2022年嵌入式系统基础教学大纲 .pdf

嵌入式系统基础课程教学大纲一课程说明1. 课程基本情况课程名称：嵌入式系统基础英文名称： Base of Embedded System课程编号： 2413245 开课专业：计算机科学与技术开课学期：第 5 学期学分/周学时： 5 学分/5 学时课程类型：专业任选课2课程性质（本课程在该专业的地位作用）本课程是计算机科学与技术专业嵌入式技术方向基础课程，紧密结合嵌入式应用软件开发实际， 课堂讲授和上机实验相结合， 熟悉嵌入式系统开发的基础理论和方法，搭建嵌入式系统的开发平台，初步掌握嵌入式系统开发的步骤。3本课程的教学目的和任务本课程要求学生在课堂上有一定量的实例练习，提高使用专用工具进行程序设计的能力；要求学生在课后要进行一定的训练以达到能够熟练应用嵌入式系统工具实现工程设计、 操作等方面的能力， 掌握嵌入式系统设计的基本方法，熟悉ARM处理器的开发环境及软硬件的调试过程，巩固和加深对理论课中知识的理解，提高对所学知识的综合运用能力。4本课程与相关课程的关系、教材体系特点及具体要求学习本课程前应具有一定的计算机基础知识、数字电路与逻辑技术、 电子电路知识、程序设计知识、操作系统知识。本课程的学习需要以下先导课程： 计算机组成原理、 操作系统、 汇编名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 9 页 - - - - - - - - - 语言程序设计、 C （标准 C）语言程序设计、 电路与模拟电子技术 、 数字电子技术、 数据结构本课程是嵌入式系统后继课程嵌入式操作系统、 嵌入式应用与开发 、移动智能设备应用开发的先导课程。5教学时数及课时分配二教材及主要参考书1. 赵宏, 王小牛. 嵌入式系统应用教程 . 北京：人民邮电出版社， 2010 2. 周立功等编著 . ARM 嵌入式系统基础教程 . 北京：北京航空航天大学出版社，2005 3. 王田苗编 . 嵌入式系统设计与实例开发. 北京：清华大学出版社 ,2002 4. 赵宏，曹洁编著 .linux系统指南 . 成都：西南交通大学出版社，2008 5. 嵌入式 Linux 设计与应用 . 北京：清华大学出版社6. 坂村健著 . 嵌入式实时操作系统T-Kernel. 北京：北京航空航天大学出版社，2005 7. 张绮文等编著 .ARM嵌入式常用模块与综合系统设计实例精讲. 北京：电子工业出版社， 2007 8. 北京博创 .UP-CUP S2410经典 Linux 实验指导书 . 章（专题）主要内容学时安排理论实验1 嵌入式系统概论4 0 2 Linux 系统操作基础12 10 3嵌入式微处理器技术基础6 0 4 嵌入式开发环境的搭建8 6 5 ARM 体系结构与指令集12 10 6 Linux 的 c 语言编程12 10 合计学时54 36 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 9 页 - - - - - - - - - 9. 俞建新 , 王健 , 宋健建 . 嵌入式系统基础教程北京: 机械工业出版社 2008年 3 月10. 俞建新等编著 . 嵌入式应用程序开发综合实验9 例 北京：清华大学出版社11.Real-time Embedded Software Systems 12.OSEK/VDX Operating System. Version 2.2.2. July 5th, 2004. 13.Charting Past, Present, Future Research in Ubiquitous Computing. 14.Priority Inheritance Protocols: An Approach to Real-Time Synchronization 三教学方法和教学手段说明本课程要求学生在课堂上有一定量的实例练习，能够熟练应用嵌入式系统工具实现工程设计、操作等方面的能力，推荐使用多媒体教学 （机房或多媒体教室），机房教学好一些，注重理论教学与实验教学相结合。四成绩考核办法建议采用开卷考试或者考查考试（以综合性实验方式考核）。最终的课程成绩可按照考查成绩占60，平时成绩（实验成绩）按 20，半期考查成绩按 20处理。