Imagination大學(xué)計(jì)劃（IUP）今年推出的最重要的一項(xiàng)就是“Connected MCU Lab(互聯(lián)MCU實(shí)驗(yàn)室)”，它其實(shí)是一項(xiàng)為期一個(gè)學(xué)期的開(kāi)發(fā)課程，它為教師提供了充足的資源可以教本科類學(xué)生基本的MCU和IoT相關(guān)的知識(shí)。

Connected MCU Lab(互聯(lián)MCU實(shí)驗(yàn)室)能夠讓學(xué)生了解基本的微控制器和I/O特性，了解實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的概念和先進(jìn)的處理器架構(gòu)，最后能夠理解云互聯(lián)規(guī)則。學(xué)生借助開(kāi)源的“Creator IoT框架”可以查看云端數(shù)據(jù)以及遠(yuǎn)程訪問(wèn)MCU節(jié)點(diǎn)。

目前已經(jīng)有兩家公司和我們一起在世界范圍內(nèi)的大學(xué)里推廣這一實(shí)踐課程。Microchip公司設(shè)計(jì)了PIC32 MCU，是系統(tǒng)的核心，同時(shí)也提供了PICkit 3 調(diào)試/編程器和軟件工具，包括MPLAB X IDE和MPLAB兼容開(kāi)發(fā)庫(kù)。Digilent公司設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了高性能chipKIT Wi-FIRE板卡，為學(xué)生們提供了穩(wěn)定可靠的硬件平臺(tái)，在此基礎(chǔ)上可以構(gòu)建項(xiàng)目工程。

目前市場(chǎng)上有很多廉價(jià)的微控制器硬件平臺(tái)，但是這會(huì)給學(xué)生們帶來(lái)很多潛在的不便：異常bug、連接器異常以及板卡易壞。對(duì)于這么低廉的價(jià)格他們卻承諾了很多，但是如果你的學(xué)生充滿熱情想學(xué)習(xí)的時(shí)候，這些工具和板卡簡(jiǎn)直就是噩夢(mèng)。在這項(xiàng)課程里我們認(rèn)真的選擇了穩(wěn)定可靠的工具和板卡，每款硬件平臺(tái)成本價(jià)為100美元。這是一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)而且會(huì)一直持續(xù)下去。

如果你接觸過(guò)chipKIT開(kāi)發(fā)板卡或者PIC32微控制器，你就會(huì)對(duì)Microchip和Digilent非常熟悉。ChipKIT Wi-FIRE板卡就是基于PIC32MZ EF微控制器。

為什么采用32位？

Microchip公司提供的PIC32系列MCU有如下三個(gè)版本：

? PIC32MX系列集成了早期的MIPS M4K處理器內(nèi)核
? 最新的低成本PIC32MM系列是基于MIPS microcAptiy內(nèi)核（這與MIPSfpga計(jì)算架構(gòu)課程中采用的處理器內(nèi)核相同）
? PIC32MZ采用的是MIPS勇士M系列處理器內(nèi)核（目前已經(jīng)可供研究人員使用）

那么為什么32位處理器這么重要呢？我們認(rèn)為有一下四個(gè)關(guān)鍵的因素：

? 行業(yè)內(nèi)已經(jīng)普遍采用32位處理器：雖然一些供應(yīng)商仍然提供8位的處理器，但是在各種設(shè)計(jì)中的采用率已經(jīng)非常小了（區(qū)別MCU的使用量）。仍然采用8051進(jìn)行教學(xué)的應(yīng)該考慮更新?lián)Q代了，當(dāng)學(xué)生們畢業(yè)后他們可能將不會(huì)再接觸8051單片機(jī)，是不是應(yīng)該交給他們一些更需要的東西呢？

? 互聯(lián)性：創(chuàng)建一個(gè)IoT系統(tǒng)并且實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)與云服務(wù)連接對(duì)于處理器的要求是很苛刻的。可以說(shuō)32位處理器是一個(gè)不錯(cuò)的選擇：提供強(qiáng)大的資源同時(shí)簡(jiǎn)化軟件設(shè)計(jì)。這個(gè)行業(yè)對(duì)于嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員的需求不斷增加，而且對(duì)于互聯(lián)性的要求驅(qū)使32位處理器不斷取代8位和16位器件。

? 面市時(shí)間：在大部分應(yīng)用中，實(shí)現(xiàn)絕對(duì)的低成本并不是最主要的目標(biāo)。滿足市場(chǎng)需求往往更加的重要。32位MCU的軟件開(kāi)發(fā)工具更加容易操作，并且提供強(qiáng)大的調(diào)試和編譯工具。

? 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)是32位處理器：我仍然記得某個(gè)公司設(shè)計(jì)了自己的CPU架構(gòu)并且推出了自己的MCU產(chǎn)品。使用量的增長(zhǎng)使得成本不斷降低，涌現(xiàn)出更多更好的開(kāi)發(fā)工具，使得尋找一款符合設(shè)計(jì)要求的MCU變得更加容易。如今使用量最多的三款CPU架構(gòu)是：ARM、x86和MIPS。對(duì)于微控制器32位是大勢(shì)所趨。很多公司都已經(jīng)在采用MIPS架構(gòu)的微控制器：聯(lián)發(fā)科、三星、高通和Microchip都使用MIPS作為IoT的解決方案。

