序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇智能家居調(diào)查報告范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。

篇(1)

關(guān)鍵詞：智能家居；身份驗證；數(shù)據(jù)加密；數(shù)字簽名

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）17-0179-03

Abstract： Smart home as the current hot IOT applications， we are looking forward to it brings intelligent life. At the same time， it should be aware of its potential security risks. The main purpose of this paper is to research on the security scheme of smart home system. In the user authentication， using the double factor authentication mode based on the Device MAC and dynamic password， combined with digital signature technology， to prevent the intrusion of illegal users. After the authentication is passed， the system assigns permissions for each role. In the data transmission of different security levels， using different encryption schemes to protect the security of data communication in smart home system. In the home system， each security module of the program design， they are interrelated and mutually cooperate. Theoretically， this strategy to meet the needs of home security.

Key words： smart home； authentication； data encryption； digital signature

在這個信息化、數(shù)據(jù)化的互聯(lián)網(wǎng)通信大時代，物聯(lián)網(wǎng)正以各種形式出現(xiàn)在我們?nèi)粘Ｉ钪械母鱾€方面，正逐漸改變我們生活和工作方式[1]。物聯(lián)網(wǎng)通俗點理解就是互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上形成的物物相連的網(wǎng)絡，是指通過在物體內(nèi)嵌入感應芯片，采用RFID射頻技術(shù)，無線傳感技術(shù)，紅外感應技術(shù)和跟蹤定位技術(shù)，將這物體與互聯(lián)網(wǎng)連接，實現(xiàn)對物體信息的實時采集、處理、傳輸和監(jiān)控管理等功能。

智能家居作為物聯(lián)網(wǎng)的一個重要應用，目前各大IT界巨頭，家電大佬們紛紛涉足，展開了一場家居市場的爭奪戰(zhàn)，由此可見，智能家居的前景是十分可觀的。智能家居實際上是以家居環(huán)境為基礎(chǔ)，通過物物相連的無線傳感網(wǎng)絡來管理我們的衣食住行，實現(xiàn)人們家居生活的智能化、安全化和時尚化。我們可以想象：在未來的某一天，當你下班回到家里，隨著智能門禁系統(tǒng)的安全開啟，家里的燈光緩緩點亮，空調(diào)、熱水器根據(jù)你的體溫自動控溫，背景音樂緩緩響起，一個控制器或者一部手機就可以操控家中所有的電器[2]。而當你在外工作時，你也可以打開手機或者電腦遠程查看家居環(huán)境，操控家里的電器設備……這樣的生活正是智能家居正在努力實現(xiàn)的方向。

當人們沉浸在對智能家居生活的美好設想中時，它所存在的安全隱患卻給人們當頭一棒。不久前，蘋果公司固若金湯的IOS系統(tǒng)深陷XcodeGhost感染門事件后，這就不得不引發(fā)我們對智能家居系統(tǒng)的擔憂。根據(jù)惠普的調(diào)查報告，十大著名的智能家居產(chǎn)品存在不同的250個安全隱患。令人震驚的是，在黑帽子安全大會上，黑客輕松的破解了Nest恒溫器的安全防范，使恒溫器變成了可以掌握家居一切動向的“監(jiān)視器”。而英國早前就曝出了被攻擊的家庭攝像頭泄漏用戶隱私數(shù)據(jù)的事件[3]。智能家居出現(xiàn)的這一系列的安全問題，引發(fā)人們思考：我們該怎樣對待智能家居？或許智能家居的未來，亟待解決的是如何加強安全性這一課題。

1 智能家居系統(tǒng)架構(gòu)的分析

目前，智能家居大多采用ZigBee無線傳感網(wǎng)絡實現(xiàn)家居與互聯(lián)網(wǎng)連接，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)共享。ZigBee是普遍認為安全性能很好的低功耗協(xié)議，被定義為一種基于自動化控制的無線數(shù)傳技術(shù)[4]。本系統(tǒng)的設計方案中，主要采用基于ZigBee無線傳感網(wǎng)絡來采集智能家居的環(huán)境信息，系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖1所示。

