嵌入式产品开发竞赛 高职组

 “2010年全国职业院校技能大赛”

高职组“嵌入式产品开发竞赛”技术分析报告

 

 

※竞赛指导思想：

1.1 指导思想

适应国家产业结构调整与工业化进程需要，以制造业、电子通信业先进技术应用为主题，提升技术应用层次，展示知识经济时代高技能人才培养的特点；引领相关高职专业教育教学改革；注重展示和考察选手的职业道德与团队协作精神；吸引企业参与，提高高职教育社会认可度。

1.2 基本原则

1．嵌入式技能竞赛与教学改革相结合：以嵌入式技能竞赛为平台，努力适应产业发展对嵌入式高技能人才的需要，引导高职嵌入式专业教育教学改革方向。

2．高技术与高效率相结合：企业参与竞赛项目设计，全面提供技术支持和后援保障，突出嵌入式技术的先进工艺设计、产品制造技术、控制技术的实际应用，重视质量与成本意识的体现。

3．个人发展与团队协作相结合：高职组嵌入式竞赛为团体赛，在展示个人风采的同时，更加突出职业道德与协作精神。 

 

 

※ 竞赛方案：

2.1 竞赛内容与方式

根据高职教育的特点，高职“嵌入式技术”赛项的目标有别于本科与研究生的嵌入式大赛。本科与研究生的嵌入式大赛是以学生利用嵌入式系统的性能，充分发挥学生想象力创造出特异、新颖的作品。而根据高职学生的就业方向和行业需求，高职“嵌入式技术”赛项应以针对嵌入式系统的特定生产工艺、技术手段，按照工艺规范对产品系统进行生产（工艺）、调测、调整、革新为主。

考虑大赛的专业特点、可观赏性和评判的公正、客观、便捷。特设计竞赛的概要内容如下：

利用大赛提供的软硬件模块，按照大赛所提供的工艺文件组装产品（如数码相机、自控小车等智能型电子设备），并进行软件安装（或固件升级）与整机调测；在完成产品功能（基本要求）的基础上，要求参赛队在一定范围内有所创新（扩展要求）。

作品从响应速度、指标精度、制作工艺等方面进行评判，综合评判作品的制作水平。

2.2 评分方式

为保证评判的公正、客观、便捷。评判的方式将被设计成为利用标准图表进行比对、秒表测量（或自动计时）等方式进行，尽量减少人为观测因素和减少仪器测量（仪器测量影响裁判的便捷性并有一定的人为因素）。

2.3 竞赛方案举例

竞赛项目：“模拟探月车（月球车）”，本题目的选取契合国家当前 的“探月”热点，容易引起共鸣。

竞赛方式：参赛队在规定时间使用统一提供的材料现场组装一台探月车，并利用控制软件进行个性化的性能设置与调整。“探月车”制作完成后在大赛提供的模拟“月球环境”中行进，并对模拟“月球环境”中的地形标志物进行测绘，同时通过无线通讯发回测绘数据，数据的准确度高且用时少的参赛队获胜。

竞赛过程：参赛队统一使用大赛提供的零件（小车底盘、传感器）、操作系统、软件模块按照大赛提供的工艺文件进行系统组装（含焊接、工装、测试等步骤，绝大多数参赛队基本能完成，体现高职学生的技能，照顾大赛的参与性，体现高职的“职业特点”），组装完成后参赛队自主进行系统调试、并可以通过软件的剪裁得到不同性能和功能的系统（固定的流程，但是自主发挥并且包含提高部分，意在体现高职学生的职业素质、自主学习和反思的能力，突出高职的“建构能力”）。

竞赛成绩评定：竞赛结束后，公开测评（大屏幕实时公布参赛队数据），可采取分组赛制，全员参与，竞赛场面热烈，有新闻性，支持电视转播。

竞赛颁奖：除传统颁奖外，加入企业参与环节，点评参赛队的得失，并现场与优秀学生签订培养或实习协议，体现校企深度合作。

 

 

※ 竞赛训练方案：

  

“模拟探月车”通常由2部分组成：小车、控制台。小车负责现场数据采集、处理和发送；控制台负责数据的显示和远程控制。小车上功能多样化，如具备拍照（摄像）、循迹、避障、测距等等功能。控制台可以通过无线通信方式接收小车上的拍照（摄像）数据在液晶上显示，依据图像数据进行识别特定的图标，根据相应的图标含义可自动发出相应的信号。遇到无法识别的图标，也可人工发出信号控制小车。二者合一的结合使得小车更加智能化，自动化，可视化。

◢ 方案选型：

方案选型包括硬件方案选型和软件方案选型。

硬件方案选型：考虑到速度和功能的需求，本项目宜采用ARM9系列微处理器。其中S3C2440（ARM9）高频处理器自带LCD、Camera、音频控制器等丰富的资源，非常适合本题目的需求。整个方案由小车和控制台构成，系统构架如图1所示。

图1  系统架构示意图

软件方案选型：可以选用μC/OS-II、WinCE、Linux等操作系统作为软件平台，购买或自行开发相应的驱动程序，从而搭建出自己的应用程序。考虑到竞赛的时间有限以及操作系统的难易程序，优先考虑WinCE和μC/OS-II嵌入式操作系统。软件构架如图2所示。

 

图2  软件构架示意图

 

◢ 小车组成与功能：

小车系统利用多种传感模块协调配合，具备一定的自动识别与判断能力。在特殊环境下，当小车无法自动识别与判断时，可将图像发送到控制台，接受人工控制。小车系统由电机、摄像头、液晶、无线、循迹、避障（测距），测速以及状态显示灯和声音提示模块组成，小车系统模块整体框图如图3所示。

 

图3 小车系统

小车可以完成如下功能：

♥ 具备摄像功能并可以在液晶显示屏上显示（摄像头测试）；

♥ 有无线通信功能，可以方便将拍照（摄像）数据传输到控制台上；

♥ 小车装备高容量电池，有较强的驱动能力与速度；

♥ 能够自动循迹、避障，并且能够测出障碍物的距离；

♥ 小车能够自身显示状态信息+声音提醒（语音用于扩展）。

 

◢ 控制台组成与功能：

控制台系统主要由控制模块、无线、液晶与按键组成。控制台不断接收小车发送的照片（摄像）数据，以便人工判断与识别，根据实际情况按键选择相应的处理方式，并将其信号发送给小车系统。

 

图4  控制台主要模块

控制台可以完成如下功能：

♥ 可以通过无线通信方式接收小车发送过来的拍照（摄像）数据并在液晶上显示；

♥ 具有图像识别功能，能够识别出特定的图标并在液晶上提示；

♥ 具有按键，能够通过按键人工遥控小车基本动作。

 

 

※ 技术支持方案：

 

大赛宗旨： 

①参与面广，电子信息大类各专业的学生都可以参与，是学生锻炼提高技能的理想平台。

②企业参与，全面提高高职教学水平，培养符合市场需求的人才。

 

技术支持方案：

针对本次大赛，为了帮助各竞赛指导老师降低技术难度，顺利搭建竞赛环境，我们组织多名嵌入式工程师，提供4个专业的嵌入式技术支持群（72023913、 15119071、 75826968、 157121778），非常欢迎各位竞赛指导老师加入，申请加入时请标明身份（学校、姓名），否则一律拒绝。

参考车型如下：

       

图5  智能小车样板

 

方案：