五教学内容第 1 部分嵌入式系统概论（理论4 学时）一、教学目的使学生明确学习本课程的目的、意义、任务，掌握嵌入式系统的定义，了解其主要应用领域、 研究范围及发展方向； 了解掌握几种典型的嵌入式实时操作系名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 9 页 - - - - - - - - - 统和嵌入式软实时操作系统的特色、优缺点和常见应用领域。二、教学重点嵌入式系统的基本组成和分类、发展趋势、相关研究领域。VxWorks 、Windows CE 、Embedded Linux 等嵌入式系统的特点与应用领域。三、教学难点嵌入式系统体系结构嵌入式操作系统选型方法四、讲授要求本部分推荐多媒体教学，最好使用机房授课，注重实验与理论相结合。五、讲授要点嵌入式系统的发展历史和应用现状；嵌入式系统的定义、 体系结构与基本特征；嵌入式系统的常见种类。六、实验及实践要求无第 2 部分Linux 系统操作基础（理论12 学时，实验 10 学时）一、教学目的掌握常见的linux操作系统的安装与定制；掌握嵌入式开发过程中常用的linux命令；熟练使用 VI 编辑器。 。二、教学重点linux操作系统的安装与定制常用的 linux命令的使用三、教学难点linux操作系统的安装与定制使用 VI 编辑器进行文件编辑四、讲授要求多媒体教学（机房或多媒体教室） ，理论教学五、讲授要点本部分主要介绍 linux系统的安装以及 linux常用命令，介绍 Linux 系统中常见文件类型和常用目录， 文件通配符用法和文件操作权限，应用实例示范常用名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 9 页 - - - - - - - - - 命令的用法和参数选择， 简单介绍输入输出转向和管道功能，最后，对嵌入式系统开发过程中常用的VI 编辑器进行较详细的讲解。此处所描述的 Linux 安装是指在上位机中安装通用Linux 操作系统，在下位机中一般称为“烧写”软件系统，需要通过专门的接口，如JTAG或网络传输。我们以 RedHat linux9.0为例进行描述，其他版本的Linux 与此相似。六、实验及实践要求实验一： Linux 系统操作实验1、实验项目名称： Linux 系统操作实验2、实验类型：验证性3、学时分配： 10 学时4、每组人数： 1 人5、实验内容及要求： 在计算机上面安装虚拟机， 虚拟机里面定制安装linux操作系统；熟练使用常见的linux命令和 VI 编辑器。第 3 部分嵌入式微处理器技术基础（理论6 学时）一、教学目的理解嵌入式微处理器典型技术； 理解主流嵌入式处理器； 理解和掌握嵌入式系统调试技术。二、教学重点嵌入式微处理器典型技术指令集模拟器在线仿真器片上调试技术： BDM 、JTAG ，Nexus 边界扫描测试技术JTAG三、教学难点嵌入式微处理器典型技术嵌入式系统调试技术四、讲授要求本部分主要是理论教学，推荐使用多媒体教学。五、讲授要点本部分主要讲解嵌入式处理器的基础知识名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 9 页 - - - - - - - - - 六、实验及实践要求无第 4 部分嵌入式开发环境的搭建（理论8 学时，实验 6 学时）一、教学目的掌握建立嵌入式系统开发环境， 熟悉嵌入式开发工程中使用的TFTP 、 Telnet和 NFS服务，学会使用 minicom 终端二、教学重点建立嵌入式系统开发环境TFTP 、Telnet 和 NFS服务使用 minicom 终端三、教学难点建立嵌入式系统开发环境TFTP 、Telnet 和 NFS服务四、讲授要求多媒体教学（推荐使用机房教学） ，理论教学与实验相互结合。五、讲授要点本章主要讲解如何建立嵌入式系统开发环境，首先学习与嵌入式系统开发相关的 linux服务 TFTP 、NFS服务并如何配置， 随后介绍配置 linux里面的超级终端 minicom，最后学习如何编译嵌入式Linux 内核，六、实验及实践要求实验二：嵌入式开发环境的搭建1、实验项目名称： 嵌入式开发环境的搭建2、实验类型：综合性3、学时分配： 6 学时4、每组人数： 1 人5、实验内容及要求：熟悉linux开发环境，认识并学会使用实验设备试验箱，学会搭建嵌入式系统开发环境，了解下位机的系统组成与各部分的功能，掌握下位机系统的烧写方法与步骤。