整個智能家居系統(tǒng)主要由ZigBee無線傳感網(wǎng)絡、智能網(wǎng)關(guān)和遠程終端控制平臺三大部分組成。其中，ZigBee無線傳感網(wǎng)絡和智能網(wǎng)關(guān)是智能家居的硬件平臺，所有家居數(shù)據(jù)的采集、處理和傳輸都由它們實現(xiàn)。ZigBee無線網(wǎng)絡主要由協(xié)調(diào)器、路由器和終端節(jié)點組成，其中協(xié)調(diào)器是網(wǎng)絡中的核心設備，負責整個無線傳感網(wǎng)絡的組建、配置、管理和維護；路由器負責數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)，并執(zhí)行最佳的路由策略；終端設備主要負責數(shù)據(jù)的采集和傳輸[5]。在家居的硬件平臺中，智能網(wǎng)關(guān)是系統(tǒng)中最核心的設備，不僅負責控制ZigBee無線網(wǎng)絡的正常工作，完成信息傳輸和指令控制；還要控制與Internet連接，實現(xiàn)與遠程終端設備的數(shù)據(jù)實時傳輸、指令的接收與實現(xiàn)等操作。智能網(wǎng)關(guān)作為家居系統(tǒng)的核心部件，是實現(xiàn)ZigBee無線傳感網(wǎng)絡與互聯(lián)網(wǎng)連接的中間橋梁。

2 智能家居的安全性模型分析

智能家居系統(tǒng)目前大多采用Linux、Android系統(tǒng)，由于其系統(tǒng)的開放性，存在很多難以預料的安全隱患。智能家居根據(jù)組網(wǎng)的方式不同，采用的設備、協(xié)議的標準不一，也會出現(xiàn)一些安全隱患。本文主要將系統(tǒng)劃分成家居環(huán)境模塊、數(shù)據(jù)模塊和控制指令三個安全模塊進行結(jié)構(gòu)分析，如圖2所示。

2.1家居環(huán)境的安全性

智能家居負責管控人們家居生活的各種電器和智能門禁系統(tǒng)，相當家庭智能化的大管家。目前智能家居行業(yè)缺乏一個統(tǒng)一的行業(yè)安全標準，大多數(shù)智能家居生產(chǎn)廠商的產(chǎn)品安全性能不夠強，暴露出諸多的硬件設備的安全隱患。如果黑客或不法分子對設備硬件的漏洞遭進行攻擊，獲得了家居的控制權(quán)的話，后果是不堪設想的。家居的安防系統(tǒng)一旦被破解，智能家居相當于是“大門敞開”的，人們的生命財產(chǎn)都將受到嚴重的威脅，這是不容忽視的。

2.2 數(shù)據(jù)的安全性

數(shù)據(jù)是信息的一種表現(xiàn)形式。在任何通信系統(tǒng)的設計中，都必須強調(diào)數(shù)據(jù)的安全性。在智能家居通信中，采集和上傳的數(shù)據(jù)是有關(guān)用戶家居和用戶身份的重要信息，因此，保障數(shù)據(jù)的安全性顯得尤為重要。在整個智能家居系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的安全性包括用戶的賬戶信息、隱私數(shù)據(jù)和普通數(shù)據(jù)這三個部分。

2.2.1 用戶登錄賬戶的安全性

用戶的賬戶信息是識別用戶身份的重要憑證，也是用戶登錄家居系統(tǒng)的一把關(guān)鍵“鑰匙”。首先，在家居系統(tǒng)中，需要合法用戶進行身份信息的注冊，系統(tǒng)會依據(jù)用戶的身份級別，給每個合法用戶分配相應的系統(tǒng)操作權(quán)限。用戶身份界別越高，獲得的管理權(quán)限就越高。因此，在系統(tǒng)中，用戶的賬戶信息是至關(guān)重要的。一旦高級別賬戶的密碼信息泄露，對整個系統(tǒng)的危害是相當大的。因此，在智能家居系統(tǒng)中，必須要保證每一個用戶的賬戶信息的安全，防止非法用戶登錄系統(tǒng)。

