第一篇：北航—嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)教學(xué)大綱

《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程計(jì)劃

北航機(jī)器人研究所

王田苗

魏洪興

一、課程名稱：嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)

二、課程目的：

嵌入式系統(tǒng)技術(shù)已被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)、信息家電、通信設(shè)備、醫(yī)療儀器、智能儀器儀表等眾多領(lǐng)域。如手機(jī)、PDA、MP3、手持設(shè)備、智能電話、機(jī)頂盒等，可以說嵌入式系統(tǒng)無處不在。

通過本課程學(xué)習(xí)，學(xué)生可以了解嵌入式系統(tǒng)技術(shù)基本概念、特點(diǎn)、分類，掌握嵌入式系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)的基本方法。本課程的特點(diǎn)是針對目前流行的基于ARM架構(gòu)的嵌入式微處理器與源碼公開的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)選擇?C/OS進(jìn)行詳細(xì)剖析，并結(jié)合具體嵌入式系統(tǒng)開發(fā)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生能夠熟練掌握嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)方法。

本門課程以采用講課和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式，注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力與創(chuàng)新能力，以達(dá)到“學(xué)習(xí)嵌入式，使用嵌入式”的教學(xué)目的。

三、課程內(nèi)容（共36學(xué)時(shí)）

一、引言（2學(xué)時(shí)）

1、什么是嵌入式系統(tǒng)

2、嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展

3、嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)

4、嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域

5、嵌入式系統(tǒng)的分類

6、本門課程的內(nèi)容與體系結(jié)構(gòu)

二、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本概念（2學(xué)時(shí)）

1、典型嵌入式系統(tǒng)基本組成

2、什么是嵌入式系統(tǒng)

3、嵌入式系統(tǒng)的基本特點(diǎn)

4、嵌入式系統(tǒng)的分類

5、嵌入式系統(tǒng)的主要應(yīng)用領(lǐng)域

6、嵌入式技術(shù)的發(fā)展趨勢

7、嵌入式技術(shù)的一些基本概念

三、嵌入式系統(tǒng)硬件平臺（2學(xué)時(shí)）

1、基本結(jié)構(gòu)

2、主要分類

四、嵌入式系統(tǒng)軟件平臺（2學(xué)時(shí)）

1、基本結(jié)構(gòu)

2、主要分類

五、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)方法（2學(xué)時(shí)）

1、傳統(tǒng)研發(fā)基本思路

2、嵌入式研究開發(fā)基本方法

3、選型基本準(zhǔn)則

? 硬件平臺的選擇 ? 軟件系統(tǒng)的選擇

六、基于ARM架構(gòu)的嵌入式微處理器與?C/OS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（2學(xué)時(shí)）

1、為什么選用ARM結(jié)構(gòu)

2、為什么選用?C/OS系統(tǒng)

3、ARM結(jié)構(gòu)簡介

4、?C/OS系統(tǒng)簡介

5、嵌入式實(shí)驗(yàn)平臺簡介

七、嵌入式仿真開發(fā)工具簡介（2學(xué)時(shí)）

1、SDT仿真環(huán)境概述

2、ARM仿真器的流程簡介

3、APM開發(fā)工具

? 建立項(xiàng)目文件 ? 配置項(xiàng)目工具

4、ADW開發(fā)工具

? 環(huán)境簡介

? 工具配置和調(diào)試

八、嵌入式系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（2學(xué)時(shí)）

1、基于?C/OS-Ⅱ擴(kuò)展RTOS的體系結(jié)構(gòu)

2、建立文件系統(tǒng)

3、外設(shè)及驅(qū)動程序

4、圖形用戶接口（GUI）函數(shù)

5、基本繪圖函數(shù)

6、系統(tǒng)的消息隊(duì)列

7、其他實(shí)用的應(yīng)用程序接口（API）函數(shù)

九、嵌入式系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（2學(xué)時(shí)）

1、ARM7微處理器簡介

2、基于S3C44B0X微處理器的嵌入式系統(tǒng)

3、存儲器系統(tǒng)介紹

4、接口介紹

5、人機(jī)交互接口

十、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（18學(xué)時(shí)）

四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1、LCD的驅(qū)動控制實(shí)驗(yàn)

2、ARM的A/D接口實(shí)驗(yàn)

3、ARM的鍵盤驅(qū)動實(shí)驗(yàn)

4、ARM的I/O驅(qū)動實(shí)驗(yàn)

5、ARM的UART通訊實(shí)驗(yàn)

6、RTOS的移植實(shí)驗(yàn)

7、ARM SDT 2.5開發(fā)環(huán)境實(shí)驗(yàn)

8、嵌入式系統(tǒng)的圖形接口函數(shù)GUI實(shí)驗(yàn)

9、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的消息循環(huán)實(shí)驗(yàn)

10、USB接口設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

11、嵌入式文件系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

12、嵌入式控制設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 13．觸摸屏程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 14．網(wǎng)絡(luò)通訊程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 15．綜合實(shí)驗(yàn)

五、主要教材：

《實(shí)用嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)—基于ARM微處理器與μCOS-II實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)》，編著 王田苗，清華大學(xué)出版社，2002.9

第二篇：《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)》教學(xué)大綱

《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程教學(xué)大綱

嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)(Design of Embedded Systems)

一、課程教學(xué)目的和基本要求

教學(xué)目的：

嵌入式系統(tǒng)技術(shù)已被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)、信息家電、通信設(shè)備、醫(yī)療儀器、智能儀器儀表等眾多領(lǐng)域。如手機(jī)、PDA、MP3、手持設(shè)備、智能電話、機(jī)頂盒等，可以說嵌入式系統(tǒng)無處不在。本課程講述當(dāng)前主流的嵌入式處理器—ARM的微處理器和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS，介紹嵌入式系統(tǒng)的基本原理和應(yīng)用及設(shè)計(jì)方法。通過本課程的學(xué)習(xí)，著重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動手能力，使學(xué)生掌握ARM的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、程序設(shè)計(jì)方法、系統(tǒng)擴(kuò)展方法、應(yīng)用及開發(fā)技術(shù)等。使學(xué)生在工作中具有利用嵌入式系統(tǒng)開發(fā)產(chǎn)品和解決實(shí)際問題的基本能力。

基本要求：

1、掌握嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的基本原理。

2、了解并掌握ARM的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、程序設(shè)計(jì)方法、系統(tǒng)擴(kuò)展方法、應(yīng)用及開發(fā)技術(shù)等。

3、比較熟練地用ADS進(jìn)行ARM實(shí)驗(yàn)箱的編程及調(diào)試。

4、了解并掌握實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS，并學(xué)會用μC/OS開發(fā)小型應(yīng)用系統(tǒng)。

二、先修課程及本課程總學(xué)時(shí)

先修課程：C程序設(shè)計(jì)語言、單片機(jī)原理 本課程總學(xué)時(shí)：36

三、課程章節(jié)及各章節(jié)學(xué)時(shí)安排

第一章 嵌入式系統(tǒng)概述（2學(xué)時(shí)）

第二章 嵌入式系統(tǒng)硬件基礎(chǔ)（2學(xué)時(shí)）

第三章 設(shè)計(jì)方法及ADS集成開發(fā)環(huán)境（4學(xué)時(shí)）

第一節(jié) 嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法（2學(xué)時(shí)）第二節(jié) ADS集成開發(fā)環(huán)境（2學(xué)時(shí)）第四章 ARM7體系結(jié)構(gòu)（4學(xué)時(shí)）

