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      “微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程實(shí)踐教學(xué)改革探索
      ——以西安航空學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院為例

      2018-02-05 01:28:35李海玲
      關(guān)鍵詞:微機(jī)原理與接口技術(shù)航空學(xué)院接口技術(shù)

      李海玲,孟 虎

      (西安航空學(xué)院 計(jì)算機(jī)學(xué)院,西安 710077)

      0 引言

      “微機(jī)原理與接口技術(shù)”是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程,在計(jì)算機(jī)、通信工程、自動化專業(yè)及相關(guān)專業(yè)都有開設(shè)[1],該門課程對培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力、軟件編程能力和創(chuàng)新發(fā)明能力都非常重要[2]。課程內(nèi)容抽象,學(xué)習(xí)難度較大,要求學(xué)生具有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識和較強(qiáng)的綜合能力。西安航空學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院開設(shè)的“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程,授課內(nèi)容以Intel 8086/8088為模型機(jī),實(shí)驗(yàn)設(shè)備是2005年購置的由啟東市微機(jī)應(yīng)用研究所開發(fā)的QTH-8086B 16位微機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)儀,經(jīng)過十多年的使用,設(shè)備陳舊損壞,嚴(yán)重影響教學(xué)效果。

      國內(nèi)其它高校在“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程教學(xué)中也同樣存在教學(xué)內(nèi)容陳舊、實(shí)驗(yàn)設(shè)備落后、學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性不高等問題,一些院校也一直在嘗試改革。西北農(nóng)林科技大學(xué)[3]和運(yùn)城學(xué)院[4]等沿用已有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備,在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)、考核方式等方面進(jìn)行改革;廣東藥科大學(xué)[5]等引入EMU8086和Proteus仿真軟件,進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué);常州大學(xué)[6]等采用基于FPGA平臺和Proteus平臺的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法,但沒有把兩者融合到一起。

      西安航空學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)結(jié)合計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)方案和學(xué)生情況,對該門課程進(jìn)行了實(shí)踐教學(xué)改革。從修改大綱、改變教學(xué)方法和考核方式入手,變更了教材,更換了傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備,購置了基于現(xiàn)場可編程門陣列(Fielcl-Programmable Gate Array,FPGA)的SOC技術(shù)的8086實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),因?yàn)镾OC技術(shù)可以有效降低電子/信息系統(tǒng)產(chǎn)品的開發(fā)成本,縮短開發(fā)周期,提高產(chǎn)品的競爭力。

      經(jīng)過對兩屆學(xué)生的教學(xué)實(shí)踐,成效顯著。學(xué)生在機(jī)器人大賽、單片機(jī)大賽、智能車大賽等各類競賽中取得了較好的成績,極大地提高了計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工程實(shí)踐能力。

      1 基于FPGA平臺的SOC技術(shù)的微機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)踐教學(xué)改革

      1.1 微機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)踐教學(xué)情況

      西安航空學(xué)院自1983年計(jì)算機(jī)應(yīng)用專業(yè)成立就開設(shè)了“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程,主要以Zilog公司的Z80微機(jī)作為實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容,后來逐漸過渡到Intel的16位8086/8088模型機(jī),現(xiàn)在的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容仍然是16位處理器,且教學(xué)情況如下所述。

      第一,實(shí)驗(yàn)設(shè)備項(xiàng)目比較多,損壞情況嚴(yán)重。尤其是做接口實(shí)驗(yàn)部分,學(xué)生首先在實(shí)驗(yàn)箱上連接硬件電路,然后編寫程序運(yùn)行。如果是硬件連接問題導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)果,需要插拔導(dǎo)線進(jìn)行再調(diào)試。通常在實(shí)驗(yàn)過程中,學(xué)生會多次改變硬件電路,甚至帶電進(jìn)行這些操作,因此實(shí)驗(yàn)箱特別容易損壞,實(shí)驗(yàn)室管理人員難以及時(shí)維修更換。另外,隨著設(shè)計(jì)功能的增加,電路的連接也越來越復(fù)雜,使得學(xué)生排錯(cuò)變得愈加困難,很容易引起他們的畏難情緒。

      第二,實(shí)驗(yàn)設(shè)備陳舊,不能適應(yīng)新的教學(xué)形式和要求。目前使用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備是2005年購置的由啟東市微機(jī)應(yīng)用研究所開發(fā)的QTH-8086B 16位微機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)儀,經(jīng)過十多年的使用,完全沒有問題的實(shí)驗(yàn)儀少之又少,導(dǎo)致原本每生1臺的配置變?yōu)槎嗳斯灿?套,嚴(yán)重影響學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性,不能滿足應(yīng)用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)需要。

      隨著社會經(jīng)濟(jì)和科技的快速發(fā)展,社會對各類技術(shù)人才的需求量日益增大,特別是西安航空學(xué)院自2012年升格為本科院校后,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)狀難以滿足計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)的要求,改革迫在眉睫。

      隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的快速發(fā)展,人們可以把自己的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)于FPGA中,從而高效地完成產(chǎn)品的開發(fā)。因?yàn)镕PGA器件具有研發(fā)周期短、編程靈活、可靠性高、接線少等優(yōu)點(diǎn),片內(nèi)擁有豐富的邏輯單元資源,能夠滿足設(shè)計(jì)復(fù)雜電路的需要,而且FPGA允許無限次編程,尤其是SOC技術(shù)的出現(xiàn),設(shè)計(jì)出性能價(jià)格比很高的片上系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn),給微電子及其應(yīng)用行業(yè)帶來了革命性的變革[7],也明確了“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程實(shí)踐教學(xué)改革的方向。

      1.2 微機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)踐教學(xué)改革現(xiàn)狀

      將現(xiàn)代科技應(yīng)用到計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)過程中,讓學(xué)生接觸當(dāng)今計(jì)算機(jī)發(fā)展最前沿的科研成果和先進(jìn)技術(shù),培養(yǎng)他們創(chuàng)造性的思維能力。2015年,課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)著手對計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)6個(gè)本科班的課程教學(xué)進(jìn)行了改革。修改了教學(xué)大綱、改變了傳統(tǒng)的教學(xué)方法和考核方式,變更了教材,更換了舊的實(shí)驗(yàn)設(shè)備,購置了新的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),教改前后情況對比如表1所示。

      表1 教學(xué)改革前后情況對比

      課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)按照改革后的規(guī)劃對目前計(jì)算機(jī)學(xué)院兩屆本科生實(shí)施教學(xué),在教學(xué)內(nèi)容中注入FPGA和SOC技術(shù),實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代技術(shù)方法在“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程中的應(yīng)用,從而更廣泛和深層次的提升了課程的學(xué)習(xí)效果和學(xué)生應(yīng)用新知識、新方法、新技術(shù)、新工具的能力,鍛煉了他們的工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力。

      1.3 實(shí)踐教學(xué)具體實(shí)施方法

      在引進(jìn)了KX-DN9型模塊化微機(jī)原理與接口技術(shù)SOC實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)后,課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)對該課程的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)采取了一系列的改革舉措。

      第一,將課程擴(kuò)充為軟件開發(fā)和硬件電路設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。軟件開發(fā)部分采用匯編語言,由于實(shí)驗(yàn)室是新建的,PC機(jī)都是64位的Windows操作系統(tǒng),在原來32位系統(tǒng)中使用正常的匯編語言編譯器或匯編軟件包,在64位操作系統(tǒng)上只能編輯,不能運(yùn)行。課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多次研究實(shí)踐,解決了上機(jī)環(huán)境的搭建問題[8]。硬件電路設(shè)計(jì)部分主要介紹各種硬件接口電路技術(shù),新的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是基于FPGA平臺的,采用的是SOC技術(shù),SOC技術(shù)中最關(guān)鍵的是IP核[9]。目前對于“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程中的微處理器、存儲器、并行接口、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷、串行接口、DMA等傳統(tǒng)內(nèi)容,都有相應(yīng)的IP核支持,如8088IP、RAM IP、8255IP、8254IP、8259IP、16550IP、8237IP等等,學(xué)生可以致力于整機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì),有助于培養(yǎng)他們的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力。軟件開發(fā)和硬件電路設(shè)計(jì)兩部分相輔相成,缺一不可。

      第二,增加了集中實(shí)訓(xùn)課程。集中實(shí)訓(xùn)課程為時(shí)一周,課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)提前設(shè)計(jì)出二十多套難度不同、分值有別的題目,以任務(wù)書的形式派發(fā)給學(xué)生,讓他們2人一組自由組合并選擇完成1道題,每組選擇都不相同,先選先定,定后不改,題目扎堆選擇的再進(jìn)行調(diào)整,同時(shí)也鼓勵學(xué)生自己提出新的題目。

      第三,調(diào)整了考核方式。課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)在考核方式上更加注重學(xué)生的實(shí)踐操作能力和設(shè)計(jì)效果,采用“設(shè)計(jì)過程+程序+答辯+報(bào)告”相結(jié)合的辦法,其中設(shè)計(jì)過程占總成績的30%,程序占30%,答辯占20%,報(bào)告占20%。透明的考核方式充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性,并且真實(shí)地反映出每位同學(xué)的實(shí)際水平。

      第四,增大了實(shí)踐部分的比例。因?yàn)榈谝粚脤W(xué)生10個(gè)學(xué)時(shí)的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)非常緊張,所以在第二屆本科生實(shí)際授課過程中,理論部分減少了4個(gè)學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)部分增加了4個(gè)學(xué)時(shí)。通過增大實(shí)踐學(xué)時(shí),學(xué)生的動手能力進(jìn)一步增強(qiáng)。