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 9 页 - - - - - - - - - 第 5 部分ARM 体系结构和指令集（理论12学时，实验 10 学时）一、教学目的理解 ARM 体系结构；了解 ARM 处理器流水线； 掌握 ARM 的工作模式和工作状态；理解 ARM 存储器组织； 掌握 ARM 处理器的寻址方式和指令集；了解 ARM 开发工具概述； 理解 ARM 映像文件格式； 掌握 ADS的组成与使用； 掌握 ARM 汇编语言程序的格式与编写规范； 理解 ARM 汇编语言指示符 （ADS 格式） ；掌握典型的 ARM汇编语言程序范例。二、教学重点ARM 体系结构版本ARM 处理器结构ARM 存储器组织ARM 处理器的寻址方式和指令系统ARM 异常中断响应和返回ARM 汇编语言程序的格式与编写规范典型的 ARM 汇编语言程序三、教学难点ARM 处理器的寻址方式和指令系统ARM 异常中断响应和返回ARM 映像文件格式ARM 汇编语言指示符四、讲授要求多媒体教学（机房或多媒体教室） ，理论教学与实验相互结合。五、讲授要点本部分首先讲解 ARM 嵌入式处理器的基础知识， 介绍 ARM 公司与其处理器的特点，详细叙述 ARM 各种指令集结构与处理器系列的特点，讲解 ARM 的工作模式和工作状态，并说明ARM 存储器组织结构，介绍ARM 的异常处理机制。其次重点讲解 ARM 处理器的寻址方式和指令集， 这是本部分一个难点， 学习使用 ARM 开发工具，理解 ARM 映像文件格式，掌握ADS的组成与使用。最后介绍 ADS环境下标准 ARM 汇编语言程序设计， 学习 ARM 汇编语言程序的格式与编写规范；学会使用ARM汇编语言指示符（ ADS格式） ；掌握给出的典型名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 9 页 - - - - - - - - - 的 ARM 汇编语言程序范例。六、实验及实践要求实验三： ARM 汇编语言程序设计1、实验项目名称： ARM 汇编语言程序设计2、实验类型：综合性3、学时分配： 10 学时4、每组人数： 1 人5、实验内容及要求：学会使用ADS编程工具调试 ARM 汇编语言程序；掌握给出的典型的 ARM 汇编语言程序范例。第 6 部分linux的 C语言程序设计（理论12 学时，实验 10 学时）一、教学目的掌握使用 GCC 编译 C语言程序；理解基本的makefile文件的编写语法；熟练掌握在 linux系统里面使用 C语言进行程序设计； 掌握 ARM 汇编和 C进行简单混合编程。二、教学重点C语言程序设计makefile 文件的编写三、教学难点makefile 文件的编写ARM 汇编和 C进行简单混合编程规则四、讲授要求多媒体教学（机房或多媒体教室） ，理论教学与实验相互结合。五、讲授要点本章首先介绍 Linux 系统下常用的 C语言编译工具 GCC ，对 GCC 常用的参数进行了详细说明，并进行了举例；随后介绍C语言调试工具 GDB ，列举调试命令及其功能，并以实例说明GDB的用法；介绍C 语言项目管理工具make ，说明makefile文件的编写语法，并以实例演示了make工具的使用。最后介绍 ARM 汇编和 C进行简单混合编程。六、实验及实践要求实验四： ARM 汇编语言程序设计名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 9 页 - - - - - - - - - 1、实验项目名称： ARM 汇编语言程序设计2、实验类型：综合性3、学时分配： 10 学时4、每组人数： 1 人5、实验内容及要求：熟练掌握使用GCC 编译 C语言程序，掌握编写基础的makefile文件，学会使用 ARM 汇编和 C语言进行基础的混合编程。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 9 页 - - - - - - - - -