉GPRS產(chǎn)品的情況較多。再次，RFID模塊，這個(gè)系統(tǒng)主要確定物品的具體身份，是物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的核心內(nèi)容。

最后，LCD顯示屏。對(duì)顯示屏的使用是控制物品各項(xiàng)參數(shù)的必要方法。通過對(duì)監(jiān)測系統(tǒng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)加以設(shè)計(jì)和完善能為嵌入式監(jiān)測系統(tǒng)的正常使用提供保障。

2.對(duì)系統(tǒng)具體方案的設(shè)定。

抽象級(jí)嵌入式系統(tǒng)由于其技術(shù)特點(diǎn)決定，是最適合工業(yè)以及工程遠(yuǎn)程操控。這是因?yàn)楣I(yè)生產(chǎn)設(shè)備的遠(yuǎn)程操控比較簡單，傳輸數(shù)據(jù)較少，而且對(duì)系統(tǒng)的通信技術(shù)性價(jià)比的要求較高。所以嵌入式系統(tǒng)正是工業(yè)設(shè)備遠(yuǎn)程操控的最佳選擇。所以在實(shí)際過程中，嵌入式系統(tǒng)的監(jiān)測主要包括：RFID對(duì)物品的身份監(jiān)測、數(shù)據(jù)庫的信號(hào)變化、記錄時(shí)間，重量地點(diǎn)等內(nèi)容、判斷是否正常、控制報(bào)警系統(tǒng)、對(duì)冗余數(shù)據(jù)進(jìn)行清零或存儲(chǔ)。

在嵌入式監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，如果需要對(duì)代碼層進(jìn)行修改，則只需要修改頂層的有關(guān)參數(shù)即可。利用XML代碼的靈活，保證了模板文件對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)比較正確，也能保證整個(gè)設(shè)計(jì)的正確性和可靠性。

四、結(jié)語

總的來說，對(duì)嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用主要是為了避免傳統(tǒng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法中存在大規(guī)模系統(tǒng)設(shè)計(jì)適應(yīng)度不足的問題。也就是說，嵌入式系統(tǒng)能夠更方便快捷的管理和監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。所以在本文中，筆者通過研究認(rèn)為，利用嵌入式系統(tǒng)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行建立和管理可以在一定程度上減少物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)的安全成本，也能增強(qiáng)云計(jì)算數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的安全性。

參考文獻(xiàn)

[1]劉秀菊.基于嵌入式系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)的智能監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)測量與控制，2012，20（9）：2375-2377，2388.

篇4

1.物聯(lián)網(wǎng)背景下的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)課程

1.1物聯(lián)網(wǎng)的概念

物聯(lián)網(wǎng)的概念始于20世紀(jì)90年代末期。當(dāng)時(shí)的物聯(lián)網(wǎng)，主要是針對(duì)物與物、人與人之間的互聯(lián)互通，提供技術(shù)支持。這個(gè)新型的概念和技術(shù)出現(xiàn)后得到了理論和工業(yè)界的充分關(guān)注。

1.2嵌入式系統(tǒng)的理論教學(xué)內(nèi)容

嵌入式理論教學(xué)內(nèi)容主要包括ARMffC：入式微處理器、嵌入式操作系統(tǒng)、應(yīng)用和前沿發(fā)展等內(nèi)容。以嵌入式開發(fā)技術(shù)掌握為教學(xué)目的。具體的授課內(nèi)容包括；系統(tǒng)概述、微處理器的原理；實(shí)用操作、移植交叉開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)在嵌入式系統(tǒng)教學(xué)中的應(yīng)用等。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用背景下的嵌入式課程體系框架如圖1所示。

2.物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)概述

2.1理論結(jié)合實(shí)踐

物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)采用的是層次化的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，包含基礎(chǔ)知識(shí)、動(dòng)手能力、創(chuàng)造性思維等等。例如，嵌入式實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺(tái)上，主流的串行接口和以太網(wǎng)接口，GPS全球定位系統(tǒng)模塊，總線接口等等。這些接口和物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用背景是通過層次化的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)展開的。內(nèi)部包含了實(shí)驗(yàn)的要求和實(shí)踐階段的不同設(shè)置，整體層次的設(shè)計(jì)從淺顯到深入，實(shí)驗(yàn)層次不同，對(duì)應(yīng)的組織形式也不同。例如基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)的目的用于熟悉物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)驗(yàn)層次的循序漸進(jìn)，為了實(shí)踐的開發(fā)和設(shè)計(jì)打下了基礎(chǔ)。而綜合性的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐是為了提高物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用能力。

