一、 实验室定位与宗旨

嵌入式系统实验室建于2025年，位于金城楼501，面积120平方米，设备资产总值58.2万元。该实验室是面向电子信息工程、通信工程、人工智能、计算机科学与技术、自动化等相关专业的高阶综合实验平台。本实验室旨在紧跟现代嵌入式技术从高性能计算到底层实时控制的全面发展趋势，通过构建一个涵盖复杂应用处理器与高性能微控制器的完整教学体系，培养学生掌握嵌入式系统的核心理论、软硬件协同设计能力及跨平台项目开发技能，为其在人工智能、物联网、智能硬件、工业控制等领域的职业发展奠定坚实基础。

二、 核心设备：嵌入式Cortex-A55 & M4综合教学平台

本实验室的核心装备为先进的嵌入式Cortex-A55与Cortex-M4综合教学平台。该平台并非单一设备，而是一个集成了高性能应用处理器与高实时性微控制器的异构计算系统，完美模拟了现代智能设备（如智能手机、自动驾驶域控制器、智能机器人）的典型架构。

平台主要构成与特点：

1. Cortex-A55高性能应用处理单元：

核心定位：作为系统的“大脑”，运行复杂的嵌入式操作系统（如Linux、Android），负责处理图形界面、网络通信、智能算法、大数据量运算等高端任务。

教学价值：学生可学习Uboot移植、Linux内核裁剪、文件系统构建、设备驱动开发、QT/Python应用编程等，深入理解大型嵌入式操作系统的运作机制。

2. Cortex-M4高性能微控制单元：

核心定位：作为系统的“实时控制中心”，通常运行FreeRTOS、μC/OS等实时操作系统（RTOS），负责精准控制外设、采集传感器数据、执行实时性要求高的任务。

教学价值：学生可学习RTOS任务调度、中断管理、低功耗设计、各类通信接口（如UART, SPI, I2C, CAN）的驱动开发，掌握硬实时系统的设计方法。

3. 异构协同与通信：

核心特色：平台通过UART、SPI、USB或以太网等通信方式，将A55与M4有机连接，实现真正的异构协同计算。

教学价值：学生可以实践“A55负责上层智能决策与交互，M4负责底层实时控制”的先进设计模式。例如，在机器人项目中，A55运行视觉算法进行目标识别，然后将指令下达给M4，由M4精确控制电机运动。

三、 主要实验项目

依托该异构教学平台，实验室可开展从底层驱动到上层应用的全栈式实验项目：

基础与核心层：

Cortex-M4平台的GPIO控制、定时器/PWM、ADC/DAC采集、RTOS多任务设计与通信。

Cortex-A55平台的Linux开发环境搭建、内核编译与移植、字符设备驱动开发。

系统与通信层：

A55与M4双核间的通信协议设计与实现（如基于串口的自定义协议）。

网络应用开发：在A55上实现TCP/IP/UDP通信、Web服务器/客户端应用。

传感器数据采集与融合：M4采集多路传感器数据，预处理后发送至A55进行融合处理。

综合与应用层：

智能家居物联网网关：A55作为云平台连接和家庭服务器，M4连接并控制灯光、温湿度传感器等终端设备。

自动驾驶模型：M4实时采集舵机与电机数据并执行控制，A55处理摄像头数据实现车道线识别或交通标志检测。

工业数据采集器：M4通过CAN总线采集工业设备数据，A55运行数据库和UI，提供人机交互与远程监控功能。

四、 教学成果与目标

通过在实验室的系统化、项目化训练，学生能够：

建立完整的知识体系：透彻理解从微控制器到应用处理器，从RTOS到Linux的完整嵌入式技术栈。

掌握异构系统设计思想：获得业界亟需的软硬件协同设计与跨平台调试能力。

提升综合项目实战能力：通过完成综合性项目，全面锻炼需求分析、系统设计、编码实现、团队协作和项目管理的综合素养。

衔接前沿技术领域：为未来进入人工智能终端、边缘计算、物联网等前沿技术领域做好充分的知识与技能准备。

总结

嵌入式系统实验室以其独特的异构计算教学平台，构建了一个与产业前沿技术同步的高水平实践环境。它不仅是学生深化理论的演练场，更是激发创新、锻造工程能力的孵化器。我们致力于在此培养出能够驾驭未来智能硬件系统的核心开发人才。