2.2.2 通信數(shù)據(jù)的安全性

在這個IT化的大時代，數(shù)據(jù)的安全或更勝于金錢，這是由數(shù)據(jù)的具體價值來決定的。在智能家居系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)是用戶信息的具體體現(xiàn)，由ZigBee模塊收集上傳的數(shù)據(jù)都是家居中的隱私數(shù)據(jù)，關(guān)系到家居信息或者用戶的各種隱私信息，這也是黑客用盡手段想要竊取的“肥肉”。在通信過程中的數(shù)據(jù)需要進行適當?shù)淖儞Q處理，讓攻擊者無法知曉其真實含義。

2.3 控制指令的安全性

在整個智能家居系統(tǒng)中，用戶可以通過遠程終端或者內(nèi)網(wǎng)設備進行訪問或者控制。在內(nèi)網(wǎng)控制時，由于ZigBee網(wǎng)絡本身的安全性，指令傳輸?shù)陌踩幸欢ǖ谋Ｕ稀６谕饩W(wǎng)的遠程終端進行指令控制時，由于Internet的開放性，就會遭受到諸多的攻擊，因此，在指令傳輸過程中的安全亟待解決。

3 智能家居系統(tǒng)安全性方案設計

在智能家居系統(tǒng)中，將由外及內(nèi)采取一系列的安全機制，確保整個通信過程的安全性。首先，在用戶使用系統(tǒng)之前，終端設備登錄環(huán)節(jié)需進行身份合法性的驗證。在用戶成功登錄后，實行級別化“角色-權(quán)限”模式，即根據(jù)該用戶的角色級別，為其開放對應的功能權(quán)限。在數(shù)據(jù)傳輸過程中，根據(jù)數(shù)據(jù)的隱私級別，采用不同的加密方式，確保重要數(shù)據(jù)的安全性。智能家居系統(tǒng)安全方案如圖3所示。

3.1 身份驗證環(huán)節(jié)

在用戶設備登錄系統(tǒng)之前，需要進行設備身份驗證，在這個環(huán)節(jié)中，主要采用基于雙因子認證模式，結(jié)合數(shù)字簽名技術(shù)，防止非法用戶的入侵。所謂雙因子認證模式，即采用“設備MAC地址+動態(tài)口令”機制。整個身份驗證的過程包括兩部分：設備首次注冊和設備登錄驗證。

3.1.1 設備首次注冊

用戶終端設備第一次登錄智能家居系統(tǒng)之前，需要在智能網(wǎng)關(guān)上進行設備的首次注冊，通過家居主人的許可，將設備的原始MAC設備編號存儲在智能家居后臺的數(shù)據(jù)庫中，根據(jù)主人確認并設置的角色，為其分配相應的系統(tǒng)操作權(quán)限。同時，在用戶終端設備上安裝動態(tài)口令校驗軟件。

3.1.2 設備登錄驗證

當設備首次注冊完成后，再次登錄系統(tǒng)將會實行身份驗證。用戶設備驗證時，智能網(wǎng)關(guān)和用戶設備之間的信息傳輸均采用單向散列函數(shù)進行加密處理。單向散列函數(shù)的安全性在于其產(chǎn)生散列值的操作過程具有較強的單向性。并使用數(shù)字簽名技術(shù)對賬戶信息進行簽名，確保身份驗證過程中登錄信息的完整性和安全性。設備身份驗證過程如圖4所示。

（1）用戶終端設備首先需要向智能網(wǎng)關(guān)發(fā)送身份驗證的請求，智能網(wǎng)關(guān)收到請求后，做出響應，開放認證系統(tǒng)。

（2）用戶將本設備的MAC編號使用MD5算法生成MAC摘要，并對數(shù)據(jù)的真實性進行簽名，攻擊方無法偽造，發(fā)送的信息也具備不可抵賴性。

（3）智能網(wǎng)關(guān)在接收到經(jīng)過數(shù)字簽名后MAC信息后，首先通過比對數(shù)據(jù)庫用戶設備MAC編號，在驗證數(shù)字簽名簽名的真實性。如果驗證通過，則生成本次驗證登錄的動態(tài)口令，采用MD5算法生成動態(tài)口令摘要，發(fā)送給用戶終端設備。