2.2實(shí)踐與合作相結(jié)合

在物聯(lián)網(wǎng)中間層的嵌入式網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)中，根據(jù)模塊接口的采集，終端的經(jīng)緯度信息得到無線數(shù)據(jù)手法模塊中的傳感器的溫度和日照等的環(huán)境信息，通過ARM處理器打包成UDP數(shù)據(jù)包，將之通過以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口傳送到基站的服務(wù)器中。

整個(gè)流程為，從以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行接入，將數(shù)據(jù)傳送到嵌入式處理器，通過GPs模塊接口進(jìn)行無線數(shù)據(jù)的收發(fā)，再傳送到嵌入式處理器中，最后到達(dá)外部存儲(chǔ)器。

在物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)支持下，學(xué)校組織學(xué)生成立了第二課堂，組成了以物聯(lián)網(wǎng)為主題的學(xué)習(xí)小組，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行模擬實(shí)踐和開發(fā)。例如GPS數(shù)據(jù)采集和處理的課題小組，要對(duì)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的移植、多任務(wù)的GPS模塊的接口數(shù)據(jù)進(jìn)行打包，UDP數(shù)據(jù)包發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)等眾多內(nèi)容進(jìn)行實(shí)踐。在團(tuán)結(jié)合作中，興趣小組的同學(xué)各自有分工合作，最終實(shí)現(xiàn)了將終端傳感器傳送了了基站的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。

3.嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的現(xiàn)狀

堅(jiān)持對(duì)嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)的創(chuàng)新進(jìn)行探索，包括課程設(shè)置、基礎(chǔ)知識(shí)的傳授、教學(xué)軟硬件平臺(tái)的搭設(shè)、實(shí)踐教學(xué)的組織等等。目前在教學(xué)中存在以下特點(diǎn)。

在嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)中，課程定位的方向以及應(yīng)用不同。有的院校側(cè)重于底層和系統(tǒng)文件的構(gòu)建，有的院校側(cè)重于應(yīng)用以及軟件的開發(fā)。

在嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的課程中，由于院校課程定位的不同，因此在課程設(shè)置上也有所不同，有的偏重于硬件的設(shè)計(jì)，有的以電路設(shè)計(jì)為主，有的偏重語言程序的設(shè)計(jì)。

在嵌入式教學(xué)的學(xué)時(shí)分配上，有的院校側(cè)重于課程的要求，有的院校側(cè)重專業(yè)的核心課程，有的院校側(cè)重專業(yè)的通識(shí)課程設(shè)置，有的院校將其作為輔修課程，因此在學(xué)時(shí)的安排上各有不同。

在教學(xué)內(nèi)容上。嵌入式系統(tǒng)課程中理論和概念較多，因此學(xué)生容易感到枯燥，對(duì)于知識(shí)體系的架構(gòu)來說，積極性不高會(huì)導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果不佳，同時(shí)嵌入式教學(xué)平臺(tái)目前的種類偏多，但是配套的操作系統(tǒng)卻沒有跟上。

嵌入式教學(xué)體系具有若干缺點(diǎn)，首先，在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，教師的主導(dǎo)性地位過強(qiáng)，教師只會(huì)將教材中的章節(jié)進(jìn)行講解。但是基礎(chǔ)理論往往于實(shí)踐脫鉤，使得理實(shí)一體化難以實(shí)現(xiàn)。有限的課程中，教學(xué)內(nèi)容多用于理論學(xué)習(xí)，能夠強(qiáng)化學(xué)生實(shí)踐能力的實(shí)踐課程較少。

嵌入式系統(tǒng)教學(xué)中以網(wǎng)路協(xié)議棧、文件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、媒體壓縮和解壓縮系統(tǒng)等等的數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)眾多，但是真正能夠以為學(xué)生提高學(xué)習(xí)成效，加強(qiáng)軟件基礎(chǔ)為目標(biāo)的課程設(shè)置不多。

4.基于物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)架構(gòu)

當(dāng)前，高等院校的教育體系中，對(duì)教學(xué)項(xiàng)目進(jìn)行構(gòu)建，對(duì)教學(xué)課程進(jìn)行設(shè)置，往往是圍繞著工程能力的培養(yǎng)展開的。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展背景下，嵌入式系統(tǒng)的課程教學(xué)體系必須也有相應(yīng)的調(diào)整，才能應(yīng)對(duì)當(dāng)今時(shí)代和社會(huì)發(fā)展的需要。