第一節(jié)ARM7體系結(jié)構(gòu)介紹（2學(xué)時(shí)）第二節(jié)ARM7TDMI(-S)指令集簡介。（2學(xué)時(shí)）第五章 ARM指令集（8學(xué)時(shí)）

第一節(jié) ARM處理器尋址方式。（2學(xué)時(shí)）第二節(jié)ARM指令集。（2學(xué)時(shí)）第三節(jié)ARM匯編程序設(shè)計(jì)。（2學(xué)時(shí)）第四節(jié)C與匯編混合編程。（2學(xué)時(shí)）第六章 硬件結(jié)構(gòu)與功能（12學(xué)時(shí)）第一節(jié) LPC2106/2105/2104結(jié)構(gòu)（2學(xué)時(shí)）第二節(jié) GPIO及引腳連接模塊。（2學(xué)時(shí)）

第三節(jié) UART0和UART1、I2C接口、SPI接口。（2學(xué)時(shí)）第四節(jié) 定時(shí)器0和定時(shí)器1。（2學(xué)時(shí)）第五節(jié) 脈寬調(diào)制器（PWM）。（2學(xué)時(shí)）

第六節(jié) 看門狗及Flash存儲器系統(tǒng)和編程。（2學(xué)時(shí)）第七章 μC/0S－II程序設(shè)計(jì)（4學(xué)時(shí)）

第一節(jié) μC/0S－II簡介及移植（2學(xué)時(shí)）第二節(jié) 移植μC/0S－II。（2學(xué)時(shí)）

四、課程主要內(nèi)容

第一章 嵌入式系統(tǒng)概述（2學(xué)時(shí)）

1、嵌入式系統(tǒng)簡介（包括什么是嵌入式系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)，嵌入式系統(tǒng)的分類）。

2、嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域。

3、嵌入式系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。

4、嵌入式微處理器和嵌入式操作系統(tǒng)。

5、嵌入式系統(tǒng)中的一些重要概念。難點(diǎn)：什么是嵌入式系統(tǒng)。

第二章 嵌入式系統(tǒng)硬件基礎(chǔ)（2學(xué)時(shí)）

1、嵌入式系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)。

2、與嵌入式系統(tǒng)相關(guān)的硬件知識。難點(diǎn)：總體結(jié)構(gòu)。

第三章 設(shè)計(jì)方法及ADS集成開發(fā)環(huán)境（4學(xué)時(shí)）第一節(jié) 嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法

包括嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程，嵌入式系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)方法，嵌入式系統(tǒng)的硬件/軟件協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)。第二節(jié) ADS集成開發(fā)環(huán)境

1、ADS 1.2 集成開發(fā)環(huán)境的組成

2、工程的編輯

3、工程的調(diào)試

4、仿真器的安裝與應(yīng)用 難點(diǎn)：調(diào)試、仿真器。

第四章 ARM7體系結(jié)構(gòu)（4學(xué)時(shí)）第一節(jié)ARM7體系結(jié)構(gòu)介紹

1、處理器模式。

2、內(nèi)部寄存器。

3、程序狀態(tài)寄存器。

4、異常。

第二節(jié)ARM7TDMI(-S)指令集簡介。難點(diǎn)：異常。

第五章 ARM指令集（8學(xué)時(shí)）第一節(jié) ARM處理器尋址方式。第二節(jié)ARM指令集。

第三節(jié)ARM匯編程序設(shè)計(jì)。第四節(jié)C與匯編混合編程。難點(diǎn)：ARM匯編程序設(shè)計(jì)。

第六章 硬件結(jié)構(gòu)與功能（12學(xué)時(shí)）第一節(jié) LPC2106/2105/2104結(jié)構(gòu)

1、存儲器尋址。

2、系統(tǒng)控制模塊。

3、存儲器加速模塊。

4、向量中斷控制器。

第二節(jié) GPIO及引腳連接模塊。

第三節(jié) UART0和UART1、I2C接口、SPI接口。第四節(jié) 定時(shí)器0和定時(shí)器1。第五節(jié) 脈寬調(diào)制器（PWM）。

第六節(jié) 看門狗及Flash存儲器系統(tǒng)和編程。

難點(diǎn)：存儲器重新映射，編程實(shí)現(xiàn)功能部件的初始化和控制。本章實(shí)驗(yàn)：LPC2106/2105/2104功能部件基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。

第七章 μC/0S－II程序設(shè)計(jì)（4學(xué)時(shí)）第一節(jié) μC/0S－II簡介及移植

1、移植規(guī)則。

2、編寫LPC2106/2105/2104的啟動代碼。第二節(jié) 移植μC/0S－II。難點(diǎn)：移植μC/0S－II。本章實(shí)驗(yàn)：學(xué)習(xí)移植μC/0S－II。

五、教材及主要參考書

教材：

《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)》，馬文華，科學(xué)出版社，2006年

主要參考書：

[1] 田苗苗．嵌入式控制系統(tǒng)．北京航空航天大學(xué)出版社，2002年 [2] 呂 駿 譯．嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)．電子工業(yè)出版社，2002年

[3] 周立功等．ARM微控制器基礎(chǔ)與實(shí)戰(zhàn)．北京航空航天大學(xué)出版社，2003年

[4] 李駒光等．ARM應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)祥解．清華大學(xué)出版社，2003年

[5] 劭貝貝譯．uCOS-II－源代碼公開的實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)．中國電力出版社，2001年 [6] 田苗苗．嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)例開發(fā)．清華大學(xué)出版社，2002年 [7] 袁勤勇等譯．嵌入式系統(tǒng)構(gòu)件．機(jī)械工業(yè)出版社，2002年 [8] 田苗苗．《實(shí)用嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)—基于ARM微處理器與μCOS-II實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)》(第二版)，清華大學(xué)出版社，2003.9 [9] 邵貝貝譯．《源代碼公開的實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)——μCOS-II》，北京航空航天大學(xué)出版社，2003年

六、其他需要說明的情況

1．采用多媒體教學(xué)。

2．實(shí)驗(yàn)課單列，每周2學(xué)時(shí)。

3．每周作業(yè)量2～3小時(shí)，主要針對基本概念、開發(fā)環(huán)境的操作和編程。

七、成績評定

1.理論考核

占60% 2.實(shí)踐考核

占40%（其中包括：實(shí)驗(yàn)、作業(yè)、課堂提問、學(xué)生自行設(shè)計(jì)制作的作品）。

第三篇：嵌入式系統(tǒng)教學(xué)大綱

《嵌入式系統(tǒng)》課程教學(xué)大綱

課程名稱： 嵌入式系統(tǒng)

課程編碼：51610209 學(xué)

時(shí)： 44

學(xué)

分：2.5 開課學(xué)期：7 課程類別：專業(yè)平臺課程 課程性質(zhì)：必修

適用專業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù) 電子信息工程

先修課程：數(shù)字電子技術(shù)、匯編語言程序設(shè)計(jì)、微機(jī)原理與接口技術(shù)、單片機(jī)原理及應(yīng)用、C語言程序設(shè)計(jì)