      第五,采用了“由淺入深,先易后難,先軟后硬、軟硬結(jié)合、層層遞進(jìn)”的教學(xué)策略,學(xué)生既要學(xué)習(xí)課程新內(nèi)容,又要把新技術(shù)應(yīng)用到課程中,難度非常大。在實(shí)踐教學(xué)中,課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)提前給出上機(jī)內(nèi)容及要求,讓學(xué)生有獨(dú)立思考的過程,預(yù)先編好程序備用。硬件電路部分通過電路設(shè)計(jì)自動化工具Quartus軟件,從基于FPGA的最小系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)做起,然后再逐步增加接口,直至完成更復(fù)雜的設(shè)計(jì)[10]。硬件電路剛開始是完全提供給學(xué)生的,逐步讓學(xué)生自行修改部分電路,根據(jù)需要增加模塊,最后實(shí)現(xiàn)由學(xué)生本人設(shè)計(jì)整個(gè)硬件電路。不論系統(tǒng)復(fù)雜還是簡單,主要操作都是在Quartus軟件里,相比傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀,它的真實(shí)連線非常少,幾乎所有功能模塊都集成在一個(gè)芯片中,從而縮小了體積,降低了功耗和成本,并提高了系統(tǒng)的可靠性和整機(jī)設(shè)計(jì)效率,可以反復(fù)使用。設(shè)計(jì)者可以更多地考慮系統(tǒng)結(jié)構(gòu),不必深陷于模塊實(shí)現(xiàn),降低了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性[11]。

      通過以上改革舉措,經(jīng)過對兩屆學(xué)生的教學(xué)實(shí)踐,成效顯著。近兩年,西安航空學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)學(xué)生在各類競賽中成績大幅提高,并取得了較好的獎項(xiàng),創(chuàng)新及工程實(shí)踐能力進(jìn)一步增強(qiáng)。兩年來學(xué)生參加各類競賽及獲獎情況如表2所示。

      表2 2016-2017年學(xué)生競賽獲獎情況

      2 結(jié)語

      通過“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程實(shí)踐教學(xué)改革過程,從教學(xué)大綱、教學(xué)方法、考核方式、教材、實(shí)驗(yàn)裝置更新,上機(jī)環(huán)境搭建,到最小系統(tǒng)形成、更復(fù)雜系統(tǒng)的形成,直至鼓勵學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)踐方案,在使用新技術(shù)詮釋傳統(tǒng)內(nèi)容的具體實(shí)施過程中,整個(gè)流程不但讓學(xué)生完整、高效、深入地學(xué)習(xí)和掌握相關(guān)原理知識,更重要的是通過實(shí)踐,學(xué)生掌握了現(xiàn)代SOC數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的先進(jìn)技術(shù),實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代技術(shù)方法在原理課程實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用,對于準(zhǔn)備采用基于FPGA平臺的SOC技術(shù)實(shí)踐教學(xué)的院校具有一定的借鑒意義。隨著科技進(jìn)步和高校學(xué)科建設(shè)的不斷發(fā)展,國家對各類高技能人才培養(yǎng)的要求不斷提高,教學(xué)改革工作將是一項(xiàng)長期的系統(tǒng)工程。“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程經(jīng)過短期內(nèi)的實(shí)踐教學(xué)改革,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在各種基本微機(jī)IO接口基礎(chǔ)上,增加了步進(jìn)電機(jī)、直流電機(jī)、動態(tài)數(shù)碼管、串行靜態(tài)數(shù)碼管、LED點(diǎn)陣等IO接口。下一步準(zhǔn)備將紅外感應(yīng)、壓力、光敏、聲控、溫、濕度傳感器等內(nèi)容加入到微機(jī)接口實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),不斷更新擴(kuò)展,開發(fā)出更高水平的實(shí)驗(yàn),為學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)助力。

      [1] 田輝,徐惠民.“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程體系與內(nèi)容探討[J].中國大學(xué)教學(xué),2010(4):35-36.

      [2] 吳瓊,周昕.基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的微機(jī)原理課程實(shí)踐教學(xué)改革[J].西部素質(zhì)教育,2017,3(14):160.

      [3] 蒲攀,張建峰.微機(jī)原理與應(yīng)用課程教學(xué)改革與探索[J].管理觀察,2009(7):96-97.

      [4] 王曉麗.《微機(jī)原理及接口技術(shù)》的教學(xué)改革與實(shí)踐[J].福建電腦,2017,33(10):174-175.

      [5] 何永玲,余華芳.“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程綜合改革[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào),2017,39(3):98-100,104.

      [6] 萬軍,衡雪永,屈霞.微機(jī)原理課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法探討[J].電腦知識與技術(shù),2015,11(10):138-140.

      [7] 林學(xué)龍.SOC技術(shù)的現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢(上)[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用,2002(4):5-8,61.

      [8] 李海玲,孟虎.64位操作系統(tǒng)下8086環(huán)境搭建方案探究[J].西安航空學(xué)院學(xué)報(bào),2017,35(3):91-93.

      [9] 何立民.以SOC為中心的多學(xué)科融合與滲透[J].單片機(jī)及嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì),2001(5):5-6,11.

      [10] 潘松,潘明,黃繼業(yè).微機(jī)原理與接口技術(shù):基基本原理、實(shí)用技術(shù)和基于FPGA的SOC技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2015:1-11.

      [11] 馬國俊.SOC技術(shù)及設(shè)計(jì)方法研究[J].自動化與儀器儀表,2012,159(1):6-8.

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