天津工业大学是教育部与天津市共建、天津市重点建设的全日制普通高等学校、国家“双一流”世界一流学科建设高校。2022年初,兆易创新GD32与天津工业大学生命科学学院王敏老师团队展开了关于工业互联网智能终端——智慧照明实践课程的深度合作,研发教学实验箱并同步撰写课程教材。
教学实验箱实现了基于物联网技术的调光调色智能照明功能和基于工业互联网的边云系统的大规模照明控制。教学内容包含传感器技术、物联网技术、嵌入式应用技术和边云协同技术。该实验箱的三层控制板的主控芯片均采用GD32F3系列MCU:GD32F303系列以及GD32F330系列。
▲矩阵大灯MCU核心板
智能照明实验箱当前已完成所有软硬件设计,传感器板、通信板、主控板以及综合控制系统均已调试成功,并正式量产。国内两家高校已经引入实验箱作为光源与照明专业、物联网等专业的实践平台。更新后的配套教材《互联网架构下---智慧照明》,作为教育部高等学校电子信息类专业教学指导委员会规划教材,也已撰写完毕,计划2023年由清华大学出版社出版面世。
▲智慧照明实验平台成品图
《工业互联网架构下——智慧照明》教材就智慧照明技术开发平台的系统开发、硬件开发、软件开发、调光调色实现方法、故障远程监测方法进行了详尽的分析与说明。从教研开发和培训教学入手,将GD32 MCU相关的开发知识融入其中,以实验过程和实验现象为主导,循序渐进、由浅入深地介绍智能照明平台的硬件模块的设计原理和实现方法、软件设计流程和实现方法。
此外,教材拥有具体的实验步骤讲解和实现功能的程序流程图和语句,搭配智能照明实验箱,可以直接用于相关产品的科研开发和培训教学。其详细介绍了每一个实验的实验目的、实验内容、实验原理和实验步骤,每个实验后有思考题供学生练习,加深学生对实验内容的理解。
▲基于GD32 MCU的智慧照明开发平台
配套教材获得学校荣誉证书
王敏老师目前为天津工业大学生命科学学院副教授,硕士生导师,工学博士。美国弗吉尼亚理工大学高级访问学者。在国内外重要学术期刊和会议上发表学术论文40余篇,主编教材3部。主持省部级科技项目3项,横向项目20余项。由王敏老师组织研发的高校教学仪器多次获得高教司组织的自制仪器大赛奖项。主要研究方向为边云协同、嵌入式系统设计、工业互联网、网络调度等。
智能照明实验箱与《工业互联网架构下——智慧照明》指导书配套学习,可以让求学者轻松掌握GD32 MCU在智能照明中的开发应用技巧,训练智能照明的编程方法和思路,进而对物联网的概念、组网方式有更深入的理解,掌握基于物联网的智能照明软硬件设计及实现方法。
智能照明实践课程适用于工业互联网、光源与照明、物联网、电子类等专业本科生,既可作为工业互联网架构、智慧照明、嵌入式开发、物联网等课程的实验教材,也可作为本科生和研究生参加相关专业设计大赛的参考资料。
GD32大学计划也将与天津工业大学继续开展深度合作,助力教材编写和教学改革,为中国嵌入式人才培养和发展贡献力量。