《嵌入式系统设计》教学大纲.docx

嵌入式京统设计课程教学大纲一、课程的基本信息适应对象：通信工程专业本科课程代码：23E01927学时分配：54=34理论+20实验赋予学分：3先修课程：C语言程序设计，操作系统后续课程：嵌入式应用开发二、课程性质与任务嵌入式系统概论课程属于通信工程专业选修课。通过本课程的学习，使学生熟悉基于Linux 操作系统的嵌入式系统的开发环境、开发流程及其主要技术，对嵌入式Linux系统环境下的应 用软件开发有一个整体的概念和思路，并能够进行简单的嵌入式系统应用设计，为今后从事嵌 入式领域工作打下良好的基础。三、教学目的与要求通过本课程的学习，使学生理解嵌入式系统体系结构，理解嵌入式系统开发采用的“宿主 机一目标机”模式，理解Linux内核启动过程和设备驱动实现过程，熟悉Linux操作系统，熟 悉嵌入式Linux环境下的软件开发流程；要求学生能自行搭建嵌入式Linux开发环境，能熟练 使用vi、gedit. gcc、gdb、autotools等多种嵌入式系统开发常用工具，并能实现应用程序设 计和简单的设备驱动设计。四' 教学内容与安排本课程教学过程包括理论讲授和实验两局部。1、课时安排本课程共40个学时（课堂讲授32课时，实践8课时），按照课程内容，分成4个教学单元, 各单元的课时安排如下表。序号单元名称讲 授讨 论实 验小计1Linux系统基 础知识51062嵌入式Linux 开发环境31483嵌入式Linux 应用开发基础14212284嵌入式Linux71412应用开发课时合计29520542、理论教学（32学时）本课程以课堂讲授为主，以下是各单元的主要内容。第一单元Linux系统基础知识（讲授5 +讨论1=6课时）【教学内容】本课程的特点与学习方法；Linux操作系统的安装；Linux文件及文件系统；Linux常见 命令；Linux启动过程；Linux系统服务配置；Linux下C编程基础。【教学重点与难点】教学重点：Linux安装；Linux文件及文件系统。Linux操作命令；Linux启动过程详解；Linux系统服务。Linux下C语言编程概述；常用编辑器；gcc编译器；gdb调试器；Make工程管理器；使 用 autotoolso教学难点：Linux系统服务；常用编辑器；gcc编译器；gdb调试器。【基本要求】了解嵌入式系统基础知识；掌握Linux操作系统安装过程；了解Linux操作系统文件类型 及目录结构。了解Linux命令行基本基本操作；理解Linux启动过程；掌握Linux软件安装方法，掌握 环境变量设置方法；掌握系统服务设置方法。掌握vi基本操作；掌握Emacs基本操作；理解gcc编译器基本原理；掌握gcc编译器使用 方法；掌握gdb调试技术；理解Makefile基本原理及语法规范；掌握aototools工具集使用 方法。【培养的能力】能自行安装Linux操作系统，完成系统配置。熟练掌握嵌入式Linux环境下的常用编程软 件工具的使用方法。第二单元嵌入式Linux开发环境（讲授3 +讨论1 = 4课时）【教学内容】嵌入式系统基础知识；嵌入式系统基本概念；主流嵌入式操作系统介绍；嵌入式软件开发 流程；嵌入式Linux开发环境的搭建；嵌入式开发中常见工具。【教学重点与难点】教学重点：嵌入式系统概述；ARM处理器硬件开发平台；嵌入式软件开发流程。嵌入式开发环境搭建；u-boot移植。教学难点：嵌入式软件开发流程；嵌入式开发环境搭建。【基本要求】了解嵌入式系统含义及开展情况；了解嵌入式系统的体系结构；了解ARM处理器及ARM9 相关知识；了解嵌入式系统基本调试手段。