Connected MCU Lab(互联MCU实验室)助力探索IoT(物联网)世界

Imagination大学计划(IUP)今年推出的最重要的一项就是“Connected MCU Lab(互联MCU实验室)”,它其实是一项为期一个学期的开发课程,它为教师提供了充足的资源可以教本科类学生基本的MCU和IoT相关的知识。

Connected MCU Lab(互联MCU实验室)能够让学生了解基本的微控制器和I/O特性,了解实时操作系统的概念和先进的处理器架构,最后能够理解云互联规则。学生借助开源的“Creator IoT框架”可以查看云端数据以及远程访问MCU节点。

目前已经有两家公司和我们一起在世界范围内的大学里推广这一实践课程。Microchip公司设计了PIC32 MCU,是系统的核心,同时也提供了PICkit 3 调试/编程器和软件工具,包括MPLAB X IDE和MPLAB兼容开发库。Digilent公司设计实现了高性能chipKIT Wi-FIRE板卡,为学生们提供了稳定可靠的硬件平台,在此基础上可以构建项目工程。

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目前市场上有很多廉价的微控制器硬件平台,但是这会给学生们带来很多潜在的不便:异常bug、连接器异常以及板卡易坏。对于这么低廉的价格他们却承诺了很多,但是如果你的学生充满热情想学习的时候,这些工具和板卡简直就是噩梦。在这项课程里我们认真的选择了稳定可靠的工具和板卡,每款硬件平台成本价为100美元。这是一个完整的实验平台而且会一直持续下去。

如果你接触过chipKIT开发板卡或者PIC32微控制器,你就会对Microchip和Digilent非常熟悉。ChipKIT Wi-FIRE板卡就是基于PIC32MZ EF微控制器。

为什么采用32位?

Microchip公司提供的PIC32系列MCU有如下三个版本:

• PIC32MX系列集成了早期的MIPS M4K处理器内核
• 最新的低成本PIC32MM系列是基于MIPS microcAptiy内核(这与MIPSfpga计算架构课程中采用的处理器内核相同)
• PIC32MZ采用的是MIPS勇士M系列处理器内核(目前已经可供研究人员使用)

那么为什么32位处理器这么重要呢?我们认为有一下四个关键的因素:

• 行业内已经普遍采用32位处理器:虽然一些供应商仍然提供8位的处理器,但是在各种设计中的采用率已经非常小了(区别MCU的使用量)。仍然采用8051进行教学的应该考虑更新换代了,当学生们毕业后他们可能将不会再接触8051单片机,是不是应该交给他们一些更需要的东西呢?

• 互联性:创建一个IoT系统并且实现嵌入式系统与云服务连接对于处理器的要求是很苛刻的。可以说32位处理器是一个不错的选择:提供强大的资源同时简化软件设计。这个行业对于嵌入式系统开发人员的需求不断增加,而且对于互联性的要求驱使32位处理器不断取代8位和16位器件。

• 面市时间:在大部分应用中,实现绝对的低成本并不是最主要的目标。满足市场需求往往更加的重要。32位MCU的软件开发工具更加容易操作,并且提供强大的调试和编译工具。

• 行业标准已经是32位处理器:我仍然记得某个公司设计了自己的CPU架构并且推出了自己的MCU产品。使用量的增长使得成本不断降低,涌现出更多更好的开发工具,使得寻找一款符合设计要求的MCU变得更加容易。如今使用量最多的三款CPU架构是:ARM、x86和MIPS。对于微控制器32位是大势所趋。很多公司都已经在采用MIPS架构的微控制器:联发科、三星、高通和Microchip都使用MIPS作为IoT的解决方案。

我们的方法

虽然这样描述很奇怪但是很贴切形象:“如果骆驼的鼻子伸进到帐篷里那么它的整个身体也会跟着进来。”

Connected MCU Lab(互联MCU实验室)课程首先会向一年级或者二年级的本科生介绍嵌入式系统和物联网相关的必备知识。大约需要16周的时间,但是不会对某个话题进行太深入的讨论。这些需要学生日后更加集中的学习或者完全自学来加深理解。

因此通过这些课程我们会让学生对IoT开发有初步的认识了解,但是不会太深入…,我们的目的是通过学生亲手实践让他们对IoT概念产生兴趣,引导他们以后会深入学习嵌入式系统和IoT相关的课程。

实验室VS工程项目

这个课程通过一个学期的时间让学生接触广泛的学习资料。为了能够实现这一做法,大部分编程活动都是实验室联系并且有明确的一步一步的指导说明。

这与实际的工程项目不同,这里主要是学生设计和搭建程序。片面的将本课程的编程练习当做一个工程会导致不好的结果,会让学生泄气而失去学习的兴趣。这个课程的方法也对指导教师提出了时间上的要求。

相反我们给学生展示成功的学习案例能够让学生充满热情并坚持下去。日后他们将能够胜任更加困难的项目,在后续的学习课程中面对相关的开发问题学生们也会更加的自信和成熟。

IUP计划的教学资料都会提供源文件,因此指导教师采用或者搭建自定义实验课程以满足他们的教学目标。

按照目前的结构来看,这个课程是一个为期一个学期亲手实践的项目,为以后在嵌入式系统和IoT行业深入工程开发和课程学习进行一定的广告宣传。

关于作者

IUP计划的教学资料的另一个关键区别点是它们都是由经验非常丰富的行业从业人员设计的。这需要花费时间和金钱,而且会变得更加不好管理,这就是为什么没有人这样做的原因。然而只要你看到这些资料,这个方法所带来的便利是明显的和长期的。

来自北卡州立大学的教授Alex Dean已经教授MCU很多年了,他已经尝试过几乎所有的处理器架构,而且已经编写了几部指导书。他目睹过学生从疑惑道豁然开朗,这个课程就是指引学生如何少走弯路。

非常感谢IUP计划能够将他的工作向全球用户展示,我们非常确定你会非常喜欢这些学习资料的。

获取学习资料

1. 访问网址: imgtec.com/university ,点击“注册”或者“加入IUP”
2. 完成第一部分:社区注册
3. 选中“加入Imagination大学计划”选项,完成其他信息输入
4. 一封验证邮件会发送到你的激活邮箱(查看垃圾箱邮件,有时候这个邮件会被过滤掉)
5. 访问IUP页面下载教学资料: http://community.imgtec.com/university/resources/
6. 请求你需要的资料包,同意授权协议,并介绍一下你将如何使用这些资料
7. 我们会收到下载请求并完成认证,正常情况下会在48小时内回复。一旦认证通过,你就会收到一封邮件通知你可以进行资料下载操作了。

英文链接:
https://imgtec.com/blog/discovering-world-iot-connected-mcu-lab/

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