企業(yè)的生產(chǎn)過程以及實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值，是教學(xué)內(nèi)容在選擇上參照的依據(jù)。高等院校培育的學(xué)生，必須要獲取實(shí)踐機(jī)會(huì)，提升決策和實(shí)施的能力，并且能夠制定物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃，培養(yǎng)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目的u估能力。

嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的知識(shí)點(diǎn)一般較為碎片化，通過學(xué)校與企業(yè)合作的形式，將這些碎片加以重組。例如，在物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的要求下，教學(xué)項(xiàng)目設(shè)立了一個(gè)以某企業(yè)的產(chǎn)品為主項(xiàng)目的子項(xiàng)目，在子項(xiàng)目中將任務(wù)具體化，分解到每個(gè)學(xué)生身上，學(xué)生參與到項(xiàng)目中，成為教學(xué)的主體，在真實(shí)的企業(yè)生產(chǎn)情景下，感受到物聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)的氛圍以及學(xué)習(xí)內(nèi)容。

項(xiàng)目啟動(dòng)后，課程被分解為小組學(xué)習(xí)的模式，學(xué)生擔(dān)任項(xiàng)目中的角色，大約4～5個(gè)學(xué)生分為一個(gè)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)。項(xiàng)目中，學(xué)生成為企業(yè)員工，擔(dān)任開發(fā)程序中的角色。在實(shí)習(xí)中，學(xué)生的角色可以進(jìn)行輪轉(zhuǎn)和互換，以便于課程結(jié)束后，學(xué)生能夠?qū)?xiàng)目的全部流程有深刻認(rèn)識(shí)。

在項(xiàng)目進(jìn)行過程中，學(xué)生的實(shí)際能力表現(xiàn)都是項(xiàng)目考核和評(píng)價(jià)的內(nèi)容。每個(gè)學(xué)生在團(tuán)隊(duì)中的表現(xiàn)以及工作成果都被記錄下來作為將來接受課程評(píng)價(jià)的依據(jù)，學(xué)生的能力也通過項(xiàng)目的開展不斷提高，為將來進(jìn)入社會(huì)成為工作崗位的中堅(jiān)力量打下了牢固的基礎(chǔ)。

在具體的項(xiàng)目教學(xué)中，學(xué)生以開發(fā)成員的身份進(jìn)入項(xiàng)目小組中，根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目設(shè)計(jì)目標(biāo)研究項(xiàng)目任務(wù)書，進(jìn)行項(xiàng)目的需求分析、項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)和系統(tǒng)測試。

以具體的項(xiàng)目內(nèi)容為例，實(shí)踐項(xiàng)目要求通過嵌入式uNux系統(tǒng)，進(jìn)行各個(gè)計(jì)算機(jī)流程的操作，包括系統(tǒng)裁剪、電機(jī)控制、驅(qū)動(dòng)文件加載、交叉下移，平臺(tái)嵌入式編譯等等。在模塊化教學(xué)的情景下，學(xué)生可以學(xué)習(xí)如何設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和接口，在理實(shí)一體化的模式下將項(xiàng)目軟硬件系統(tǒng)通過設(shè)計(jì)和編碼進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

在項(xiàng)目完成之后，教師、企業(yè)、學(xué)校組成專門的評(píng)價(jià)小組，對(duì)照工作任務(wù)要求，逐項(xiàng)檢查項(xiàng)目完成情況。對(duì)不足的部分要求學(xué)生進(jìn)行分析和修改，并要求項(xiàng)目小組內(nèi)的同學(xué)和不同小組的同學(xué)開展互相評(píng)價(jià)、總結(jié)，以綜合的考評(píng)成績作為對(duì)學(xué)生的考核結(jié)論。

篇5

關(guān)鍵詞：嵌入式；構(gòu)建主義；拋錨式教學(xué)方法；物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用；雙主動(dòng)