教學(xué)方式：課堂講授為主，穿插課堂主題討論和專題匯報(bào)

教學(xué)手段：以多媒體教學(xué)手段及仿真軟件為主，主要采用PPT電子板書形式，輔助手寫板書

一、課程的性質(zhì)、目的與任務(wù)

《嵌入式系統(tǒng)》是一門專業(yè)技術(shù)課，設(shè)置本課程的目的是讓學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握嵌入式系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、程序設(shè)計(jì)方法、系統(tǒng)擴(kuò)展方法、應(yīng)用技術(shù)和發(fā)展現(xiàn)狀。使學(xué)生對嵌入式系統(tǒng)中單片機(jī)的各部件的工作原理和軟件編程方法有全面的了解，掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)和設(shè)計(jì)方法，為進(jìn)一步的學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)打下良好的基礎(chǔ)。

二、教學(xué)內(nèi)容及基本要求

單元1 嵌入式系統(tǒng)概述

1.教學(xué)目的和要求：

掌握嵌入式系統(tǒng)的基本概念；掌握嵌入式系統(tǒng)的硬件構(gòu)架；了解嵌入式軟件構(gòu)成。2．知識點(diǎn)

（1）嵌入式系統(tǒng)簡介

嵌入式系統(tǒng)定義；嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀；嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)。（2）嵌入式系統(tǒng)硬件

嵌入式處理器；存儲器；外部I/O。（3）嵌入式系統(tǒng)軟件

引導(dǎo)加載程序；操作系統(tǒng)；應(yīng)用程序。3．建議課時(shí)：2課時(shí)。

4.教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：嵌入式系統(tǒng)的硬件構(gòu)架。

5.復(fù)習(xí)與作業(yè)要求：課下搜集一些有關(guān)嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的資料

6.考核知識點(diǎn)：嵌入式系統(tǒng)的基本構(gòu)架和工作原理，嵌入式系統(tǒng)的軟件分類。7.輔助教學(xué)活動：上網(wǎng)查看嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用情況。通過圖片講解嵌入式系統(tǒng)的基本構(gòu)架，舉例說明嵌入式系統(tǒng)的軟件組成。

單元2 ARM處理器基礎(chǔ)

1.教學(xué)目的和要求：

掌握ARM的基本架構(gòu)；掌握ARM存儲器組織結(jié)構(gòu)；了解ARM硬件啟動過程。2．知識點(diǎn)（1）ARM概述

ARM簡介；ARM微處理器的應(yīng)用領(lǐng)域；ARM微處理器的特點(diǎn)；ARM微處理器系列；ARM體系結(jié)構(gòu)的版本。

（2）數(shù)據(jù)類型和存儲器組織 數(shù)據(jù)類型；存儲器組織。（3）ARM內(nèi)核的數(shù)據(jù)模型（4）ARM處理器運(yùn)行模式（5）寄存器組織

ARM狀態(tài)下的寄存器組織；Thumb狀態(tài)下的寄存器組織；程序狀態(tài)寄存器；（6）流水線

（7）異常、中斷及向量表

異常的種類；異常向量表和優(yōu)先級；異常的進(jìn)入和返回。（8）ARM內(nèi)核與SoC

ARM處理器內(nèi)核；ARM處理器核；ARM SoC。（9）ARM硬件啟動過程

電源；時(shí)鐘；系統(tǒng)復(fù)位。（10）ARM JTAG調(diào)試接口。3．建議課時(shí)：4課時(shí)。

4.教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：ARM的基本架構(gòu)；ARM存儲器組織結(jié)構(gòu)。

5.復(fù)習(xí)與作業(yè)要求：寫出ARM的結(jié)構(gòu)組成，畫出ARM存儲器結(jié)構(gòu)和啟動過程。

6.考核知識點(diǎn)：ARM的結(jié)構(gòu)組成，ARM存儲器結(jié)構(gòu)和啟動過程。7.輔助教學(xué)活動：

熟悉ARM的啟動過程。通過PPT講解ARM的基本構(gòu)架，存儲器組織結(jié)構(gòu)，舉例說明ARM的啟動過程。

單元3 ARM指令系統(tǒng)與匯編程序設(shè)計(jì)

1.教學(xué)目的和要求：

掌握ARM的指令系統(tǒng)；掌握ARM指令基本尋址方式；了解ARM指令功能說明及Thumb指令集。

2．知識點(diǎn)

（1）ARM指令系統(tǒng)概述

ARM指令系統(tǒng)特點(diǎn)；ARM指令格式；指令的條件域。（2）ARM指令基本尋址方式（3）ARM指令功能說明

3ARM分支指令；ARM數(shù)據(jù)處理指令；ARM訪存指令；ARM程序狀態(tài)寄存器訪問指令；ARM協(xié)處理器指令；ARM異常產(chǎn)生指令；XScale增加的指令。

（4）Thumb指令集

ARM與Thumb性能比較；Thumb指令寄存器的使用；Thumb指令說明；Thumb指令示例。

（5）ARM匯編器所支持的偽指令

指示符性質(zhì)的偽指令；符號定義偽指令；數(shù)據(jù)定義偽指令；匯編控制偽指令；其他常用偽指令。

（6）ARM匯編語言程序設(shè)計(jì)

匯編語言的語句格式；匯編語言的程序結(jié)構(gòu)；匯編程序舉例。3．建議課時(shí)：4課時(shí)。

4.教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：ARM指令功能；ARM匯編語言程序設(shè)計(jì)。

5.復(fù)習(xí)與作業(yè)要求：寫出ARM的指令組成，畫出ARM編程流程。

6.考核知識點(diǎn)：ARM的指令系統(tǒng)、指令基本尋址方式、ARM指令功能說明。7.輔助教學(xué)活動：熟悉ARM的編程過程。通過PPT講解ARM指令功能說明，基本尋址方式，舉例說明ARM的編程過程。

單元4 Intel PXA270處理器的結(jié)構(gòu)與開發(fā)平臺

1.教學(xué)目的和要求：

掌握PXA270處理器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與特性；掌握PXA270處理器接口及開發(fā)平臺設(shè)計(jì)；了解時(shí)鐘與電源管理。

2．知識點(diǎn)

（1）PXA270處理器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與特性

總體結(jié)構(gòu)；特性；封裝與引腳。（2）時(shí)鐘與電源管理

低功耗與時(shí)鐘和電源管理；復(fù)位管理；時(shí)鐘管理；功耗管理；電壓管理。（3）PXA270處理器接口及開發(fā)平臺設(shè)計(jì)

PXA270處理器開發(fā)評估系統(tǒng)；外部存儲器接口；顯示接口；USB接口；多媒體接口概述；快速捕獲接口。

3．建議課時(shí)：4課時(shí)。4.教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：

PXA270處理器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與特性；PXA270處理器接口及開發(fā)平臺設(shè)計(jì)。

5.復(fù)習(xí)與作業(yè)要求：

寫出PXA270處理器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與特性，畫出PXA270處理器接口情況。

