《汇编语言程序设计》教学大纲.doc

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1、嵌入式系统及应用教学大纲课程编号： 06083017 适用专业：计算机科学与技术学时数：40+16 学 分：2.5 开课学期：第 7 学期先修课程：计算机操作系统、数据结构、计算机组成原理、高级语言程序设计执笔者：罗蕾、桂盛霖 编写日期：2013 一、课程性质和目标授课对象：本科课程类别：专业核心课教学目标：本课程是计算机科学与技术专业的一门专业核心课程，属必修学科专业课。它的前续课程是计算机组成原理、数据结构、计算机操作系统、高级语言程序设计等，为学生进一步学习和实践嵌入式系统相关知识打下基础。课程目标：本课程将理论与实践结合起来，以嵌入式硬件的核心嵌入式微处理器及嵌入式软件的核心嵌入式实时

2、操作系统为重点，以应用为目的，从硬件、软件、系统开发过程、环境、工具及方法等方面，对嵌入式系统进行系统性的讲解，能够让学生系统性地掌握嵌入式系统的原理，具备基本的嵌入式系统软件开发能力。配合实验课程的实践活动，加深学生对理论知识的理解和掌握，并具备实际开发的能力和经验。二、课程内容安排和要求（一）教学内容、要求及教学方法（一）教学内容、要求及教学方法本课程共 56 学时，其中：课堂讲授 40 学时，上机 16 学时。第 1 章 嵌入式系统导论 （4 学时，多媒体课件结合板书面授）1.主要内容：嵌入式系统基本概念及特点，嵌入式系统分类，嵌入式系统发展历程，嵌入式系统的应用领域及嵌入式系统的发展趋

3、势2.应达到的要求：了解：嵌入式系统的发展历程、应用领域，以及发展趋势。理解：嵌入式系统的分类、嵌入式系统组成掌握：嵌入式系统的相关基本概念及特点、嵌入式系统的软件分类； 第 2 章 嵌入式硬件系统 （14 学时，多媒体课件结合板书面授）1.主要内容：嵌入式硬件的组成、特点、与通用处理器的异同；嵌入式微处理器的分类，主流的嵌入式微处理器（ARM/MIPS/PPC/SH 等） ，嵌入式微处理器的发展；总线：片内总线，片外并行总线，片外串行总线；存储系统：组成、主存、外存、典型电子盘；ARM 处理器介绍：体系结构、编程模式、指令集、异常处理、ARM V4T 架构的指令体系（数据处理指令、加载存储指

4、令、分支指令、状态寄存器访问指令、协处理器指令、异常处理指令） 、Thumb 指令集、ARM 汇编语言程序设计（ARM 程序的框架结构、C 语言程序对汇编程序的调用、ARM 与 C 语言混合程序设计）2.应达到的要求：本章是全课重点之一，要求通过本章学习，建立起嵌入式硬件系统的概念。了解：嵌入式硬件的组成、特点、与通用处理器的异同；嵌入式微处理器的分类，主流的嵌入式微处理器，嵌入式微处理器的发展，ARM V5,V6 及 Thumb 指令集与 V4T 版本指令集的差异；理解：片外串行总线，存储系统组成及电子盘，ARM 指令集；掌握：ARM 处理器体系结构、编程模式、异常处理机制；掌握片内总线 A

5、MBA、并行总线 PCI、NandFlash 与 NorFlash 的特点；让学生掌握用 ARM 汇编语言进行程序设计，C语言程序设计，以及用 ARM 汇编和 C 语言进行混合程序设计。第 3 章 嵌入式软件系统 （2 学时，多媒体课件结合板书面授）1.主要内容：嵌入式软件系统的特点、分类及体系结构，嵌入式软件系统的运行流程，嵌入式操作系统的定义、分类、体系结构，嵌入式操作系统与通用操作系统的差别2.应达到的要求：了解：嵌入式软件的分类、发展演变；理解：嵌入式软件系统的体系结构、特点、与通用软件的区别、嵌入式操作系统的体系结构；掌握：嵌入式软件系统的运行流程、嵌入式操作系统与通用操作系统的差别

6、； 第 4 章 时间管理 （2 学时，多媒体课件结合板书面授）1.主要内容：嵌入式内核时间管理的硬件基础，时钟种类、嵌入式内核时间管理的原理及相关功能调用。2.应达到的要求：了解：嵌入式内核时间管理的硬件基础掌握：嵌入式内核时间管理的原理及相关功能的使用方法。第 5 章 任务管理与调度 （6 学时，多媒体课件结合板书面授）1.主要内容：任务的基本概念、任务的组成部分、特点，任务的状态及其迁移；任务的优先级，嵌入式实时内核的典型调度策略及算法、优先级位图；优先级反转及其解决策略：优先级继承/优先级天花板；实时内核任务管理的主要功能、提供的系统调用。2.应达到的要求：本章是全课重点之一，要求通过本