1 建構(gòu)主義教學(xué)理論

近年來，嵌入式技術(shù)和嵌入式產(chǎn)品已經(jīng)滲透到各個(gè)領(lǐng)域，如信息家電、通信設(shè)備、工業(yè)控制等，社會(huì)需要大量掌握嵌入式技術(shù)的人才，因此，越來越多的高校開設(shè)了嵌入式相關(guān)課程。嵌入式系統(tǒng)是一種軟硬件結(jié)合的技術(shù)，與產(chǎn)品和市場有緊密的聯(lián)系，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性和應(yīng)用性。在教學(xué)中，教師普遍認(rèn)為該課程難教，學(xué)生學(xué)習(xí)起來也很吃力，難以深入掌握相關(guān)知識(shí)，教學(xué)效果不理想，因此，筆者主張以建構(gòu)主義理論為基礎(chǔ)，探索新的教學(xué)模式。

建構(gòu)主義觀點(diǎn)是由瑞士心理學(xué)家讓·皮亞杰于1966年提出的，他創(chuàng)立的學(xué)派被稱為“皮亞杰派”，是認(rèn)知發(fā)展領(lǐng)域中最有影響的學(xué)派。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論包括以下3個(gè)基本觀點(diǎn)。

1.1 學(xué)習(xí)是一種過程

學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)新知識(shí)時(shí)，不是通過傳授獲得知識(shí)，而是通過他對(duì)知識(shí)的經(jīng)驗(yàn)解釋，將知識(shí)轉(zhuǎn)變成了自己的東西，即知識(shí)和技能的獲得，是學(xué)習(xí)者與外部環(huán)境交互作用的結(jié)果，而不是教師單向灌輸?shù)慕Y(jié)果。

1.2 學(xué)習(xí)是協(xié)商活動(dòng)的過程

學(xué)習(xí)不是單向的接受過程，教師不但肩負(fù)著“傳”的使命，更肩負(fù)著調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)者積極性的使命。教師要分析學(xué)習(xí)者的知識(shí)結(jié)構(gòu)，找到合適的切入點(diǎn)，才能確保新知識(shí)單元被建構(gòu)到原有知識(shí)結(jié)構(gòu)中，形成一個(gè)新的結(jié)構(gòu)。然而，不同的學(xué)習(xí)者知識(shí)結(jié)構(gòu)不一樣，對(duì)知識(shí)的理解不一樣，從而導(dǎo)致學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果不一樣。因此只有通過“協(xié)商”和磨合，才可能達(dá)成共識(shí)。

1.3 學(xué)習(xí)是一種真實(shí)情境的體驗(yàn)

學(xué)習(xí)的目的是讓學(xué)習(xí)者真正使用所學(xué)的知識(shí)來解決問題。“懂了”只是第一步，“會(huì)用”才是更關(guān)鍵的，會(huì)用才證明真正學(xué)會(huì)了。只有在真實(shí)情境中，才能使學(xué)習(xí)變得更有效，因?yàn)閷W(xué)習(xí)者可以在真實(shí)情境中解決實(shí)際問題。

分析以上3個(gè)基本觀點(diǎn)可知，建構(gòu)主義教學(xué)理論應(yīng)該以學(xué)生為中心，在整個(gè)教學(xué)過程中教師是組織者、指導(dǎo)者、幫助者和促進(jìn)者，利用情境、協(xié)商等學(xué)習(xí)環(huán)境要素充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性、積極性和首創(chuàng)精神，最終達(dá)到使學(xué)生有效實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)前所學(xué)知識(shí)的理解和應(yīng)用。可見，在建構(gòu)主義教學(xué)理論下，教師和學(xué)生的角色、作用與傳統(tǒng)教學(xué)相比已經(jīng)發(fā)生了很大的變化，而這種變化必將給嵌入式課程的教學(xué)注入新鮮力量，為改善教學(xué)效果開辟了新的途徑。

2 物聯(lián)網(wǎng)與嵌入式技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)的概念于1999年提出。根據(jù)2005年國際電信聯(lián)盟（ITU）的定義，物聯(lián)網(wǎng)主要解決物到物（Thing to Thing，T2T）、人到物（Human to Thing，H2T）、人到人（HumantoHuman，H2H）之間的互聯(lián)。物聯(lián)網(wǎng)這一高度交叉的新興前沿領(lǐng)域在國際上備受關(guān)注，美國IBM公司基于物聯(lián)網(wǎng)提出“智慧的地球”概念；中國科學(xué)院早在物聯(lián)網(wǎng)概念誕生之初就啟動(dòng)了傳感網(wǎng)研究；2009年，無錫物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究院成立，考察時(shí)提出“感知中國”的概念。