6.考核知識點(diǎn)：

PXA270處理器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與特性；PXA270處理器接口及開發(fā)平臺設(shè)計(jì)。7.教學(xué)活動：

熟悉PXA270處理器接口設(shè)計(jì)過程。通過PPT講解PXA270處理器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與特性，舉例說明PXA270處理器接口及開發(fā)平臺設(shè)計(jì)。

單元5 嵌入式軟件設(shè)計(jì)

1.教學(xué)目的和要求：

掌握交叉編譯器及交叉編譯環(huán)境的組成；掌握引導(dǎo)加載程序Bootloader；了解Linux內(nèi)核移植及文件系統(tǒng)。

2．知識點(diǎn)（1）交叉編譯

交叉編譯器及交叉編譯環(huán)境的組成；交叉編譯環(huán)境的建立。（2）引導(dǎo)加載程序Bootloader

Bootloader原理；Bootloader的操作模式；Bootloader與主機(jī)之間的文件傳輸；Bootloader的啟動流程；ARM Linux常用Bootloader介紹；BLOB下載。

（3）Linux內(nèi)核移植

Linux內(nèi)核源碼的修改；Linux內(nèi)核的裁減；Linux內(nèi)核的編譯；Linux內(nèi)核的燒錄。（4）文件系統(tǒng)

文件系統(tǒng)基本概念；嵌入式文件系統(tǒng)基本內(nèi)容；常見的嵌入式文件系統(tǒng)。

3．建議課時(shí)：4課時(shí)。4.教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：

交叉編譯器及交叉編譯環(huán)境的組成；引導(dǎo)加載程序Bootloader。

5.復(fù)習(xí)與作業(yè)要求：

寫出交叉編譯器特點(diǎn)及交叉編譯環(huán)境的組成，掌握引導(dǎo)加載程序Bootloader。

6.考核知識點(diǎn)：

交叉編譯環(huán)境的組成，掌握引導(dǎo)加載程序Bootloader。7.輔助教學(xué)活動：

熟悉PXA270處理器如何加載Bootloader。通過PPT講解交叉編譯器及交叉編譯環(huán)境的組成，舉例說明引導(dǎo)加載程序Bootloader。

單元6 Linux操作系統(tǒng)概述

1.教學(xué)目的和要求：

掌握Linux內(nèi)核源代碼的結(jié)構(gòu)；掌握ARM Linux存儲管理；了解 Linux啟動和初始化過程分析。

2．知識點(diǎn)

（1）Linux的誕生和發(fā)展（2）Linux內(nèi)核概述（3）系統(tǒng)核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（4）Linux內(nèi)核源代碼的結(jié)構(gòu)（5）ARM Linux存儲管理

ARM 存儲管理機(jī)制；ARM Linux存儲管理。*（6）進(jìn)程管理

Linux進(jìn)程；Linux進(jìn)程狀態(tài)；Linux進(jìn)程的調(diào)度；Linux進(jìn)程的創(chuàng)建；Linux進(jìn)程的執(zhí)行； Linux進(jìn)程的終止。

（7）Linux啟動和初始化過程分析。3．建議課時(shí)：4課時(shí)。4.教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：

Linux內(nèi)核源代碼的結(jié)構(gòu)；掌握ARM Linux存儲管理。5.復(fù)習(xí)與作業(yè)要求：

畫出Linux內(nèi)核源代碼的結(jié)構(gòu)；做出ARM Linux存儲管理情況分析；了解 Linux啟動和初始化過程分析。

6.考核知識點(diǎn)：

Linux內(nèi)核源代碼的結(jié)構(gòu)；ARM Linux存儲管理情況分析；Linux啟動和初始化過程。7.輔助教學(xué)活動：

熟悉Linux內(nèi)核源代碼的結(jié)構(gòu)，運(yùn)行Linux啟動和初始化過程。通過PPT講解Linux內(nèi)核源代碼的結(jié)構(gòu)，舉例說明ARM Linux存儲管理。

單元7 Linux驅(qū)動程序設(shè)計(jì)

1.教學(xué)目的和要求：

掌握Linux驅(qū)動程序編寫規(guī)則；掌握Linux字符設(shè)備驅(qū)動程序結(jié)構(gòu)及Linux塊設(shè)備驅(qū)動程序編寫；了解 Linux按鍵驅(qū)動程序及Linux網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動程序。

2．知識點(diǎn)

（1）Linux驅(qū)動程序

用戶態(tài)與內(nèi)核態(tài)；Linux驅(qū)動程序結(jié)構(gòu)；設(shè)備文件與設(shè)備文件系統(tǒng)。（2）Linux字符設(shè)備驅(qū)動程序結(jié)構(gòu)。（3）嵌入式平臺上LED的Linux驅(qū)動程序

系統(tǒng)硬件平臺組成原理；Linux LED驅(qū)動程序的實(shí)現(xiàn)；雙色LED驅(qū)動程序的測試。（4）Linux按鍵驅(qū)動程序

系統(tǒng)硬件平臺組成原理；Linux系統(tǒng)中斷分析；Linux按鍵驅(qū)動程序的實(shí)現(xiàn)；Linux按鍵驅(qū)動程序的測試。

（5）Linux塊設(shè)備驅(qū)動程序

系統(tǒng)硬件平臺組成原理；Linux MTD驅(qū)動程序體系結(jié)構(gòu)；TECHPXA270開發(fā)平臺上的NAND Flash驅(qū)動程序。

（6）Linux網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動程序簡介

網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序的層次；網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的初始化；網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的發(fā)送和接收；網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的內(nèi)核加載； 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的模塊加載。

3．建議課時(shí)：4課時(shí)。4.教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：

Linux驅(qū)動程序編寫規(guī)則；Linux字符設(shè)備驅(qū)動程序結(jié)構(gòu)及Linux塊設(shè)備驅(qū)動程序編寫。5.復(fù)習(xí)與作業(yè)要求：寫出Linux驅(qū)動程序編寫規(guī)則；評價(jià)Linux字符設(shè)備驅(qū)動程序結(jié)構(gòu)及Linux塊設(shè)備驅(qū)動程序編寫的異同；了解 Linux按鍵驅(qū)動程序及Linux網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動程序。

6.考核知識點(diǎn)：

Linux驅(qū)動程序編寫；Linux字符設(shè)備驅(qū)動程序結(jié)構(gòu)及Linux塊設(shè)備驅(qū)動程序編寫。7.輔助教學(xué)活動：

熟悉Linux驅(qū)動程序編寫，運(yùn)行Linux按鍵驅(qū)動程序。通過PPT講解驅(qū)動程序編寫過程，舉例說明Linux按鍵驅(qū)動程序編程。

單元8 嵌入式圖形界面設(shè)計(jì)

1.教學(xué)目的和要求：

掌握Linux GUI基礎(chǔ)；掌握Qt/Embedded應(yīng)用程序基礎(chǔ)；了解 Qt/Embedded的安裝及編譯環(huán)境的建立。

2．知識點(diǎn)

（1）嵌入式GUI簡介

GUI歷史；GUI現(xiàn)狀（2）Linux GUI基礎(chǔ)

X Window結(jié)構(gòu)；Framebuffer。（3）Qt/Embedded的主要特征

（4）Qt/Embedded的安裝及編譯環(huán)境的建立（5）Qt/Embedded應(yīng)用程序基礎(chǔ)

