國產(chǎn)化ARM實驗室建設背景
實驗室建設必要性
近年來,我國著力打造世界一流科技期刊、建成一批大國重器,基礎研究支撐平臺建設取得長足進步,但是從根本上破解“兩頭在外”問題還任重道遠。要協(xié)同構(gòu)建中國特色國家實驗室體系,科學規(guī)劃布局前瞻引領(lǐng)型、戰(zhàn)略導向型、應用支撐型重大科技基礎設施,打好科技儀器設備、操作系統(tǒng)和基礎軟件國產(chǎn)化攻堅戰(zhàn)。
根據(jù)教育部發(fā)展規(guī)劃司發(fā)布《關(guān)于教育領(lǐng)域擴大投資工作有關(guān)事項的通知》,明確專項貸款重點支持范圍包括:高校教學科研條件及儀器設備更新升級、學校數(shù)字化建設,包括校園網(wǎng)絡及信息管理系統(tǒng)提檔升級,高性能計算系統(tǒng),信息中心建設,智慧校園,智慧教室,數(shù)據(jù)中心的國產(chǎn)代替、實驗實訓等資金的投入建設。
核心技術(shù)和設備受制于人是最大的隱患。只有發(fā)展自主可控技術(shù),推進國產(chǎn)化替代進程,才能促進國家安全問題的解決。國內(nèi)科技企業(yè)經(jīng)過多年的自主研發(fā)、技術(shù)積累,創(chuàng)新能力、產(chǎn)品質(zhì)量大幅提升,整體產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出由大向強轉(zhuǎn)變的趨勢,實現(xiàn)了從無到有,從可用到好用的發(fā)展,與國際水平差距逐漸縮小,自主自強能力進一步提升。近年來在國家大力引領(lǐng)下,國產(chǎn)操作系統(tǒng)得到了蓬勃發(fā)展,桌面服務器和嵌入式操作系統(tǒng)等為代表的國產(chǎn)軟件推動了我國基礎軟件自主發(fā)展的步伐,實現(xiàn)了補短板、國產(chǎn)化替代的目的。目前國產(chǎn)嵌入式操作系統(tǒng)已快速成長與壯大,在軍事、通信和安全等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了規(guī)模化應用。
因此,不論從教學還是學生的實際需求等方面來說都很有必要建立國產(chǎn)化嵌入式ARM實驗室。嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)普遍應用于國防電子、數(shù)字家庭、工業(yè)自動化、醫(yī)療機械、無線通訊等行業(yè)。高校建設滿足國產(chǎn)化要求的嵌入式ARM實驗室,有助于推動當今形式下教學的改革,有助于提高學生的專業(yè)技能與專業(yè)素養(yǎng),培養(yǎng)出符合地方經(jīng)濟和社會發(fā)展的應用型和實用型人才;此外,實驗平臺的建設,也為教師提供了教學平臺和科研平臺,推動教學和科研工作的開展。
ARM技術(shù)概述
ARM處理器全稱為Advanced RISC Machine,因小尺寸、低功耗、性能強的特點而聞名。ARM架構(gòu)是小端(little-endian)即低位字節(jié)排在內(nèi)存的低地址端(至少在iOS平臺是這樣),和x86一樣。它和MIPS、PowerPC等一樣用的都是RISC,并且很長時間都是32位,但是后來有了叫做ARM64的64位擴展。
ARM7:ARMv4架構(gòu)
ARM9:ARMv5架構(gòu)
ARM11:ARMv6架構(gòu)
ARM-Cortex 系列:ARMv7架構(gòu)
ARM7沒有MMU(內(nèi)存管理單元),只能叫做MCU(微控制器),不能運行諸如Linux、WinCE等這些現(xiàn)代的多用戶多進程操作系統(tǒng),因為運行這些系統(tǒng)需要MMU,才能給每個用戶進程分配進程自己獨立的地址空間。ucOS、ucLinux這些精簡實時的RTOS不需要MMU,當然可以在ARM7上運行。
ARM9、ARM11,是嵌入式CPU(處理器),帶有MMU,可以運行諸如Linux等多用戶多進程的操作系統(tǒng),應用場合也不同于ARM7。
到了ARMv7架構(gòu)的時候開始以Cortex來命名,并分成Cortex-A、Cortex-R、Cortex-M三個系列。三大系列分工明確:
“A”系列面向尖端的基于虛擬內(nèi)存的操作系統(tǒng)和用戶應用;
“R”系列針對實時系統(tǒng);
“M”系列對微控制器。
簡單的說Cortex-A系列是用于移動領(lǐng)域的CPU,Cortex-R和Cortex-M系列是用于實時控制領(lǐng)域的MCU。
瑞芯微電子有限公司是國內(nèi)獨資的專業(yè)集成電路設計公司和經(jīng)國家認定的集成電路設計企業(yè),專注于數(shù)字音視頻、移動多媒體芯片級的研究和開發(fā)。瑞芯微以市場為導向,技術(shù)創(chuàng)新為核心,致力于為客戶提供多層次、多平臺、多場景的專業(yè)解決方案,賦能消費電子、智能硬件、機器視覺、行業(yè)應用等多元領(lǐng)域。
ARM教學需求