在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中有3項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，即傳感器技術(shù)、RFID（射頻識(shí)別）技術(shù)、嵌入式技術(shù)。把物聯(lián)網(wǎng)用人體做一個(gè)簡單比喻，傳感器相當(dāng)于人的眼睛、鼻子、皮膚等感官，網(wǎng)絡(luò)就是神經(jīng)系統(tǒng)用來傳遞信息，嵌入式技術(shù)則是人的大腦，在接收到信息后要進(jìn)行分類處理；物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展為嵌入式技術(shù)的發(fā)展提供了新的應(yīng)用領(lǐng)域。因此，嵌入式課程的教學(xué)內(nèi)容安排要面向物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用。

3 雙主動(dòng)教學(xué)模式

3.1 理論教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)

在建構(gòu)主義的教學(xué)理論下，目前已開發(fā)的比較成熟的教學(xué)方法主要有：支架式教學(xué)法、拋錨式教學(xué)法和隨機(jī)進(jìn)入教學(xué)法。筆者主張采用拋錨式教學(xué)方法進(jìn)行課程理論環(huán)節(jié)的教學(xué)。拋錨式教學(xué)也稱“實(shí)例式教學(xué)”或“基于問題的教學(xué)”，它要求在教學(xué)過程中，依據(jù)教學(xué)內(nèi)容、對(duì)象和方式，確定錨點(diǎn)，即選取有感染力的真實(shí)問題，通過拋錨引導(dǎo)出講授的知識(shí)，設(shè)計(jì)出問題來指導(dǎo)教學(xué)。所謂的“拋錨”就是教師通過選取有感染力的真實(shí)問題創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，以確定教學(xué)內(nèi)容用，“拋錨”是否成功，取決于教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)能否激起學(xué)生的積極性。由此可以看出，“拋錨式”教學(xué)方法的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)。下面筆者針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，分析嵌入式課程的理論教學(xué)內(nèi)容，然后給出創(chuàng)設(shè)的教學(xué)情境。

3.1.1 教學(xué)內(nèi)容安排

嵌入式理論教學(xué)目的是掌握嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)，為物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，而嵌入式軟件是物聯(lián)網(wǎng)的重要的核心技術(shù)之一，它的發(fā)展促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)的工程應(yīng)用，因此，為了更好地應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)，嵌入式課程安排6個(gè)知識(shí)單元的教學(xué)，具體內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面。

第1知識(shí)單元：嵌入式系統(tǒng)緒論。掌握嵌入式系統(tǒng)定義、特點(diǎn)，了解嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢、特點(diǎn)，理解嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程。

第2知識(shí)單元：ARM體系結(jié)構(gòu)。掌握ARM9結(jié)構(gòu)，了解ARM9的指令集、工作模式，理解ARM9儲(chǔ)器格式、存儲(chǔ)器映射I/O結(jié)構(gòu)、ARM異常，掌握ARM9的尋址和加載/存儲(chǔ)指令、算術(shù)和邏輯指令、比較指令、分支指令、軟件中斷指令。

第3知識(shí)單元：嵌入式系統(tǒng)的接口設(shè)計(jì)。掌握接口的控制方式、存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)、引腳連接模塊應(yīng)用、GPIO接口設(shè)計(jì)，了解中斷的分類、中斷源，掌握中斷設(shè)計(jì)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器接口設(shè)計(jì)、串行口設(shè)計(jì)、人機(jī)接口設(shè)計(jì)。

第4知識(shí)單元：嵌入式系統(tǒng)的軟件平臺(tái)構(gòu)建。了解嵌入式系統(tǒng)軟件平臺(tái)的發(fā)展、典型嵌入式操作系統(tǒng)，理解嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)的特點(diǎn)，掌握UC/OS—II移植規(guī)劃、移植文件構(gòu)成、移植代碼與系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)、任務(wù)設(shè)計(jì)、常用的系統(tǒng)函數(shù)、任務(wù)問通信程序設(shè)計(jì)方法、內(nèi)存管理的程序設(shè)計(jì)方法。

第5知識(shí)單元：嵌入式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。了解分布式嵌入式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、通信方式，掌握異步串行通信網(wǎng)絡(luò)、12C總線網(wǎng)絡(luò)、CAN總線網(wǎng)絡(luò)、USB網(wǎng)絡(luò)，理解嵌入式TCP/IP協(xié)議的特點(diǎn)，掌握嵌入式TCP/IP協(xié)議的實(shí)現(xiàn)方法。

第6知識(shí)單元：嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例。通過實(shí)例掌握嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程和方法。