（4）用戶設備在收到動態(tài)口令摘要后，調(diào)用在設備注冊時安裝的口令校驗軟件，計算得到本次登錄的動態(tài)口令，并發(fā)送給智能網(wǎng)關(guān)驗證。

（5）智能網(wǎng)關(guān)設備驗證動態(tài)口令，如果驗證成功，則為該用戶設備開放相應的角色權(quán)限，可以進行數(shù)據(jù)傳輸。

圖4 用戶設備身份驗證過程圖

3.2 數(shù)據(jù)加密環(huán)節(jié)

在智能家居系統(tǒng)中，對所有傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行級別劃分，級別越高，采用的加密手段就越復雜。對于用戶的賬戶登錄信息這類數(shù)據(jù)，屬于Ⅰ級加密數(shù)據(jù)，級別最高，使用MD5算法和AES加密技術(shù)進行處理，并進行數(shù)字簽名，以保證數(shù)據(jù)在傳輸過程中的安全性、完整性和不可否認性。控制指令屬于Ⅱ級數(shù)據(jù)，包括對系統(tǒng)做出的一系列的控制操作，必須保證使用該功能的是合法用戶，因此采用MD5算法和數(shù)字簽名保證控制指令的安全傳輸[6]。系統(tǒng)里隱私數(shù)據(jù)屬于Ⅲ級數(shù)據(jù)，采用MD5算法和AES加密算法進行加密處理。最后，對于一些普通數(shù)據(jù)的傳輸，進行速度較快，加密效率高的AES算法進行處理。

在智能家居系統(tǒng)中，日志審查和分析模塊具有很高的價值。日志可以記錄系統(tǒng)的運行狀態(tài)，各種系統(tǒng)的運行參數(shù)；記錄用戶終端設備登錄、訪問的系統(tǒng)的時間、IP地址和執(zhí)行的一系列操作；記錄當前系統(tǒng)響應和處理的用戶請求的具體描述等。通過日志記錄，可以定期進行的分析和審計[7]，它的具體功能有如下幾點：

（1）通過日志分析工具，管理員對日志記錄進行安全分析對比，實現(xiàn)日志的審查，使管理員實時掌握系統(tǒng)的運行情況。

（2）系統(tǒng)管理員通過日志的審查，及時了解到當前系統(tǒng)的運行狀態(tài)和安全狀態(tài)，分析當前系統(tǒng)的安全級別，進行入侵檢測，實現(xiàn)入侵危機的自動預警。

（3）如果系統(tǒng)遇到運行或安全故障，管理員通過對系統(tǒng)日志的故障分析，能夠?qū)收线M行高速定位，繼而啟動故障應急預案，及時恢復系統(tǒng)正常功能。

4 結(jié)論

本文在基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)中，對整體的安全方案進行了分析與設計，采用了一系列的安全策略保障系統(tǒng)的安全性。各個安全模塊之間相互聯(lián)系，相互作用，共同實現(xiàn)系統(tǒng)的安全性。但本文仍有不足，有待在今后的研究工作中對各個安全模塊更加細節(jié)化，并投入到實際環(huán)境中進行調(diào)試。

參考文獻：

[1] 張維華.皇曉琳.物聯(lián)網(wǎng)智能家居技術(shù)與標準化綜述[J].信息技術(shù)與標準化， 2012（7）：35-38.

[2] 沈杰，陳秋歌，劉會方.基于智能家居系統(tǒng)可靠性測試分析[J].電子技術(shù)，2015（4）：147-148.

[3] 田豐慶.家居智能安全系統(tǒng)設計[D].南京：南京理工大學，2012.

[4] 王一棋，何麗莉，胡成全.基于ZigBee和Internet的無線智能家居網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)[J].吉林大學學報，2015（53）：302-306.

[5] 魏芳波.智能家居構(gòu)架中關(guān)鍵技術(shù)的研究[J].電子制作， 2015（5）：155-156.