Qt/Embedded應(yīng)用程序的運(yùn)行；Qt/Embedded應(yīng)用程序的顯示；Hello，Qt/Embedded！應(yīng)用程序；Qt/Embedded應(yīng)用程序的中文化。

（6）信號與插槽機(jī)制。

*（7）Qt Designer簡介及部件布局管理。*（8）實(shí)戰(zhàn)練習(xí)。

*（9）Qt/Embedded應(yīng)用程序開發(fā)快速索引。3．建議課時(shí)：2課時(shí)。4.教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：

Linux GUI基礎(chǔ)；Qt/Embedded應(yīng)用程序基礎(chǔ)。

5.復(fù)習(xí)與作業(yè)要求：寫出Linux GUI基本特征；畫出Qt/Embedded應(yīng)用程序編寫流程。6.考核知識點(diǎn)：Linux GUI基本特征；Qt/Embedded應(yīng)用程序編寫流程。

7.輔助教學(xué)活動：熟悉Qt/Embedded應(yīng)用程序編寫流程，運(yùn)行Linux GUI程序。通過PPT講解Qt/Embedded及 Qt/Embedded的安裝及編譯環(huán)境的建立。

注：帶*號的為學(xué)生自學(xué)內(nèi)容或者選學(xué)內(nèi)容。

三、實(shí)驗(yàn)大綱

本課程總學(xué)時(shí)中包含實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，形式為學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛢?nèi)容

結(jié)合課程教學(xué)重點(diǎn)和學(xué)生能力培養(yǎng)要求，規(guī)劃四個(gè)基本實(shí)驗(yàn)：（1）實(shí)驗(yàn)一： ADS的按裝與使用。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩W(xué)習(xí)ADS的安裝步驟和配置方法，掌握應(yīng)用技巧。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：學(xué)生安裝ADS編譯軟件，按照步驟配置運(yùn)行環(huán)境，并建立工程編制程序，完成編輯、編譯、仿真及結(jié)論說明。

（2）實(shí)驗(yàn)二：PGIO口的輸入輸出

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩W(xué)習(xí)ARM內(nèi)部PGIO的初始化設(shè)置和輸出輸入的驅(qū)動方法。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 掌握端口的配置、定義、功能分配，完成鍵盤的輸入和方波的輸出。（3）實(shí)驗(yàn)三： LED數(shù)碼管的驅(qū)動實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩W(xué)會相關(guān)端口的配置，學(xué)習(xí)LED點(diǎn)亮的方式及驅(qū)動程序編寫。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：掌握端口的配置、定義、功能分配，完成LED燈的跑馬燈實(shí)驗(yàn)，依次點(diǎn)亮各個(gè)發(fā)光管。

（4）實(shí)驗(yàn)四：定時(shí)器的應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩W(xué)會定時(shí)器的配置過程和方法，學(xué)習(xí)定時(shí)器的編程及使用方法。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：掌握定時(shí)器的配置、功能特點(diǎn)，通過定時(shí)器編程，完成定時(shí)程序編寫和對輸入脈沖的計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)。

（5）實(shí)驗(yàn)五：linux下shell編程

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩W(xué)習(xí)SHELL下的常用命令及編程方式。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：學(xué)會SHELL下各個(gè)常用命令，編程規(guī)則和特點(diǎn)，完成VI編輯和程序的編寫，并實(shí)現(xiàn)編譯仿真。

（6）實(shí)驗(yàn)六：Linux下hello實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩W(xué)習(xí)SHELL下的常用命令及hello 輸出指令的編寫。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：掌握SHELL下的編程規(guī)則和方法，編寫hello程序，并在顯示屏上顯示hello字母。

2、實(shí)驗(yàn)要求

（1）課前準(zhǔn)備：學(xué)生仔細(xì)研讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，規(guī)劃準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表，對相關(guān)知識進(jìn)行預(yù)習(xí)和準(zhǔn)備。（2）實(shí)驗(yàn)過程：按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書要求，分組或獨(dú)立設(shè)計(jì)并完整實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，對于分組合作完成的內(nèi)容，需要小組成員配合進(jìn)行環(huán)境配置并協(xié)調(diào)驗(yàn)證。

（3）實(shí)驗(yàn)報(bào)告：每個(gè)實(shí)驗(yàn)按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書要求，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)該包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析，以及實(shí)驗(yàn)總結(jié)等內(nèi)容。

四、課程教學(xué)的特色說明

可對下述有關(guān)情況做出說明： 1．本課程自學(xué)內(nèi)容及要求 自學(xué)內(nèi)容：顯示接口，USB接口，多媒體接口概述，快速捕獲接口，進(jìn)程管理，Qt Designer簡介及部件布局管理，實(shí)戰(zhàn)練習(xí)，Qt/Embedded應(yīng)用程序開發(fā)快速索引。2．課內(nèi)習(xí)題課的安排及學(xué)時(shí)

課內(nèi)安排適當(dāng)?shù)牧?xí)題課及時(shí)對所學(xué)知識進(jìn)行復(fù)習(xí): 4個(gè)學(xué)時(shí)。3．利用現(xiàn)代化教學(xué)手段內(nèi)容及學(xué)時(shí)

經(jīng)常利用多媒體技術(shù)，結(jié)合本課特點(diǎn)，對所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行編程實(shí)戰(zhàn)及電路仿真，使教學(xué)效果更好。

4．對學(xué)生能力培養(yǎng)的要求

要求學(xué)生達(dá)到學(xué)以致用，理論結(jié)合實(shí)踐。增強(qiáng)實(shí)際操作能力，注重創(chuàng)新性能力的培養(yǎng)。

五、考核大綱

1．考試的目的與作用

《嵌入式系統(tǒng)》課程是電子信息科學(xué)與技術(shù)系電子電氣類專業(yè)的一門面向應(yīng)用的專業(yè)技術(shù)課。嵌入式系統(tǒng)介紹了ARM的基本知識和嵌入式技術(shù)的應(yīng)用，其內(nèi)容與工程實(shí)際緊密聯(lián)系，實(shí)用性很強(qiáng)，是一門在理論指導(dǎo)下, 偏重于實(shí)際應(yīng)用的課程。本課程具有實(shí)用性強(qiáng)、理論和實(shí)踐結(jié)合、軟硬件結(jié)合等特點(diǎn)。本課程圍繞使用較為廣泛的ARM 32位系列為例進(jìn)行學(xué)習(xí)。本課程已成為理、工科電子類專業(yè)的一門專業(yè)課程，它體現(xiàn)了電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法和硬件結(jié)構(gòu)的變化。通過該課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握ARM的工作原理、編程技術(shù)，掌握ARM應(yīng)用系統(tǒng)的擴(kuò)展方法和實(shí)際應(yīng)用。

2．考核內(nèi)容與考核目標(biāo)

考核的重點(diǎn)：ARM的結(jié)構(gòu)和工作原理，嵌入式的尋址方式、指令系統(tǒng)和匯編語言程序設(shè)計(jì)，嵌入式操作系統(tǒng)、中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理和應(yīng)用，定時(shí)器串行口的結(jié)構(gòu)、工作原理和應(yīng)用。嵌入式的擴(kuò)展等。要求學(xué)生掌握。其它作為了解。

