摘要：隨著嵌入式計算機技術的迅猛發展，學生分析、解決嵌入式應用實際問題的能力亟待提高。本文提出對嵌入式係統課程體係進行整體優化，注重高低搭配、層次劃分，讓學生根據自己的基礎、能力及興趣選擇不同的教學內容及配套實驗內容，有足夠的個性發展空間，以滿足不同領域對嵌入式人才的需要。
關鍵詞：嵌入式係統；課程體係；實踐
嵌入式計算技術的發展可以追溯到20世紀50年代，美國空軍率先利用高性能嵌入式計算機進行空中預警[1]。隨著半導體與微處理器技術的發展，20世紀80年代以後，嵌入式係統迅速普及，極大地提高了各行各業的信息化水平，成為信息化社會的重要基礎。隨著嵌入式計算技術的蓬勃發展，嵌入式係統開發設計人才需求越來越旺盛。
1嵌入式係統課程教學的發展曆程
上世紀90年代，美國科羅拉多州立大學、華盛頓大學等一些世界著名大學陸續開設了嵌入式係統課程。本世紀初，我國一些院校也相繼開設了嵌入式課程，由於專業背景不同，需求各異，課程內容相差較大。清華大學、北京航天航空大學、同濟大學軟件學院較早開設了嵌入式係統課程[1-4]。浙江大學、天津大學從2002年開始建設嵌入式課程，已經取得了良好的教學效果[5-6]。北京工業大學對嵌入式係統課程的建設非常重視，2003年設置了嵌入式係統專業培養方向，以嵌入式體係結構作為教學的重點[7]。最初，該課程的教材缺乏，主要是原版引進或翻譯，僅有少量自編教材。2005年以來，教材與參考書籍如雨後春筍般冒出來，基本上分為側重應用型、側重嵌入式操作係統型、側重嵌入式處理器與操作係統結合型三種類型。
國防科技大學計算機學院從2002年開始麵向本科生開設嵌入式係統課程及嵌入式係統綜合課程設計，旨在使學生掌握嵌入式係統的基本知識，具有嵌入式係統的設計能力。經過幾年的建設，該課程日趨成熟，2007年11月，我校出版了國家“十一五”規劃教材《嵌入式係統原理與設計》[8]，2009年，該課程被評為教育部—英特爾精品課程。
下麵重點談談我校在嵌入式係統課程體係創新建設及實踐方麵的一點體會。
2一般嵌入式係統課程體係
嵌入式係統一般由嵌入式處理器、外圍硬件、嵌入式操作係統及應用程序等四個部分組成，用於實現對機器或設備的控製、監視和管理等功能。它是計算機技術、通信技術、微電子技術等集成的產物，麵向特定應用，技術密集，資金密集，發展迅速，已成為信息化社會的重要基礎。作為一門專業課程，嵌入式係統課程著重培養學員嵌入式係統設計方法和嵌入式係統設計能力。
因此，在現有本科課程體係中，支撐嵌入式係統設計與應用的基礎課程包括電工與電路基礎、數字電子技術基礎、模擬電子技術基礎、信號與係統、通信原理、自動控製原理、計算機程序設計、計算機原理、操作係統、微機接口與控製等，核心課程為嵌入式係統，如圖1所示[9]。
隨著嵌入式計算技術的迅猛發展及各行各業信息化的迫切需求，嵌入式係統知識體係日趨龐大，複雜性日益增加。有的係統麵向低成本應用，精打細算，分分計較；也有的係統麵向高性能嵌入式計算，隻求滿足功能要求，不計成本。有的係統僅需要嵌入式處理器與簡單操作係統就可以完成計算需求，重量隻有幾十克，體積不到1立方厘米，功耗隻有幾十毫瓦；也有的係統需要ASIC、FPGA及多處理器並行計算係統才能滿足應用需求，重量達到數百公斤，體積達到幾個立方米，功耗要求幾千瓦。因此，僅僅靠上述嵌入式係統課程體係已經難以滿足各個領域的不同需要，學生針對具體嵌入式係統的分析設計能力需要進一步加強。我們換位思考，從用人單位的角度出發，以嵌入式應用型人才培養為牽引，實現嵌入式係統課程體係的調整與優化。
3嵌入式係統課程體係的優化
結合CC2004[10]，並根據嵌入式係統知識體係雜、多、亂的特點，我們對知識點進行裁剪與優化組合，構建了軟、硬件有機結合的完整知識體係。
具體地說，在課程內容上設置了基礎部分和高級部分，如圖2所示。基礎部分包括嵌入式係統導論、嵌入式係統設計工程、嵌入式係統綜合課程設計。主要知識點有嵌入式係統的基本概念；嵌入式係統的設計方法、設計過程及實例分析；嵌入式處理器的基本情況及處理器的編程模型；典型存儲器、總線、基本I/O接口部件；嵌入式操作係統與實時操作係統、典型嵌入式操作係統；實時編程結構、BSP設計、Bootloader設計及嵌入式係統的開發模式。高級部分包括高性能嵌入式計算及嵌入式係統高級實驗。主要知識點有高性能嵌入式計算概述；嵌入式多處理器、多處理器體係結構、多處理器設計方法；實時多處理器操作係統；軟硬件係統設計平台、軟硬件協同綜合算法、軟硬件協同仿真；高性能嵌入式計算的案例分析。