篇(2)

李東生 中國企業(yè)家論壇輪值主席

互聯(lián)網(wǎng)大潮正猛烈沖擊著傳統(tǒng)企業(yè)的組織結(jié)構(gòu)和管理流程，打造去中心化和扁平化，開放式的組織是傳統(tǒng)企業(yè)面臨的重大課題。基于互聯(lián)網(wǎng)，移動智能創(chuàng)新成為大趨勢，智能的時代孕育很多機會，以智能硬件、智能家居和車聯(lián)網(wǎng)為核心的物聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟將可能成為新一輪的增長點。移動互聯(lián)網(wǎng)將讓世界變得越來越平。另一方面，隨著新型技術(shù)顯示的發(fā)展和制造成本的不斷降低，顯示產(chǎn)品將充滿人類的生活和工作的所有空間，顯示屏也將無處不在。

劉明康 中國銀監(jiān)會前主席

任何時候，任何國度，任何政黨、政府都不要欺騙百姓，在論語當中子貢問政，子曰“民不信不立”，拿今天的話來講就是你如果得不到百姓的信任，整個國家就垮了。

姜建清 中國工商銀行股份有限公司董事長

隨著中國經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整及增速放緩，產(chǎn)能過剩問題進一步凸顯，大量積蓄的產(chǎn)能造成了資源浪費和效率低下，眾多行業(yè)甚至一些新興產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)能利用率均不足 75%。而且，中國近4萬億美元的巨額外匯儲備也需要尋找多元化的投資渠道。“資本+產(chǎn)能”的雙輸出戰(zhàn)略無疑是同時化解兩大過剩的有效方法。

宗慶后 娃哈哈集團有限公司董事長

一、政府應降低稅賦，讓利于民。否則，不少中小企業(yè)根本承受不了，只能偷稅漏稅，并且偷稅漏稅的一部分稅收又成了政府官員的灰色收入。

二、政府要簡政。現(xiàn)在公務員的隊伍太龐大了，而且有很多臨時工，政府應節(jié)約，減少三公經(jīng)費開支，而且不應該再搞一些無效的投資，減輕納稅人的負擔。

三、由補貼農(nóng)民變?yōu)樘岣咿r(nóng)產(chǎn)品價格，讓農(nóng)民真正通過勤勞致富，農(nóng)產(chǎn)品的價格提高了，拿補貼農(nóng)民的錢來補貼城市貧民。

四、提高第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)的收入，進而發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)。

現(xiàn)在不管是國企還是民企的企業(yè)家都變成弱勢群體，政府要關(guān)心企業(yè)家的生存環(huán)境，同時希望全社會要理解他們。現(xiàn)在銀行貸款利息在10%以上，而實體經(jīng)濟利潤率只有5%左右，利息之高不能承受。國家不要給銀行下達過高利潤指標，應該強制銀行降低貸款利率，否則銀行把實體經(jīng)濟利潤全拿走了，實體經(jīng)濟全垮了，銀行反而賺不到錢引發(fā)金融危機。

楊元慶 聯(lián)想集團董事長兼CEO

互聯(lián)網(wǎng)概念被過分地夸大，因為互聯(lián)網(wǎng)不可能顛覆傳統(tǒng)行業(yè)的核心價值，因此傳統(tǒng)行業(yè)不必抗拒或者恐懼。企業(yè)要學習華為，只有踏實做核心業(yè)務的企業(yè)，才不會被互聯(lián)網(wǎng)顛覆。而某些企業(yè)把其他環(huán)節(jié)都外包了，主要是放在營銷環(huán)節(jié)上，從而圈來資本市場的錢。他們不去琢磨如何苦練企業(yè)的內(nèi)功，怎樣做好研發(fā)，把住產(chǎn)品質(zhì)量，管理好供應鏈，做好售后服務，他們要讓用戶總是饑餓著。

李克平 中國投資責任有限公司總經(jīng)理

中等收入陷阱在某種程度上是體制和政策安排的陷阱。如果在一些關(guān)鍵時期，由于當前短期的考慮，你會自己設置很多這樣的陷阱，這是在所謂的改革中、設計中、制度安排別需要規(guī)避和防止的。所以，一個國家的制度需要考慮長期、短期，需要考慮更精細的制度設計，否則的話可能會受限。