3．主要參考書

《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)》．(美）瓦伊德,(美）吉瓦爾吉斯著.駱麗 譯．電子工業(yè)出版社, 2004年

《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用開發(fā)》．鄭靈翔等編寫．北京航空航天大學(xué)出版社,2006年 《嵌入式系統(tǒng)原理、設(shè)計(jì)與應(yīng)用》．張大波編寫．機(jī)械工業(yè)出版社.2004年 《嵌入式LINUX實(shí)訓(xùn)教材》．徐成等編寫.人民郵電出版社.2010年 4．課程考試內(nèi)容與教材的關(guān)系

考試內(nèi)容緊扣教材的知識點(diǎn)，考試試題根據(jù)教學(xué)大綱，其范圍和難度按照本方案中制訂的考試考核內(nèi)容和要求確定。適當(dāng)加有應(yīng)用、設(shè)計(jì)及分析題。

分章節(jié)的考核知識點(diǎn) 參見：教學(xué)內(nèi)容及基本要求。6．課程考核

考核方式：平時(shí)考核（含實(shí)驗(yàn)考核、作業(yè)、課堂提問及考勤等）與期末考試（閉卷考試）相結(jié)合。作業(yè)考核：教師評判作業(yè)并根據(jù)作業(yè)內(nèi)容的正確性、作業(yè)完成得認(rèn)真及規(guī)范性給出評定成績。

課堂考核：教師隨堂提問，根據(jù)課堂提問及學(xué)生回答問題情況對學(xué)生給出評定成績?？记诳己耍航處煂W(xué)生到課通過點(diǎn)名等方式進(jìn)行考核，根據(jù)學(xué)生到課情況給出評定成績。期末考試：期末考試題目基本類型包括：論文、大作業(yè)等靈活的考試形式。每次考試可以根據(jù)實(shí)際需求選擇考試題目類型?？荚嚂r(shí)間為課程結(jié)束后的第二周考試。

綜合成績評定：期末考試成績占綜合成績70%、實(shí)驗(yàn)成績占10%，平時(shí)成績（作業(yè)、考勤和課堂考核等）占20%。

六、課程教材和主要參考資料

1.嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用---基于XScale與Linux．石秀民．北京: 北京航空航天大學(xué)出版社, 2007.2．ARM嵌入式系統(tǒng)入門．三恒星科技編著．北京: 中國電力出版社.2008.3．ARM嵌入式Linux系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)詳解．楊水清等編著．北京: 電子工業(yè)出版社.2008.4.孫秋野.ARM嵌入式系統(tǒng)開發(fā)典型模塊, 北京: 人民郵電出版社.2007.制定（修訂）人：金廣鋒

審核人： 楊衛(wèi)東

批準(zhǔn)人：張浩軍 制定（修訂）時(shí)間：2012.12

審核時(shí)間： 2013.02

批準(zhǔn)時(shí)間：2013.02

第四篇：嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)教學(xué)大綱

嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)教學(xué)大綱

課程名稱：嵌入式系統(tǒng)A課程（Embedded Systems）課程編號：1310778236 設(shè)計(jì)時(shí)數(shù)：1周 學(xué)

分：1 開課單位：信息電子技術(shù)學(xué)院通信工程教研室 適用專業(yè)：通信工程 適用對象：本科

一、課程的性質(zhì)、類型、目的和任務(wù)

作為電子信息工程、通信工程專業(yè)本科生的必修實(shí)踐環(huán)節(jié)，嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)要求學(xué)生有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)并具備一定動手能力。進(jìn)入課程設(shè)計(jì)前要認(rèn)真復(fù)習(xí)微處理器類課程中的相關(guān)知識和匯編語言、C語言的編程方法。課程設(shè)計(jì)采用課堂講述、自學(xué)、分組實(shí)踐相結(jié)合的方式，通過分析典型的例子，使學(xué)生熟悉并掌握嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)流程和基本的編程方法。課程設(shè)計(jì)要求2—3人組成課設(shè)小組，在指定范圍內(nèi)選定題目，每組選一題，題目應(yīng)側(cè)重一個(gè)嵌入式系統(tǒng)的具體應(yīng)用方面。題目選定后，在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生理解設(shè)計(jì)原理，分析重要電路單元，計(jì)算必要的參數(shù)并在此基礎(chǔ)上編寫程序，最后，在課程設(shè)計(jì)結(jié)束時(shí)獨(dú)立寫出理論分析完善、文理通順、字跡工整的課程設(shè)計(jì)報(bào)告并上交軟件程序。教師可根據(jù)作品的難易程度、參數(shù)指標(biāo)、編程水平等進(jìn)行評分。

二、本課程與其它課程的聯(lián)系與分工

學(xué)習(xí)該課程之前，學(xué)生應(yīng)學(xué)習(xí)過《C語言程序設(shè)計(jì)》、《數(shù)字電子技術(shù)》，《單片機(jī)原理與應(yīng)用》基礎(chǔ)知識。嵌入式系統(tǒng)是它們的總結(jié)和提高。

三、課程內(nèi)容及教學(xué)基本要求

[1]表示“了解”；[2]表示“理解”或“熟悉”；[3]表示“掌握”；

學(xué)生可從下列題目中任選一個(gè)作為嵌入式課程設(shè)計(jì)題目，也可以根據(jù)個(gè)人興趣及實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件，自己確定題目經(jīng)教師審核后作為課程設(shè)計(jì)題目。

（一）單片機(jī)控制數(shù)碼管顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

AVR單片機(jī)的工作原理[1]，嵌入式系統(tǒng)實(shí)際開發(fā)過程[2]，單片機(jī)控制數(shù)碼管的方法[3]，師編寫程序[3]，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)控制數(shù)碼管顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[3]。

（二）矩陣式按鍵控制LED顯示系統(tǒng)

AVR單片機(jī)的工作原理[1]，嵌入式系統(tǒng)實(shí)際開發(fā)過程[2]，矩陣式按鍵輸入控制信號[3]、通過單片機(jī)控制LED顯示的過程[3]。單片機(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作原理及使用[3]，匯編程序的下載及固化的過程[3]，（三）漢字顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)

了解AVR單片機(jī)的工作原理[1]，液晶驅(qū)動芯片的工作原理[1]，嵌入式系統(tǒng)實(shí)際開發(fā)過程[2]，單片機(jī)控制液晶顯示模塊的方法[3]，編寫程序，單片機(jī)控制漢字顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[3]。

（四）交通燈控制

AVR單片機(jī)的工作原理，嵌入式系統(tǒng)實(shí)際開發(fā)過程[2]，ARM7核的LPC2106的管腳功能和特點(diǎn)[1]，I/O控制寄存器的設(shè)置方法[3]；ARM7應(yīng)用系統(tǒng)編程開發(fā)方法[3]，能用C語言編寫應(yīng)用程

序[3]； ADS1.2軟件的使用以及PROTEUS仿真調(diào)試的方法[3]；

（五）交通燈設(shè)計(jì)

