基于Altium designer的嵌入式系統教學研究

程慶 淮南師范學院 計算機學院 張水鋒 淮南師范學院 電子工程學院

基于嵌入式芯片的工業自動化設備將獲得長足的發展，目前已經有大量的8、16、32 位嵌入式微控制器在應用中，網絡化是提高生產效率和產品質量、減少人力資源主要途徑，如工業過程控制、數字機床、電力系統、電網安全、電網設備監測、石油化工系統。就傳統的工業控制產品而言，低端型采用的往往是8位單片機。但是隨著技術的發展，32位、64位處理器逐漸成為工業控制設備的核心，在未來幾年內必將獲得長足的發展。

在車輛導航、流量控制、信息監測與汽車服務方面，嵌入式系統技術已經獲得了廣泛的應用，內嵌GPS模塊，GSM模塊的移動定位終端已經在各種運輸行業獲得了成功的使用。目前GPS設備已經從尖端產品進入了普通百姓的家庭，只需要幾千元，就可以隨時隨地找到你的位置。水、電、煤氣表的遠程自動抄表，安全防火、防盜系統，其中嵌有的專用控制芯片將代替傳統的人工檢查，并實現更高，更準確和更安全的性能。目前在服務領域，如遠程點菜器等已經體現了嵌入式系統的優勢。

1 嵌入式系統原理

嵌入式系統是一種"完全嵌入受控器件內部，為特定應用而設計的專用計算機系統"，根據英國電氣工程師協會的定義，嵌入式系統為控制、監視或輔助設備、機器或用于工廠運作的設備。與個人計算機這樣的通用計算機系統不同，嵌入式系統通常執行的是帶有特定要求的預先定義的任務。由于嵌入式系統只針對一項特殊的任務，設計人員能夠對它進行優化，減小尺寸降低成本。嵌入式系統通常進行大量生產，所以單個的成本節約，能夠隨著產量進行成百上千的放大。嵌入式系統是用來控制或者監視機器、裝置、工廠等大規模設備的系統。國內普遍認同的嵌入式系統定義為:以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟硬件可裁剪，適應應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗等嚴格要求的專用計算機系統。嵌入式系統的核心是由一個或幾個預先編程好以用來執行少數幾項任務的微處理器或者單片機組成。與通用計算機能夠運行用戶選擇的軟件不同，嵌入式系統上的軟件通常是暫時不變的;所以經常稱為"固件"。

2 基于Altium designer軟件設計嵌入式系統教學電路圖思路提出

《嵌入式系統原理與接口技術》是計算機科學與技術專業的一門專業課，講述嵌入式系統的基本理論、原理。本課程是一門既與硬件關系緊密，又與嵌入式操作系統、嵌入式軟件關系十分緊密課程。它圍繞目前流行的32位ARM處理器和源碼開放的Linux操作系統，講述嵌入式系統的概念，軟、硬件組成，開發過程以及嵌入式應用程序開發設計方法。本課程的知識將為學生今后從事嵌入式系統研究與開發打下堅實的基礎。

通過對基于ARM嵌入式芯片的系統的基本組織結構與工作原理的學習，使學生對計算機系統的硬件部分有一個全面的了解，對嵌入式軟件的開發過程有一個清楚的認識，通過對嵌入式操作系統的工作原理的學習，使學生對嵌入式操作系統有一個清晰的認識，提高學生在嵌入式軟件設計能力及解決實際問題的動手能力，為后續專業課程的學習打下堅實的基礎 。

可是教學過程中發現，課本或者配套PPT的內容都過于抽象，學生不能直觀的認識和學習嵌入式系統這門課，本文提出了運用Altium designer軟件畫出教學內容對應的電路圖，使學生對本課程產生興趣。

3 基于Altium designer軟件設計嵌入式系統教學電路圖示例

基于Altium designer軟件設計嵌入式系統教學電路圖，本文進行了設計，結果如下。

4 小結

從上面的電路圖可以看出，通過使用Altium designer軟件設計課本內容，使抽象的理論更加直觀，提高學生的學習興趣和學習積極性。

[1]陳賾.《ARM9嵌入式技術及LINUX高級實踐教程》，北京航空航天大學出版社

[2]賈智平.《嵌入式原理與接口技術》，清華大學出版社