淺談基于嵌入式系統(tǒng)在教學中的應用論文

　　論文關鍵詞：嵌入式系統(tǒng) Proteus ARM 應用

　　論文摘要：本文指出在嵌入式系統(tǒng)課程的各教學環(huán)節(jié)引入Proteus、ARM（重點介紹Proteus軟件）軟件，通過動態(tài)仿真模型的設計，能用到畢業(yè)設計以及創(chuàng)新設計當中。

　　1、嵌入式系統(tǒng)的概述

　�。�1）從技術的角度定義：嵌入式系統(tǒng)是以應用為中心，基礎是計算機，能夠適應應用系統(tǒng)對功能、可靠性、及功耗嚴格要求的專用計算機。

　�。�2）從系統(tǒng)的角度定義：嵌入式系統(tǒng)是能夠完成復雜功能的軟件和硬件的組合，并使其緊密粘合在一起的計算機系統(tǒng)�！扒度胧健狈从吵龅倪@些系統(tǒng)是更大系統(tǒng)中的一個完整部分，稱為嵌入式系統(tǒng)。

　　2、Proteus、ARM軟件介紹

　　Proteus是由英國Labcenter公司開發(fā)的嵌入式系統(tǒng)仿真及開發(fā)平臺，該軟件具有以下特點：

　�。�1）能進行智能原理布圖；進行單片機軟件調試和單片機與外圍電路的協(xié)同仿真；滿足單片機軟件仿真系統(tǒng)的標準。

　�。�2）支持常見的單片機類型和飛利浦公司ARM7（ LPC系列） 處理器及常見的外圍器件如8255，ADC0809。

　　（3）可以與Keil Version3，ADS1兩個集成開發(fā)環(huán)境結合，，把用匯編和C語言編寫的程序編譯后，進行軟、硬件結合的系統(tǒng)仿真。

　　3、Proteus軟件的應用

　　3.1 Proteus軟件在教學中的應用

　　在教學的過程中，老師可以將Proteus和Keil 建立的虛擬實驗平臺搬到課堂上，能夠將實踐教學和理論教學融為一體，從而讓教學的效果得到提高。下面筆者引進一個實際的課堂教學實例。在講到外部中斷處理過程這一章節(jié)時，我們可以將Proteus和Keil進行聯(lián)調，然后通過仿真處理的步驟，可將單片機處理中斷的軟件執(zhí)行過程以及單片機內部資源變化的情況以一種直觀地感受呈現(xiàn)給學生，從而能夠達到單純的理論教學難以達到的效果。

　　在運行Protues軟件的狀態(tài)下，按住Proteus中的電路閉合鍵，P3.2引腳會有一個下跳沿，PC= 0x0003H，指向AJMP INT0的轉移命令，堆棧的指針SP= 0.9H，數(shù)據(jù)存儲器的0.8H和0.9H單元存放著0.1H和0.5H，即該處存放著下一條指令的地址。因此，學生能夠迅速的知道，當外部有中斷地請求時，程序的自動存儲功能可以保存斷點的地址，同時程序將會轉到中斷服務程序的入口地址，因為中斷請求是由外部中斷0產(chǎn)生的，因此程序就會轉到外部中斷0的入口地址0003H。通過外部中斷執(zhí)行的例子我們可以看出，在課堂教學上使用Protues和Keil 聯(lián)調建立的實驗平臺，我們可以將許多抽象概念直觀的介紹給學生，使學生不僅能觀察到軟件執(zhí)行時單片機內部的I/ O口和存儲器的變化，還可以觀察到軟件程序和外圍電路之間的互動過程。

　　3.2 Proteus軟件的應用

　　目前所擁有的單片機實驗教學包括兩個關鍵的環(huán)節(jié)，即課內的實驗以及課程的設計。所有的實驗操作步驟基本上都是在實驗箱上完成的。由于受硬件實驗箱結構以及資源的限制，學生在做實驗的時候不能將所學的知識和軟件充分的融會貫通。所以當我們的學生進行自主設計的時候，很多的學生幾乎無法完成綜合性的實驗。假設采用了Proteus軟件的仿真實驗，就可以彌補硬件實驗能力的不足�；�于Proteus軟件的實驗可以分為以下3個階段。

　�。�1）驗證階段。此階段的主要任務是讓學生熟悉Proteus與Keil軟件的運行環(huán)境，使學生對單片機虛擬系統(tǒng)的仿真有自身的認識。實驗指導方面的教材只需要列出實驗的任務和要求、Proteus軟件的實驗原理圖、操作的步驟、流程以及和程序相關的源代碼等。學生就可可自行根據(jù)實驗步驟或實驗操作得到錄像進行操作、調試，以及觀察程序的運行結果。

　　（2）程序設計階段。這個階段主要是培養(yǎng)學生用Proteus繪制系統(tǒng)原理圖，以及使用Keil軟件進行源程序設計的能力，學生可以根據(jù)實驗的原理圖用Proteus繪制硬件電路圖，按照實驗的要求完成程序的設計，在Keil的環(huán)境下編寫出源代碼，調試成功后，加載程序到Proteus硬件圖仿真。

　�。�3）綜合學習階段。此階段的主要目的是激發(fā)學生學習興趣，提高學生的主觀能動性、以及培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。學生自主的根據(jù)實驗的任務和要求設計出硬件額電路（包括CPU型號、元器件及參數(shù)的設置等） 并繪制出Proteus的硬件原理圖；根據(jù)硬件的功能模塊對軟件進行設計。完成對軟硬件設計之后，需對兩者進行聯(lián)調，充分利用Proteus與Keil軟件間的聯(lián)合仿真的功能，及時的發(fā)現(xiàn)并改正硬件電路以及程序源代碼的錯誤。系統(tǒng)仿真成功后，再進行實物的制作。在對課程的設計環(huán)節(jié)中，需要學生在Proteus環(huán)境下繪制出硬件的電路圖，在Keil軟件中編寫出設計程序的源代碼，并且在設計硬件電路時后盡可能的考慮到實驗箱的有限資源，便于在Keil中編寫的程序能夠更好的被移植到實驗箱上。學生可以針對不同的應用類型，選擇最適合的單片機，而不是僅僅局限于課堂上常講解到的單片機。學生也可在聯(lián)合仿真成功之后，再去進行電路的焊接、軟件系統(tǒng)的調試以及程序的固化等，可以避免因設計方案的不正確所造成的不必要的浪費。

　　4、結語

　　Proteus和ARM的嵌入式軟件在教學中的運用，能充分的利用機房的現(xiàn)有設備，減少了實驗設備的硬件維護又與實際的工程系統(tǒng)接近，拉近學習和就業(yè)之間的距離。實踐證明，這種嵌入式的教學方法不但能降低成本，經(jīng)濟優(yōu)勢明顯，而且還具有較高的推廣價值。

　　參考文獻

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