嵌入式系統(tǒng)是一門綜合性非常強的課程,對于嵌入式系統(tǒng)的學習,不僅僅是對理論知識的掌握,更多的是實際開發(fā)能力提升,這就需要通過學校建立支撐專業(yè)需要的嵌入式ARM實驗室,可以對學生基礎知識的掌握、綜合素質(zhì)的提高和應用創(chuàng)新能力培養(yǎng)起到較為重要的作用。
目前,許多院校先后建立了不同規(guī)模的實驗室,目前大部分嵌入式ARM實驗室都存在以下問題:
1、學校實驗室現(xiàn)有的軟硬件環(huán)境無法覆蓋全面,無法實現(xiàn)準確高效實現(xiàn)項目開發(fā)。
2、目前大部分的指導教學都缺乏零基礎入門的指導。
3、基礎的教學案例無法滿足高校科研的需求。
針對以上問題,創(chuàng)龍為高校提供了豐富的教學實驗和開發(fā)例程,以及相應的視頻教程,讓高校能夠輕松教學和科研。
產(chǎn)品設計及使用上具有以下特點:
1、創(chuàng)龍的嵌入式實驗箱在硬件上引出 CPU 全部資源信號引腳,二次開發(fā)極其容易,用戶只需要專注上層運用,降低了開發(fā)難度和時間成本。
2、創(chuàng)龍的嵌入式實驗箱配備了開發(fā)過程中所需的所有配件和完整的平臺開發(fā)包,節(jié)省軟件整理時間,同時提供軟件安裝教程,上手容易。
3、提供的入門教程實驗指導手冊包括實驗目的、原理、步驟及源碼解析等,注重實驗的過程,內(nèi)容詳實且豐富,可以幫助學生打好專業(yè)基礎,快速入門上手,也有利于教師教學計劃的開展。
建設目標
適用課程
Cortex-A55 ARM嵌入式實驗箱主要用于《ARM 系統(tǒng)開發(fā)》、《ARM 應用開發(fā)》《物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)》、《嵌入式系統(tǒng)設計》、《移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)》、《無線傳感器網(wǎng)絡》、《物聯(lián)網(wǎng)設計方法與應用》、《人工智能》等課程。
適用專業(yè)
Cortex-A55 ARM嵌入式實驗箱主要面向電子信息工程專業(yè)方向,同時也可適用于通信工程、電子科學與技術(shù)、光電信息工程、計算機科學與技術(shù)、自動化、人工智能等相關(guān)專業(yè)教學。Cortex-A55系列的ARM可以滿足自動化、通信等領(lǐng)域的應用需求,可應用于工控,電力,通訊,醫(yī)療,媒體,安防,車載,金融,消費電子等領(lǐng)域。
預期目標
ARM嵌入式實驗室建設擬達成的預期教學培養(yǎng)目標如下:
學生理解嵌入式ARM系統(tǒng)的基本原理;
學生了解嵌入式ARM微處理器的結(jié)構(gòu)和組成;
學生掌握嵌入式ARM系統(tǒng)開發(fā)的過程和基本方法;
學生掌握學會Linux開發(fā)的基本知識、程序架構(gòu)、開發(fā)流程;
培養(yǎng)學生嵌入式系統(tǒng)設計能力、實踐動手能力、嵌入式系統(tǒng)分析與調(diào)試能力。
Cortex-A55 國產(chǎn)化ARM教學平臺
產(chǎn)品特點
TL3568-PlusTEB是創(chuàng)龍是一款基于瑞芯微 RK3568J處理器設計的四核 ARM Cortex-A55 全國產(chǎn)嵌入式教學實驗箱,提供了豐富的教學實驗,適合高校以及研究所等實驗機構(gòu)。
其中, SOM-TL3568 是一款基于瑞芯微 RK3568J處理器設計的四核 ARM Cortex-A55 全國產(chǎn)工業(yè)核心板,主頻高達 1.8GHz。核心板 CPU、ROM、RAM、電源、晶振、連接器等所有器件均采用國產(chǎn)工業(yè)級方案,國產(chǎn)化率 100%。RK3568J是一款采用ARM架構(gòu)的通用型SoC,主要應用于智能硬件和工業(yè)應用。CPU采用四核A55架構(gòu)處理器,集成Mali G52圖形處理器和獨立的人工智能NPU處理器。RK3568J支持三屏異顯,支持CAN、UART、SPI、IIC、IIS.SATA等接口,適合工控類應用,支持鴻蒙OS、安卓、Linux、Ubuntu、 Debian等操作系統(tǒng),非常適合二次開發(fā)。
TL3568-PlusTEB的產(chǎn)品特點如下:
基于瑞芯微 RK3568J,四核 ARM Cortex-A55處理器,主頻1.8GHz。
實驗箱含實驗板、7寸觸摸屏、7寸全鍵盤,可選多種拓展模塊。
實驗箱支持:音頻輸入輸出接口、攝像頭接口、4G、NVMe接口、ADC、波形發(fā)生器、Ethernet、RS232、RTC、LCD、HDMI、USB HOST、USB OTG、SPI、IIC、GPIO、PWM、SD等外設與接口。
實驗箱支持翼輝操作系統(tǒng)顯示界面。
適用于嵌入式系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)、無線傳感器、人工智能等教學領(lǐng)域。
審核編輯 黃宇
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