馮 侖 萬通控股有限公司董事長

從企業(yè)經(jīng)營環(huán)境來看，其實我們很容易看常態(tài)和新常態(tài)。第一件事看誰掙錢，常態(tài)下，比如說很牛的人掙錢，咱們掙不著錢。新常態(tài)就是大家都掙錢，不要埋怨爹，自己要努力工作掙錢。第二件事過去常態(tài)下的權(quán)錢勾結(jié)的可能能掙錢，但是老老實實的人掙錢就比較辛苦。第三是像劉漢這樣稱霸街頭的人能夠掙錢，小民就掙不著錢。常態(tài)下會搞關(guān)系的人會掙錢，新常態(tài)下會做產(chǎn)品的掙錢。常態(tài)下知道暗室操作的人能掙錢，新常態(tài)下，借助網(wǎng)絡陌生人之間可以做生意，這是很大的不同。

王 石 萬科企業(yè)股份有限公司董事會主席

萬科現(xiàn)在仍然困惑于企業(yè)下個十年的轉(zhuǎn)型問題。我們討論了八個月，到現(xiàn)在都沒有弄清楚。到年底是不是有一個結(jié)果也不知道。經(jīng)過1997年及2008年的金融風暴后，前幾大房地產(chǎn)公司被淘汰，萬科才成為第一。但因為萬科已經(jīng)成了大企業(yè)，組織先進法則也符合萬科的現(xiàn)狀，所以如何可持續(xù)發(fā)展？我們現(xiàn)在確實要有重新的參照系，不僅僅更多地向國外學習，我們要更多地回顧我們的歷史和我們的過去。

沈南鵬 紅杉資本中國合伙人

我記得梁信軍和楊元慶爭論互聯(lián)網(wǎng)到底是不是萬能的，其實對80后來講這個問題根本不是選項，他們就是移動互聯(lián)網(wǎng)。80后中70%的人第一次接觸互聯(lián)網(wǎng)是來自于移動互聯(lián)網(wǎng)不是PC互聯(lián)網(wǎng)，這一點對我們將來是完全不適用的，這就是他們面臨的創(chuàng)業(yè)環(huán)境。在四年前北京投資了一家公司，這個創(chuàng)業(yè)者只有26歲，4年之后在今年的5月份他成功地去紐交所上市，變成了一個將近50億美金的公司，他成為紐交所歷史上敲鐘最年輕的CEO。這個公司叫聚美優(yōu)品，這個創(chuàng)業(yè)者叫陳歐，公司還很年輕還有很長的路走。這代表了中國的年輕一代80后、90后，我相信在他們當中一定會誕生下一個聯(lián)想、華為、百度、騰訊和阿里巴巴。

篇(3)

關(guān)鍵詞：嵌入式軟件開發(fā)；C語言；課程改革

0.引言

C語言程序設計作為程序設計語言的入門基礎(chǔ)課程，是各高校理工科專業(yè)中計算機程序設計類課程的普遍選擇。作為一門理工科通識課程，其目的在于使學生通過對C語言中各種語言成分的學習，初步認識計算機程序設計及進行程序設計的過程，掌握基本的程序設計思想與方法。作為通識類課程，目前各院校通常將該門課程的教學安排在一年級，每周3-4學時（含實驗），講授內(nèi)容主要包含C語言的數(shù)據(jù)類型與表達式、程序結(jié)構(gòu)、函數(shù)、指針、鏈表、文件等。在教學實踐中，我們發(fā)現(xiàn)，由于學時限制或?qū)W生接受程度等原因，常常需要對部分教學內(nèi)容（如多級指針、文件操作、位操作等）進行削減，無形中降低了課程內(nèi)容的深度與廣度。作為通識類課程，這樣的削減影響不太大。而對于信息類專業(yè)（計算機、電子、自動化等）而言，僅掌握通識教育中所講授的部分是遠遠不夠的。

嵌入式系統(tǒng)開發(fā)是信息類專業(yè)的一個主要發(fā)展方向。進入21世紀以來，融合先進的計算機技術(shù)、半導體技術(shù)、電子技術(shù)及各行業(yè)領(lǐng)域具體應用的嵌入式系統(tǒng)，已在工業(yè)控制、交通管理、信息家電、智能家居、環(huán)境監(jiān)測、電子商務、機器人等領(lǐng)域得到了廣泛應用。

