Linux嵌入式实验系统

    筑梦系列    

Linux嵌入式实验系统

一、产品开发背景和目的

随着物联网、工业自动化及智能设备的迅猛发展，嵌入式系统已成为推动技术创新的核心引擎。然而，当前高校及企业在嵌入式教学与研发中普遍面临硬件平台适配性差、实验内容碎片化、难以对接产业需求等痛点。传统实验箱多采用封闭式架构，仅支持单一操作系统或开发环境，缺乏对新兴技术（如多核处理器、实时系统、复杂传感器）的深度整合，导致学生难以形成系统级开发能力，企业也难以快速获得符合实际需求的研发人才。该实验箱以I.MX6ULL Cortex-A7处理器为核心，集成512MB DDR3内存、8GB EMMC存储及10英寸电容触摸屏，搭载光环境传感器、6轴姿态传感器等硬件模块，并提供USB、以太网、CAN总线等多样化接口，旨在打造一款集教学、科研与产业应用为一体的综合性开发平台。

二、产品概述

1.产品定位

Linux实验箱是一款面向计算机科学与技术、电子信息工程、自动化、物联网工程等学科的专业级嵌入式开发平台，深度融合硬件设计、系统开发与实际应用场景，为高校及企业研发提供从基础教学到产业实践的全链路支持。在课程体系配套上，该实验箱全面覆盖嵌入式系统核心课程，包括《操作系统原理》《嵌入式系统开发》《硬件接口与通信》《Linux驱动开发》《图形化界面设计》等，支持从底层硬件驱动（如GPIO、UART、PWM）到上层应用开发（如QT UI、网络服务）的完整技术链路。在人才培养目标上，该产品旨在培养具备系统级开发能力、软硬件协同设计思维及工业级工程素养的复合型人才。

2.特色功能

高性能硬件架构：搭载I.MX6ULL Cortex-A7处理器（主频800MHz），配备512MB DDR3内存与8GB EMMC存储，支持10英寸RGB接口电容触摸屏及1.28英寸旋钮彩屏双显示模块，兼顾交互便捷性与工业级操控体验。

模块化扩展设计：采用核心板与底板分离的BTB接口，支持一键切换USB/TF卡/EMMC启动模式；引出2.54mm间距扩展插针，可外接传感器、通信模块等自定义硬件，适配复杂场景需求。

工业级防护与抗干扰设计：翻盖式结构保护核心组件，集成光环境传感器、6轴姿态传感器等硬件模块，搭配以太网、CAN总线、RS485等通信接口，适应复杂电磁环境与工业现场需求。

全链路实验体系：提供27项系统性开发案例，覆盖从底层驱动（GPIO中断、定时器消抖）到上层应用（QT UI开发、字符设备驱动）的全流程技术链路，包含Linux内核移植、RTC时钟配置等核心实验。

旋钮彩屏交互创新：配备1.28英寸旋钮彩屏，支持触控与旋钮编码器双模操作，既可作为状态显示面板，也可通过旋转编码器实现参数调节，简化人机交互流程，适用于工业设备调试与教学演示场景。

3.创新点

双屏异构交互设计：首创10英寸电容触摸屏+1.28英寸旋钮彩屏的双屏协同架构，既可通过大屏实现图形化界面操作（如QT UI开发、视频播放），又利用旋钮彩屏作为编码器输入设备，简化工业场景下的参数调节流程，降低操作复杂度，提升人机交互效率。

模块化扩展架构：采用核心板与底板分离的BTB接口设计，支持一键切换USB/TF卡/EMMC启动模式，预留2.54mm标准间距扩展插针，可快速接入CAN总线、RS485、SDIO通信模块或自定义传感器，适配工业控制、智能家居等多元场景需求，兼顾教学灵活性与工业级扩展性。

精细化实验场景覆盖：创新性设计低阶到高阶递进式实验，例如从基础GPIO控制（LED灯、按键）到高级功能（定时器消抖、高精度延时），再到系统级开发（内核移植、文件系统构建），配合旋钮彩屏的实时状态反馈，帮助学生循序渐进掌握嵌入式开发全栈能力。