当前嵌入式与物联网教学面临“平台割裂”与“虚实脱节”两大痛点。一方面，STM32与Linux开发通常分属不同实验箱，学生难以在同一平台上系统掌握从单片机到嵌入式操作系统的完整知识链；另一方面，传统硬件实验受限于设备数量、场地和时间，学生预习、复习困难，教师指导效率低。为解决上述问题，研发团队设计了本实验箱。以“双核融合、虚实共生”为核心，将Cortex-M4与Cortex-A7集成于一体，并引入数字孪生技术。实体箱提供工业级外设与传感器，虚拟仿真系统提供无限制的数字化实验环境，两者通过统一的实验案例无缝对接。

一套设备覆盖单片机、RTOS、Linux驱动、物联网通信等多层次教学，降低采购成本；虚实结合，学生可先仿真验证再硬件实操，提升学习效率与安全性；分离式设计便于二次开发和科研扩展，满足从基础实验到综合项目设计的全阶段需求。

一、硬件

1.双平台融合设计：同时集成STM32（Cortex-M4）与嵌入式Linux（Cortex-A7）核心板，覆盖主流嵌入式架构，支持从裸机、RTOS到Linux系统的阶梯式学习。

2.模块化结构：主板+核心板+扩展板分离设计，核心板可独立更换，扩展板兼容双平台，便于教学维修与二次开发。

3.丰富工业通信接口：板载RS232、RS485、CAN、以太网、USB OTG/Host、TF卡、JTAG、Debug等，满足物联网、工业控制等真实场景实验。

4.多模态传感器与执行器：集成六轴姿态、地磁、三合一光感、温度、EEPROM；扩展模块含LED、风扇、温湿度、火焰、光照传感器，覆盖环境感知与控制执行。

5.高清音视频能力：OV5640摄像头（500万像素）、7寸1024×600 RGB电容触摸屏、板载MIC、耳机接口及外置扬声器，支持图像采集、人机交互及多媒体实验。

二、软件与开发环境

1.统一开发体验：STM32侧支持Keil、STM32CubeMX、HAL库；Linux侧支持Ubuntu、交叉编译链、设备树编程。双平台案例代码结构一致，降低切换成本。

2.数字孪生仿真系统：提供嵌入式虚拟仿真软件，硬件实验箱的电路、外设、传感器均有对应虚拟模型。学生可在PC上编写、调试、运行实验，代码无需修改即可直接烧录至实体箱，现象完全一致。

3.全栈教学资源：配套实验手册、源码注释、视频教程，覆盖从GPIO、中断、定时器、ADC到Linux字符设备驱动、网络编程、QT界面开发、物联网云接入等完整课程体系。

三、教学与实训价值

1.学科覆盖广：支撑嵌入式系统设计、物联网技术、传感器应用、自动控制原理、计算机组成原理等多门课程，实现跨学科综合实训。

2.阶段适配强：基础实验可脱离Linux仅用STM32完成；进阶实验可进行Linux驱动开发、系统移植；高阶项目支持数字孪生系统二次开发、边缘计算与AI部署。

3.工教平衡佳：硬件采用工业级接口与防护设计，满足长期教学使用；虚拟仿真系统无限复用，减少硬件损耗。适用于高校课程实验、课程设计、毕业设计、学科竞赛及职业培训。