其中第2、4、5知識(shí)單元是嵌入式軟件的核心內(nèi)容，不少于20學(xué)時(shí)。

3.1.2 教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)

針對(duì)每節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)設(shè)一個(gè)學(xué)習(xí)情境，設(shè)計(jì)一個(gè)總體任務(wù)，并向?qū)W生展示出整體情境，提出總體任務(wù)，然后引導(dǎo)學(xué)生對(duì)總?cè)蝿?wù)進(jìn)行分析，嘗試將總?cè)蝿?wù)分解成有序的各級(jí)子任務(wù)，并討論出各級(jí)子任務(wù)所需要的知識(shí)和技能，最后學(xué)習(xí)這些知識(shí)，鍛煉這些技能，以解決問題。下面以UC/OS—II移植為例來說明進(jìn)行教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)的過程，具體步驟如下：

第1步，運(yùn)行一個(gè)簡單的多任務(wù)程序，展示移植UC/OS—II后程序的設(shè)計(jì)方法。通過感性認(rèn)識(shí)，引出要講授的知識(shí)，并強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)該部分知識(shí)的重要性。

第2步，在ADS集成開發(fā)環(huán)境下設(shè)計(jì)一個(gè)工程，給學(xué)生展示移植UC/OS—II后多任務(wù)程序設(shè)計(jì)的運(yùn)行情況，分析應(yīng)用UC/OS—II系統(tǒng)函數(shù)進(jìn)行多任務(wù)程序設(shè)計(jì)的方便性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提出總體任務(wù)：移植需要完成的工作。

第3步，分析總體任務(wù)，完成移植工作需要在OS cpu.h、OS cup C.C和OS cup a.s中設(shè)計(jì)移植代碼。在工程的h文件夾下打開OS_cpu.h，在工程的arm文件夾下分別打開OS_cup_c.c和OS cup a.s分析移植代碼的設(shè)計(jì)思路，依據(jù)設(shè)計(jì)思路，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行關(guān)鍵程序段的編寫。

第4步，總結(jié)移植步驟和方法。

內(nèi)容講授完畢后，讓學(xué)生總結(jié)UC/OS—II移植的步驟和方法，加深學(xué)生對(duì)該部分知識(shí)的理解。

從上面的設(shè)計(jì)步驟可以看出，情境創(chuàng)設(shè)是從真實(shí)情境展示出發(fā)，由真實(shí)情境引出要講授的知識(shí)，即先給出問題再說明問題的解決方法。相對(duì)傳統(tǒng)的灌輸教學(xué)方法，可以讓學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的重要性有更好的理解，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。

3.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)以建構(gòu)主義理論為指導(dǎo)，從學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)和興趣出發(fā)，進(jìn)行分層次教學(xué)，即將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分成驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性3個(gè)層次，課前教師布置預(yù)習(xí)內(nèi)容，提供與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相關(guān)的大量資料，給予學(xué)生充分的時(shí)間進(jìn)行查閱和理解資料，課上教師僅指導(dǎo)學(xué)生探索問題、解決問題，充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，讓學(xué)生自己學(xué)習(xí)、自己操作，驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)在課上完成，并由教師對(duì)完成情況進(jìn)行檢驗(yàn)，現(xiàn)場給出成績；此外，對(duì)實(shí)驗(yàn)感興趣的學(xué)生可以利用課余時(shí)間完成創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，這需要定期開放實(shí)驗(yàn)室，允許學(xué)生動(dòng)態(tài)使用實(shí)驗(yàn)室的所有資源，在教師的指導(dǎo)下充分發(fā)揮學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性，運(yùn)用已有的知識(shí)基礎(chǔ)，自己思考并動(dòng)手解決實(shí)際問題。通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生對(duì)所做實(shí)驗(yàn)的性質(zhì)、規(guī)律以及知識(shí)之間的內(nèi)在聯(lián)系有較深刻的理解，形成對(duì)知識(shí)的意義建構(gòu)。表1給出了實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及類型。

創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容綜合性強(qiáng)，涉及的知識(shí)較多，學(xué)生2～3人一組，每一組內(nèi)的學(xué)生相互協(xié)作共同完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。此外，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可以動(dòng)態(tài)變化，學(xué)生可以從表1中選取題目，也可以由教師設(shè)計(jì)題目，這取決于完成創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的學(xué)生的興趣狀況和知識(shí)基礎(chǔ)。