一般說來，嵌入式系統(tǒng)是指以應用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可剪裁，適用于心用領(lǐng)域，對功能、可靠性、成本、體積、功耗等有嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。由于在成本、功耗、體積等方面的限制，對嵌入式系統(tǒng)中的軟件開發(fā)提出了更高的要求。嵌入式軟件開發(fā)是在特定的硬件平臺上進行，需要使用具有較強硬件操作能力的編程語言。由于C語言是具備了這一特質(zhì)的高級語言，成為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的最佳選擇。

調(diào)查顯示，在信息類專業(yè)中，電子類本科專業(yè)教學計劃與嵌入式系統(tǒng)教學要求相脫節(jié)，電子類本科學生的軟件基礎(chǔ)也較弱。在這樣的背景下，對C語言程序設計課程進行相應改革，以適應嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人才培養(yǎng)的需要是十分必要的。

1.嵌入式軟件開發(fā)對C語言的需求

在適用于嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的3類主要語言中，C語言占有超過70%的份額。開發(fā)嵌入式軟件，除掌握C語言的基礎(chǔ)知識和基本技能外，主要還存在以下幾方面的要求：

1）指針。

指針作為C語言的主要特點，其使用十分靈活，因而也很難完全掌握。它可用于指向不同類型的普通變量、數(shù)組、字符串，甚至函數(shù)。在嵌入式軟件開發(fā)中對各類不同指針（數(shù)組指針、指針數(shù)組、指向結(jié)構(gòu)體的指針、多級指針）的使用十分普遍。因此，指針相關(guān)內(nèi)容的教學必須足夠深入。

2）位操作。

C語言有別于其他高級語言的一個特點是可直接對硬件進行操作。指針和位操作是這一特點得以實現(xiàn)的工具。通過6種位操作符，可直接對內(nèi)存、寄存器或I/O端口的字節(jié)進行測試、置換或移位處理。熟練掌握位操作符的使用，是進行嵌入式軟件開發(fā)必不可少的重要基礎(chǔ)。在一些國內(nèi)高校普遍選用的經(jīng)典C語言教材（如文獻[4]）中，由于定位于普適教育，并未包含位操作部分的內(nèi)容。

3）文件讀寫。

嵌入式系統(tǒng)中“一切皆文件”，系統(tǒng)的運行以文件讀/寫方式進行操作。理解文件系統(tǒng)的構(gòu)成、掌握基本的文件操作方法也是進行嵌入式軟件開發(fā)必須掌握的技能。

4）宏定義。

在嵌入式軟件中使用宏定義，不僅可防止代碼出錯，提高可移植性、可讀性，而且是產(chǎn)生內(nèi)嵌代碼的唯一方法，可用于替代函數(shù)調(diào)用，從而達到嵌入式系統(tǒng)性能要求。

以上4個方面的內(nèi)容，在通識型的C語言課程中，由于課時和學生程度等原因，都不能進行針對性的特別訓練。學生在進入嵌入式系統(tǒng)開發(fā)階段后，顯然會成為程序設計知識方面的短板。

2.課程改革思路

基于上一節(jié)的認識，我們對C語言程序設計課程的教學提出了下面的調(diào)整思路。

2.1課程設置

作為通識課程的C語言程序設計通常安排在一年級或二年級上學期完成。信息類專業(yè)的學生在大學三年級開始進入嵌入式系統(tǒng)開發(fā)相關(guān)課程時，不可避免地對已學過的C語言的知識會有一定程度的遺忘。

針對嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的要求，考慮將C語言程序設計課程劃分為2個階段。第1階段為c語言程序設計基礎(chǔ)，每周3學時，可在大學一年級下學期或二年級上學期開設；第2階段為嵌入式系統(tǒng)C語言程序設計，每周2學時，作為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)方向的選修課，可在大學三年級上與其他嵌入式系統(tǒng)相關(guān)課程，如嵌入式系統(tǒng)、嵌入式操作系統(tǒng)一起開設。這樣設置一方面滿足了在低年級完成程序設計類通識課程的要求，使學生不必過早接觸C語言中較為深入、復雜的部分；另一方面，通過將與嵌入式軟件開發(fā)密切相關(guān)的知識適當推后，確保了嵌入式系統(tǒng)開發(fā)各門課程問的知識聯(lián)系。

