一、单片机的角色
通信、信息、电子类本科所学课程包括:
A、高等数学、线性代数、概率论与数理统计、大学物理等基础课。这些基础课程主要培养思维方式、分析处理问题的条理性、严密性,提高逻辑思维能力。
B、电路分析基础、计算机基础、模拟电子线路、数字电子技术、单片计算机原理与接口等专业基础课。这些专业基础课为后续专业课打下专业方面的基础知识。
C、通信电子线路、电磁场与电磁波、信号与系统、数字信号处理、通信原理、信息论与编码、移动通信、光纤通信、微波技术与天线等专业课,这些专业课与本专业就业、考研深造紧密相关。
大学4年学这么多课程,其中,高数、信号处理、编码等需要的算法需要用计算机实现;通信电路、控制、电磁传输等模块或电路需要用嵌入式CPU控制和管理。我们发现,只有模拟电子线路、数字电子技术、单片计算机原理与接口等课程,能实际动手,能看得见摸得着;找工作时,除成绩单外,这些课程是唯一能拿得出手的实际作品。同时,保研的一个渠道是参加各种比赛,包括全国大学生电子设计大赛、节能减排、挑战杯、创新杯等,这些比赛都离不开单片机(尽管可能是32位的单片机,如STM32)。由此,单片机在大学4年学习生涯的重要性可见一斑。
二、为什么是单片机,不是DSP/ARM/FPGA
大学本科是学历学位的一种,是高等教育的基本组成部分,学生正常毕业后一般可获本科毕业证书和学士学位证书。与高职高专注重技能的培养的角色不一样,本科教育属于学历学位教育,其教学目标更加注重理论素质培养和发现问题、分析问题和解决问题的综合能力培养。51单片机非常适合电子信息类本科教学目标。在基础理论方面,51单片机教材中有计算机常用的数制和编码、数据在计算机中的表示方法、定点数与浮点数等、大端(小端)格式、规则字和非规则字等基础理论;在设计应用方面,51单片机教材具有中断、定时器/计数器、串口通信、总线、扩展、AD/DA等实践知识。同时,大多数51单片机教材以汇编语言讲解为主,结合寄存器、内存、时序等计算机底层知识,让学生既能充分掌握其基本原理、知其然也知其所以然,又能培养学生的实践动手能力。
然而,大多数ARM、DSP或者FPGA等高档嵌入式微处理器教材,以C语言为主,而且多数以实验板或实验箱为基础,讲解各个模块的编程和使用,很多学生(如高职高专的同学,甚至没有上过大学的但是在北大青鸟、华清远见等培训半年的同学)会操作这些板子、编写一些代码,但是对其原理却无法掌握,更无法自我设计和创新,典型的知其然不知其所以然。
另一方面,51单片机作为本科教学素材历史悠久、教材经典(如邱关源的电路教材和谭浩强的C语言教材)。同时,整个51体系只有21个寄存器、111条汇编指令,因而其简单、入门容易,教学周期大大缩短。然而,高端的ARM、DSP或者FPGA等嵌入式微处理器寄存器多达1000个以上,其内存组织结构复杂,指令几百条,加之一些生涩难懂的定义,让很多学生初学时望而却步。同时,对仅有40多个课时的课堂教学而言,教师也无法系统的进行讲解。而且51具有计算机的基本功能,只要学会了51,其他高端的ARM、DSP或者FPGA等嵌入式微处理器很容易理解。再者,与高端的ARM、DSP或者FPGA等嵌入式微处理器相比,51单片机芯片造价低,对于学生来说它的学习成本很低,可以大量购买芯片回来DIY,因而非常适合教学使用。
三、单片机是起点
51单片机在电子信息类本科教育中具有不可替代的作用,然而随着本科毕业生人数的逐年增加、毕业生就业压力普遍增大,社会对电子信息类本科生毕业生的期望值也逐年提高。为满足既具有发现问题、分析问题和解决问题的综合素质能力,又具备实践动手能力的社会需求,建议那些将来从事技术研发或者选择继续深造的本科生在学好51单片机的基础上,能进一步有针对性的自学ARM、DSP或者FPGA等高档嵌入式微处理器,结合安卓开发、数据库开发、网络开发、图像处理等专业技能提升自己。
四、如何学好单片机
如果您认真听课没有听懂或者听懂了感觉没有收获,那么是我的错;;;如果您没有认真听,那么就不要埋怨我上课不好。
课程满分100分,由各章节测试和期中考试成绩、期末考试成绩组成,各部分要求及占总成绩比例如下:
章节测试:随每周课程更新,占总成绩的20%;
期中考试:线上阶段性考试,占总成绩的30%;
期末考试:线上期末测试,占总成绩的50%。
为了对学习者的在线学习过程更加负责,保证平台证书的严谨性和权威性,从9月份开始,中国大学MOOC将不再发放免费证书。认证证书(同时有纸质版和电子版)收费:100元/人。完成全部的课程学习后,成绩位于60分至84分的同学通过申请将获得合格证书,85分至100分的同学申请后将获得优秀证书。
教材:
尹勇/撒继铭/娄平等主编,单片机及嵌入式系统原理,清华大学出版社