我們的方法

雖然這樣描述很奇怪但是很貼切形象：“如果駱駝的鼻子伸進(jìn)到帳篷里那么它的整個(gè)身體也會(huì)跟著進(jìn)來(lái)。”

Connected MCU Lab(互聯(lián)MCU實(shí)驗(yàn)室)課程首先會(huì)向一年級(jí)或者二年級(jí)的本科生介紹嵌入式系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的必備知識(shí)。大約需要16周的時(shí)間，但是不會(huì)對(duì)某個(gè)話題進(jìn)行太深入的討論。這些需要學(xué)生日后更加集中的學(xué)習(xí)或者完全自學(xué)來(lái)加深理解。

因此通過(guò)這些課程我們會(huì)讓學(xué)生對(duì)IoT開(kāi)發(fā)有初步的認(rèn)識(shí)了解，但是不會(huì)太深入…，我們的目的是通過(guò)學(xué)生親手實(shí)踐讓他們對(duì)IoT概念產(chǎn)生興趣，引導(dǎo)他們以后會(huì)深入學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)和IoT相關(guān)的課程。

實(shí)驗(yàn)室VS工程項(xiàng)目

這個(gè)課程通過(guò)一個(gè)學(xué)期的時(shí)間讓學(xué)生接觸廣泛的學(xué)習(xí)資料。為了能夠?qū)崿F(xiàn)這一做法，大部分編程活動(dòng)都是實(shí)驗(yàn)室聯(lián)系并且有明確的一步一步的指導(dǎo)說(shuō)明。

這與實(shí)際的工程項(xiàng)目不同，這里主要是學(xué)生設(shè)計(jì)和搭建程序。片面的將本課程的編程練習(xí)當(dāng)做一個(gè)工程會(huì)導(dǎo)致不好的結(jié)果，會(huì)讓學(xué)生泄氣而失去學(xué)習(xí)的興趣。這個(gè)課程的方法也對(duì)指導(dǎo)教師提出了時(shí)間上的要求。

相反我們給學(xué)生展示成功的學(xué)習(xí)案例能夠讓學(xué)生充滿熱情并堅(jiān)持下去。日后他們將能夠勝任更加困難的項(xiàng)目，在后續(xù)的學(xué)習(xí)課程中面對(duì)相關(guān)的開(kāi)發(fā)問(wèn)題學(xué)生們也會(huì)更加的自信和成熟。

IUP計(jì)劃的教學(xué)資料都會(huì)提供源文件，因此指導(dǎo)教師采用或者搭建自定義實(shí)驗(yàn)課程以滿足他們的教學(xué)目標(biāo)。

按照目前的結(jié)構(gòu)來(lái)看，這個(gè)課程是一個(gè)為期一個(gè)學(xué)期親手實(shí)踐的項(xiàng)目，為以后在嵌入式系統(tǒng)和IoT行業(yè)深入工程開(kāi)發(fā)和課程學(xué)習(xí)進(jìn)行一定的廣告宣傳。

關(guān)于作者

IUP計(jì)劃的教學(xué)資料的另一個(gè)關(guān)鍵區(qū)別點(diǎn)是它們都是由經(jīng)驗(yàn)非常豐富的行業(yè)從業(yè)人員設(shè)計(jì)的。這需要花費(fèi)時(shí)間和金錢，而且會(huì)變得更加不好管理，這就是為什么沒(méi)有人這樣做的原因。然而只要你看到這些資料，這個(gè)方法所帶來(lái)的便利是明顯的和長(zhǎng)期的。

來(lái)自北卡州立大學(xué)的教授Alex Dean已經(jīng)教授MCU很多年了，他已經(jīng)嘗試過(guò)幾乎所有的處理器架構(gòu)，而且已經(jīng)編寫了幾部指導(dǎo)書(shū)。他目睹過(guò)學(xué)生從疑惑道豁然開(kāi)朗，這個(gè)課程就是指引學(xué)生如何少走彎路。

非常感謝IUP計(jì)劃能夠?qū)⑺墓ぷ飨蛉蛴脩粽故荆覀兎浅４_定你會(huì)非常喜歡這些學(xué)習(xí)資料的。

獲取學(xué)習(xí)資料

1. 訪問(wèn)網(wǎng)址： imgtec.com/university ，點(diǎn)擊“注冊(cè)”或者“加入IUP”
2. 完成第一部分：社區(qū)注冊(cè)
3. 選中“加入Imagination大學(xué)計(jì)劃”選項(xiàng)，完成其他信息輸入
4. 一封驗(yàn)證郵件會(huì)發(fā)送到你的激活郵箱（查看垃圾箱郵件，有時(shí)候這個(gè)郵件會(huì)被過(guò)濾掉）
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英文鏈接：
https://imgtec.com/blog/discovering-world-iot-connected-mcu-lab/