ARM芯片[1]； ARM芯片各個(gè)引腳的功能[2]，工作方式[2]，計(jì)數(shù)/定時(shí)[2]，I/O口[2]，中斷[2]；利用ARM芯片模擬實(shí)現(xiàn)交通燈控制[3]。，工作方式，計(jì)數(shù)/定時(shí)，I/O口，中斷等相關(guān)原理，通過軟硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)利用ARM芯片完成交通燈的模擬控制[3]

（六）溫度采集系統(tǒng)

ARM芯片各個(gè)引腳功能[1]，工作方式[1]，計(jì)數(shù)/定時(shí)[1]，I/O口[1]，中斷[1]。通過軟硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)利用ARM芯片對周圍環(huán)境溫度信號的采集及顯示[3] 其他課題見附錄：

四、考核方式及要求

1．考核方式：考查；

2．考核方法：平時(shí)考勤+設(shè)計(jì)報(bào)告+ 設(shè)計(jì)答辯； 3．成績評定：

平時(shí)成績：應(yīng)根據(jù)學(xué)習(xí)紀(jì)律、出勤、等方面綜合評定，占10%；

設(shè)計(jì)報(bào)告：根據(jù)學(xué)生設(shè)計(jì)報(bào)告各部分的完整性和優(yōu)劣情況評定，占70%； 設(shè)計(jì)答辯：應(yīng)根據(jù)答辯結(jié)果評定，占20%.按優(yōu)、良、中、及格、不及格五級分制記分。設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容：

1.封面；2.摘要；3.目錄；4.總體方案設(shè)計(jì)分析 ；5.軟件框圖及程序設(shè)計(jì)（匯編語言源程序必須加注釋說明）；6.硬件原理圖設(shè)計(jì)（最好使用電子設(shè)計(jì)CAD軟件繪制）；7.設(shè)計(jì)總結(jié)和心得體會。

五、實(shí)驗(yàn)教材（指導(dǎo)書）及參考書（資料）

1.王田苗，《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)例開發(fā)》，清華大學(xué)出版社 2.馬忠梅，《ARM嵌入式微處理器體系結(jié)構(gòu)》，北航出版社 3.陳章龍，《嵌入式技術(shù)與系統(tǒng)-Intel XScale 結(jié)構(gòu)與開發(fā)》，北航出版社

第五篇：微處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與嵌入式系統(tǒng)教學(xué)大綱

《微處理器系統(tǒng)原理及嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程教學(xué)大綱

課程編號：20082008 學(xué) 時(shí) 數(shù)：80

適用專業(yè)：通信工程、網(wǎng)絡(luò)工程、信息工程 學(xué) 分 數(shù)：5

開課學(xué)期：第5 學(xué)期

先修課程：數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)及應(yīng)用、軟件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、C語言 執(zhí) 筆 者：閻波

編寫日期：2009.12

審核人（教學(xué)副院長）：

一、課程性質(zhì)和目標(biāo)

授課對象：本科生 課程類別：學(xué)科基礎(chǔ)課 教學(xué)目標(biāo)：

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)和半導(dǎo)體工藝技術(shù)的不斷提高，計(jì)算機(jī)領(lǐng)域進(jìn)入后PC時(shí)代，微處理器的應(yīng)用幾乎無處不在；而以應(yīng)用為中心、軟硬件可剪裁的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)品（也即嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品）也已成為我國信息產(chǎn)業(yè)新的市場增長點(diǎn)。嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)已成為通信、雷達(dá)、自控、微電子等研究應(yīng)用領(lǐng)域的合格工程師應(yīng)掌握的基本技術(shù)和技能。本課程根據(jù)高年級本科人才培養(yǎng)、新技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用的需求而開設(shè)，是工科電工電子類非計(jì)算機(jī)專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，面向全校各專業(yè)本科生授課。

本課程在加強(qiáng)計(jì)算機(jī)組成原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)知識的基礎(chǔ)上，選用ARM作為核心芯片，并引入先進(jìn)的EDA/AISC技術(shù)講解了嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生建立較全面的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識架構(gòu)，并掌握嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)原理及接口技術(shù)的硬/軟件設(shè)計(jì)核心技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)領(lǐng)域分析問題和解決問題的初步能力，著眼對學(xué)生綜合能力、特別是創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，能夠最大限度地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和探索未知的興趣，從而有效提高學(xué)生的工程素質(zhì)。

二、課程內(nèi)容安排和要求

（一）教學(xué)內(nèi)容、要求及教學(xué)方法

本課程的主要內(nèi)容包括微處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)兩大部分，其中重點(diǎn)為微處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相關(guān)的基礎(chǔ)知識，難點(diǎn)為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心技術(shù)。詳細(xì)教學(xué)內(nèi)容及要求安排如下：

1.微處理器系統(tǒng)概述（6學(xué)時(shí)）（課件chap0、chap12）

? 理解本課程的研究內(nèi)容及定位；

? 理解嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的異同；（教材chap1）? 理解現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)；（教材chap1）

? 掌握計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)（指令集、存儲器讀寫、I/O控制方式）和計(jì)算機(jī)組成原理（CPU結(jié)構(gòu)、存儲器組織、總線及接口）涉及的不同領(lǐng)域及其相互之間的關(guān)系；（教材chap1）? 掌握馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)的特征，以及計(jì)算機(jī)的基本工作原理與工作流程；（教材chap2）? 掌握現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能基本評測技術(shù)和指標(biāo)；（教材chap1）? 理解現(xiàn)代計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)與組成技術(shù)的發(fā)展趨勢；（教材chap2）? 了解微電子技術(shù)的發(fā)展及其對計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)的影響；（教材chap1）2.微處理器體系結(jié)構(gòu)（8學(xué)時(shí)）（課件chap3）

? 掌握CPU基本功能及內(nèi)部結(jié)構(gòu)（體系結(jié)構(gòu)）；（教材chap3）

? 掌握CPU基本硬件（控制單元、數(shù)據(jù)通路）設(shè)計(jì)技術(shù)（組成原理）；（教材chap2、chap3）

? 掌握指令系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)要素，包括指令功能、指令格式及尋址方式的確定；（教材chap2、chap3）

? 理解現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中CPU體系及組織結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，理解隨機(jī)邏輯、微碼、流水線、超標(biāo)量等不同微處理器的設(shè)計(jì)特點(diǎn)；（教材chap3）? 理解CISC與RISC結(jié)構(gòu)的差異；（教材chap3）? 理解流水線的工作原理及沖突；（教材chap3）

? 理解微處理器系統(tǒng)硬件與軟件兩者之間的相互影響；（教材chap3）

3.存儲系統(tǒng)（8學(xué)時(shí)）（課件chap24-Mem）

? 掌握現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中存儲器的分層體系結(jié)構(gòu)（教材chap2）及地址映射技術(shù)（教材chap4）；

? 掌握存儲器的基本存取原理，包括存儲單元工作原理、編址技術(shù)及存放技術(shù)等；（教材chap2）

? 理解采用不同讀寫機(jī)制的存儲技術(shù)的特點(diǎn)，如LIFO、FIFO、多端口等；（教材chap2）? 理解存儲器（芯片）的主要性能指標(biāo)；（教材chap4）? 掌握主存儲器擴(kuò)展設(shè)計(jì)技術(shù)；（教材chap4）

