[发明专利]一种面向嵌入式系统应用教学的虚拟实验系统

说明书

本发明涉及一种面向嵌入式系统应用教学的虚拟实验系统，包括一个WEB服务器与多个芯核监控终端。其中WEB服务器与各芯核监控终端以局域网络互联，监控终端由监测模块与实验模块组成。实验模块的主控芯片是虚拟教学实验需要学习的嵌入式系统芯片，芯片的所有通用接口引脚连接在监测模块的主控芯片引脚上，受到监测模块完全监测。系统采用直接在实际芯片上运行实验代码，通过监测引脚状态并在虚拟设备上展示运行效果的虚拟实验方法，达到了嵌入式系统应用实验仿真的要求。与现有技术相比，本发明不要使用第三方的仿真软件，使用方便，适用性强，且便于实验考核与管理。

技术领域

本发明为虚拟实验教学技术领域，特别是涉及面向嵌入式系统应用教学的虚拟实验系统。

背景技术

嵌入式系统应用课程注重培养学生的动手能力，目前大多数学校都是采用进入实验室在实验箱上完成实验。受到实验室条件以及实验时间安排的限制，学生往往只能在课上做实验，无法利用课余时间自主学习，教学效果不理想。现有的仿真软件如PROTEUS，提供了一些嵌入式系统芯片的仿真功能，但是仍有一些芯片不能支持，并且存在软件授权等问题。

经检索发现，中国发明专利（申请号201710656579.0）公开了一种远程单片机虚拟实验系统，通过远程控制软件在虚拟实验服务器上完成实验，采用视频录制方式记录学生的实验过程及效果。该虚拟实验方法仍然需要安装使用第三方的仿真软件如PROTEUS，无法解决上述问题。另外，教师将需要花费大量的时间去观看录制的实验视频，也不便于实验考核评分。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种面向嵌入式系统应用教学的虚拟实验系统，不需要使用第三方仿真软件，且便于教师检查考核。

本发明的技术方案为：一种面向嵌入式系统应用教学的虚拟实验系统，其特征在于： 包括一个WEB服务器与多个芯核监控终端；所述WEB服务器与各芯核监控终端以局域网络互联；所述芯核监控终端由监测模块与实验模块组成；

实验模块的主控芯片是虚拟教学实验需要学习的嵌入式系统芯片，该嵌入式系统芯片的所有通用接口引脚连接在监测模块的主控芯片引脚上，受到监测模块完全监测；所述监测模块的主控芯片的通用接口引脚数多于实验模块的主控芯片；

所述虚拟实验系统运行过程如下：

第1步，用户使用浏览器访问所述WEB服务器，在完成信息验证后进入虚拟实验界面，此时服务器将为其关联一个芯核监控终端；

第2步，用户在虚拟实验界面中进行接口电路设计，包括添加嵌入式系统芯片以及虚拟外部设备，以及配置芯片与虚拟外部设备之间的接口引脚连接情况；配置完成后上传给WEB服务器，所述服务器将需要监测的接口配置信息下发给关联的芯核监控终端的监测模块；

第3步，用户使用嵌入式系统的IDE软件进行实验编程设计，生成新的固件数据；然后在虚拟实验界面内上传，再经WEB服务器转发给关联的芯核监控终端的实验模块；

第4步，实验模块接收到所述新的固件数据后，存入嵌入式系统芯片的代码区自动完成固件更新；更新结束后经WEB服务器向用户发送固件更新完成信息；

第5步，用户在虚拟实验界面中收到固件更新完成信息后，启动虚拟实验系统运行，WEB服务器向关联的芯核监控终端的监测模块发送启动命令信息；监测模块在收到启动命令后，重启实验模块，随后实验模块开始运行用户最新上传的固件；

第6步，监测模块根据第2步接收的需要监测的接口配置信息，实时监测相应的接口引脚状态，生成接口监测实时信息并上传给WEB服务器；WEB服务器收到后，改变虚拟外部设备的显示效果，以此来模拟实验程序的运行效果，并供用户浏览观测；