掌握嵌入式交叉编译环境搭建过程；掌握minicom和超级终端配置方法；掌握TFTP和NFS 服务配置方法；了解嵌入式Linux内核代码分布情况；掌握Linux内核编译方法；理解Linux 根文件系统；掌握Bootloader原理及过程；了解U-Boot代码结构和编译方法。【培养的能力】能自行配置嵌入式Linux操作系统交叉编译环境。熟练掌握嵌入式Linux环境下的常用编 程工具的使用方法。第三单元嵌入式Linux应用开发基础（讲授14 +讨论2 = 16课时）【教学内容】嵌入式Linux的I/O与文件系统开发；进程控制开发；进程间通信开发；多线程开发。【教学重点与难点】教学重点：Linux系统调用及用户编程接口（API） ； Linux中文件及文件描述符概述；底层文件I/O 操作；嵌入式Linux串口应用编程；标准I/O编程。Linux进程概述；Linux进程控制编程；Linux守护进程。Linux下进程间通信概述概述；管道；信号；信号量；共享内存；消息队列。Linux线程概述；Linux线程编程。教学难点：Linux底层文件I/O操作；Linux进程控制编程；Linux守护进程；信号量；进程同步与互 斥，线程同步与互斥。【基本要求】理解系统调用概念；理解用户编程接口 （API）；掌握文件描述符概念；掌握不带缓存I/O 文件操作函数使用方法；掌握设备文件读写方法；掌握串口操作方法；掌握标准文件I/O函数 使用方法。理解进程概念；掌握进程创立及进程管理过程；掌握进程创立相关系统调用；理解守护进 程概念；掌握守护进程编写方法；了解多进程程序编写方法。掌握进程间通信的基本概念；掌握进程间通信相关函数的使用方法；掌握管道的创立、读 写等操作；掌握信号基本概念；掌握信号处理的相关函数的使用；理解共享内存实现方法；理 解消息队列实现方法。了解Linux系统中线程的基本概念；掌握Linux系统中创立线程的过程及相关函数使用方 法。理解Linux中多线程编程；掌握用信号量处理线程间的同步互斥问题。【培养的能力】能自行安装Linux操作系统，完成系统配置。熟练掌握嵌入式Linux环境下的常用编程工 具的使用方法。第四单元嵌入式Linux应用开发（讲授7 +讨论1=8课时）【教学内容】网络应用开发；设备驱动程序开发；嵌入式图形界面开发。【教学重点与难点】教学重点：TCP/IP概述；网络编程基础；网络高级编程。设备驱动概述；字符设备驱动编程；GP10驱动实例；块设备驱动编程。GUI简介；Qt/embedded开发入门。教学难点：网络套接字编程；字符设备驱动设计。【基本要求】掌握网络编程的基本概念；掌握Linux系统中socket编程方法；掌握网络协议的分析与实 现能力。了解驱动层次结构；了解驱动程序与外界的接口关系；了解驱动编写流程；熟悉字符设备 驱动编写过程；熟悉块设备驱动编写过程。了解Qt开发环境，理解信号-插槽机制。【培养的能力】能实现网络服务器端与客户端的通信过程，能完成内核驱动的编写与加载，能实现简单窗 体的设计。3、实验教学（8学时）1）编译与调试（4课时）2）文件读写锁（4课时）3）串口通信（4课时）4）守护进程（4课时）5） Socket编程（4课时）五、教学设备和设施多媒体教室。六、课程考核与评估课程考核与评估采取平时成绩和期末考试成绩相结合的方式，其中平时考勤，作业、实验 和期末考试分别占课程成绩的10%、20%、20%和50%。七' 附录教学参考文献目录：嵌入式系统设计与应用，张思民，清华大学出版社嵌入式技术与系统一Intel XScale结构与开发，陈章龙、唐志强、涂时量，北京航空航 天大学出版社ARM feLinux嵌入式系统教程，马忠梅、叶烈煌等，北京航空航天大学出版社 嵌入式系统原理与开发，夏靖波、王航、陈雅蓉，西安电子科技大学出版社 嵌入式Linux系统开发技术详解一基于ARM,孙纪坤、张小全，人民邮电出版社