? 了解現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)常用的存儲技術(shù)及存儲產(chǎn)品；（教材chap2）4.總線與接口（14學(xué)時(shí)）（課件chap24-Mem）

? 掌握總線的組織形式及關(guān)鍵要素（帶寬、時(shí)序、仲裁）；（教材chap2）? 掌握串行通信（總線）的基本特性；（教材chap2）

? 掌握輸入/輸出系統(tǒng)基本控制方式的特點(diǎn)及適用條件；（教材chap2）

? 掌握接口電路的基本結(jié)構(gòu)及地址映射、地址譯碼、總線隔離等關(guān)鍵設(shè)計(jì)技術(shù)；（教材chap4）

? 掌握無條件、查詢及中斷控制接口的硬件及驅(qū)動設(shè)計(jì)方法；（教材chap4）

? 理解串行接口、定時(shí)/計(jì)數(shù)接口、A/D/A接口、DMA接口及可編程通用接口的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)要點(diǎn)；（教材chap4）

? 理解現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中輸入/輸出系統(tǒng)的體系及組織結(jié)構(gòu)的改進(jìn)；（教材chap2）? 了解現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)常用的片上、片外總線標(biāo)準(zhǔn)； 5.ARM微處理器體系結(jié)構(gòu)（8學(xué)時(shí)）（課件chap5）

? 掌握ARM內(nèi)核的體系結(jié)構(gòu)及其所支持的各種編程模型、運(yùn)行模式及工作狀態(tài)；（教材chap5）

? 掌握ARM常用尋址方式及指令子集的使用；（教材chap5）? 掌握ARM內(nèi)核對異常和中斷的處理方式；（教材chap5）? 理解ARM內(nèi)核支持的存儲技術(shù)和輸入/輸出技術(shù)；

? 理解ARM內(nèi)核與ARM微處理器芯片的關(guān)系；（教材chap5）? 了解各系列ARM處理器的發(fā)展及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；（教材chap7）6.ARM程序設(shè)計(jì)技術(shù)（6學(xué)時(shí)）（課件chap6）

? 掌握ARM常用的偽指令子集和匯編語句格式；（教材chap6）? 理解ARM工程的特點(diǎn)及程序框架；（教材chap6）? 掌握ARM匯編與C/C++混合語言編程方法；（教材chap6）? 理解匯編程序結(jié)構(gòu)及匯編語言編程技術(shù)的特點(diǎn)；（教材chap6）

7.基于ARM嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)技術(shù)（6學(xué)時(shí)）（課件chap7）

? 掌握ARM處理器的最小硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法；（教材chap7）? 理解基于ARM處理器的存儲器接口設(shè)計(jì)及應(yīng)用技術(shù)； ? 理解基于ARM處理器的人機(jī)交互接口設(shè)計(jì)及應(yīng)用技術(shù)； ? 理解基于ARM處理器的串行通信接口設(shè)計(jì)及應(yīng)用技術(shù)； ? 理解基于ARM處理器的A/D及D/A接口設(shè)計(jì)及應(yīng)用技術(shù)； 8.基于ARM的嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)技術(shù)（6學(xué)時(shí)）（課件chap8）

? 理解嵌入式軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能；（教材chap8）? 理解系統(tǒng)引導(dǎo)加載（bootload）技術(shù)；（教材chap8）

? 理解嵌入式操作系統(tǒng)（Linux）的任務(wù)、性能指標(biāo)及內(nèi)核移植技術(shù)（教材chap8）； ? 理解嵌入式操作系統(tǒng)下的驅(qū)動開發(fā)技術(shù)；（教材chap8）? 了解嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、測試及應(yīng)用特點(diǎn)；（教材chap8）注：包括補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)教學(xué)課件2學(xué)時(shí)，但需放在實(shí)驗(yàn)前講； 9.基于ARM微處理器核的SOC設(shè)計(jì)（2學(xué)時(shí)）

? 理解SOC的典型結(jié)構(gòu)和基本設(shè)計(jì)方法；

? 理解基于ARM（AMBA總線）的SOC的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。

（二）自學(xué)內(nèi)容和要求

學(xué)生應(yīng)根據(jù)自身情況先期或同步自學(xué)補(bǔ)充以下知識：

? 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成原理 ? 嵌入式操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù) ? 嵌入式操作系統(tǒng)下的驅(qū)動開發(fā)技術(shù) ? ASIC設(shè)計(jì)技術(shù)

（三）實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)和要求

本課程包含16學(xué)時(shí)實(shí)踐（實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)等）課程，要求學(xué)生掌握微處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本實(shí)驗(yàn)技能、測量儀器儀表使用方法，掌握基本的ARM嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論，掌握常用的通訊接口、音頻接口以及顯示/觸摸屏等人機(jī)接口的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)理論與技能。

1.學(xué)習(xí)使用嵌入式系統(tǒng)開發(fā)仿真平臺，建立基于ARM的嵌入式Linux開發(fā)環(huán)境（2學(xué)時(shí)）2.設(shè)計(jì)及仿真（選做部分），并撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告（6學(xué)時(shí)）

? ARM平臺下多線程應(yīng)用程序設(shè)計(jì)； ? 基于ARM的模塊方式驅(qū)動程序設(shè)計(jì)； ? SCI/SPI串行通信； ? 以太網(wǎng)通信；

? LCD驅(qū)動開發(fā)及應(yīng)用； ? 觸摸屏驅(qū)動開發(fā)及應(yīng)用；

? SD卡讀寫驅(qū)動開發(fā)及文件系統(tǒng)設(shè)計(jì)； ? AC97音頻接口驅(qū)動開發(fā)及應(yīng)用； ? USB OTG接口驅(qū)動開發(fā)及應(yīng)用； 3.課程設(shè)計(jì)，完成設(shè)計(jì)報(bào)告（課外）

? 簡單RISC微處理器設(shè)計(jì) ? 簡單嵌入式操作系統(tǒng)設(shè)計(jì) ? 嵌入式最小硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

三、考核方式

本課程建議考核方式：平時(shí)（10%）+實(shí)驗(yàn)（15%）+期中（15%）+期末（60%）（英才班：平時(shí)30%+實(shí)驗(yàn)20%+期末50%）

四、建議教材及參考資料

1.建議教材：

? 微處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，李廣軍等，電子工業(yè)出版社，2009.8 2.參考資料

? 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)（第5版），Stephen D.Burd著，郭新房等譯，清華大學(xué)出版社，2007 ? 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，張晨曦、王志英等，高等教育出版社，2008 ? 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)組成原理，潘松，潘明編著，科學(xué)出版社，2007

? 計(jì)算機(jī)組織與體系結(jié)構(gòu)-性能設(shè)計(jì)（第七版），William Stallings著，張昆藏等譯，清華大學(xué)出版社，2006 ? ARM體系結(jié)構(gòu)與編程，杜春雷編著，清華大學(xué)出版社，2007

? ARM體系結(jié)構(gòu)及其嵌入式處理器，任哲等，北京航空航天大學(xué)出版社，2007 ? ARM926EJ-S Technical Reference Manual DDI0198D.ARM, January, 2004.? ARM920T Technical Reference Manual(Rev 1).ARM, April, 2001.3.推薦網(wǎng)站

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