2.2教學內(nèi)容的劃分

由于將課程劃分為基礎(chǔ)部分和面向嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的提高部分，則可將C語言的一般基礎(chǔ)（基本語句、控制結(jié)構(gòu)、數(shù)組、函數(shù)、指針、結(jié)構(gòu)體）劃人C語言程序設計基礎(chǔ)課程中，通過這部分的學習使學生掌握C語言的基本理論知識并具備基本的編程技能，達到程序設計類課程的通識教育水平。

對于與嵌入式開發(fā)密切相關(guān)的知識，將在嵌入式系統(tǒng)C語言程序設計課程中講授，主要包括：宏定義、位操作、文件操作和復雜指針運用。這部分內(nèi)容的教學可圍繞嵌入式軟件開發(fā)實例展開，深入講解各知識點的應用。通過嵌入式系統(tǒng)C語言程序設計課程的學習，學生應更深入地理解和領(lǐng)會C語言的精華思想，同時具備基于嵌入式平臺進行軟件開發(fā)的能力。

2.3實驗內(nèi)容

任何程序設計語言的學習都離不開大量的實踐，實驗是學習C語言的重要組成部分。根據(jù)前面對課程的劃分，C語言程序設計基礎(chǔ)課程中可開設的實驗項目如表1所示。

實驗1在學習了C語言的數(shù)據(jù)類型、運算符、表達式和輸入/輸出之后進行，目的在于使學生熟悉C語言的編譯環(huán)境，逐步認識C語言語句的基本構(gòu)成。實驗2涵蓋了程序的3種基本結(jié)構(gòu)，便于學生統(tǒng)一認識關(guān)系、邏輯運算和程序結(jié)構(gòu)。實驗3-6分別對應于數(shù)組、函數(shù)、指針和結(jié)構(gòu)體各章節(jié)的內(nèi)容，重點掌握這些語言成分的定義及使用方法。實驗7將綜合運用本課程中的知識，完成一個較小的、具備一定功能的小型軟件的開發(fā)。

嵌入式系統(tǒng)C語言程序設計課程的實驗內(nèi)容則圍繞一個嵌入式軟件開發(fā)實例展開，實例由任課教師選定。根據(jù)所選實例，實驗內(nèi)容可包含以下項目（如表2所示）。

實驗1的目的在于使學生熟悉嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)環(huán)境，主要介紹嵌入式Linux下的c語言編譯工具。實驗2-5則根據(jù)所選實例，選取特定的模塊有針對性地進行文件操作、宏定義、位運算及復雜指針運用方面的練習。

2.4教學方法與手段的調(diào)整

毋庸諱言，由于種種因素的影響，當前各高校中普遍存在學風怠惰現(xiàn)象，相當一部分學生學習積極性較低下。如何提升學生對所學課程的興趣，是每一名教師都要面對的問題。在多年的C語言程序設計課程教學過程中，我們接到學生的反饋意見最多的是“上課聽得懂，下來不會自己編程”。究其原因，大概不外乎兩種：一是學生盡管在課堂上聽了課，課下并未及時回顧整理并主動思考；二是在理論課堂上一講到底，學生要等到實驗課時才真正動手體會講過的知識，往往不能及時動手練習，進而影響消化吸收。針對第一種情況，我們采取了每一堂課以提問開始的方式，提問內(nèi)容主要是對之前所學內(nèi)容的回顧和脈絡梳理，同時還留出了一定的課堂練習時間，這樣能在一定程度上起到督促學生課下及時復習的作用，也便于教師及時了解學生的知識掌握情況。而對于第二種原因，可嘗試采取將理論課堂搬至機房的方式，在完成一個知識點的講授后布置即時練習，讓學生能及時體驗和理解。但當機房容量有限而班級較大時，并不適用，這樣的情形如何處理？需要我們進一步思考。