7、章学习，掌握嵌入式内核的任务管理。了解：实时调度分类，其他调度算法的主要内容理解：嵌入式实时内核的典型调度策略及算法掌握：任务的基本概念、任务的组成部分、特点、任务的状态及其迁移、任务的优先级，任务管理主要功能；优先级位图及其编程实现方法；优先级反转的基本原理、优先级继承与优先级天花板策略的区别、优缺点；任务管理功能的使用；。第 6 章 中断管理 （2 学时，多媒体课件结合板书面授）1.主要内容：中断的分类，嵌入式实时内核的中断管理机制，典型中断处理过程及注意事项、中断相关时间指标，中断与时间管理联系及相关功能调用。2.应达到的要求：本章是全课重点之一，要求通过本章学习，掌握中断机制。了解：中

8、断相关时间指标理解：中断的分类、典型中断处理过程及注意事项掌握：嵌入式实时内核的中断管理机制。第 7 章 同步、互斥与通信 （5 学时，多媒体课件结合板书面授）1.主要内容：多任务系统中任务之间的关系，嵌入式环境下信号量机制的原理与特点，嵌入式环境下消息队列机制的原理与特点，嵌入式环境下事件机制的原理与特点，典型的嵌入式实时内核同步、互斥与通信的功能调用。2.应达到的要求：本章是全课重点之一，要求通过本章学习，掌握同步、互斥与通信机制。了解：多任务系统中任务之间的关系；理解：事件机制的特点、与其他同步机制的异同点掌握：嵌入式内核信号量机制的原理与特点；消息队列机制的原理与特点；嵌入式实时内核的

9、同步、互斥与通信的功能调用的使用。第 8 章 内存管理 （2 学时，多媒体课件结合板书面授）1.主要内容：嵌入式系统中内存管理的需求及特点，嵌入式操作系统内存管理的几种模式、级别、相关硬件基础，典型嵌入式实时内核内存管理的功能原理2.应达到的要求：了解：嵌入式操作系统内存管理的几种模式、级别、相关硬件基础理解：嵌入式系统中内存管理的需求及特点；掌握：典型嵌入式实时内核内存管理的功能原理。第 9 章 I/O 管理 （1 学时，多媒体课件结合板书面授）1.主要内容：嵌入式内核 I/O 管理的特点、原理2.应达到的要求：理解：嵌入式内核 I/O 管理的特点、原理第 10 章 嵌入式系统软件的开发 （

10、2 学时，多媒体课件结合板书面授）1.主要内容：嵌入式系统开发模式，嵌入式系统软件的开发方式、环境与工具，实时软件分析设计方法，DARTS 分析设计方法及案例介绍2.应达到的要求：了解：嵌入式软件开发的特殊性；理解：嵌入式系统的开发模式；嵌入式系统软件的典型交叉开发方式及开发工具、环境的使用。掌握：实时软件的分析设计方法，DARTS 分析设计方法，能够合理运用其中的原理进行系统功能分解、任务划分及任务间接口设计；交叉调试的方式（二）自学内容和要求（二）自学内容和要求嵌入式实时内核基础 自学1.主要内容：嵌入式实时内核实时性相关要素及设计考虑，嵌入式实时内核的可移植性、配置剪裁、可靠性及应用编程

11、接口，嵌入式实时内核的主要功能，嵌入式实时内核的重要性能指标2.应达到的要求：了解嵌入式实时内核实时性相关要素及设计考虑、可移植性、配置剪裁、可靠性等方面的内容；掌握嵌入式实时内核应用编程接口的特点、嵌入式实时内核的主要功能；掌握嵌入式实时内核的重要性能指标，尤其是中断相关的性能指标及其含义。高可靠嵌入式实时操作系统 自学1.主要内容：高可靠嵌入式实时操作系统的产生和发展，国际和国内标准，高可靠嵌入式实时操作系统硬件基础，高可靠嵌入式实时操作系统的实现2.应达到的要求：了解高可靠嵌入式实时操作系统的产生和发展；了解相关的国际国内标准如ARINC653，ASAAC，GJB5357-2005 等；

12、了解在 X86 和 POWERPC 体系架构微处理器中与高可靠嵌入式实时操作系统实现相关的硬件机制；了解高可靠嵌入式实时操作系统的隔离保护、分区调度、区间通信、健康监测等功能。（三）实践性教学环节和要求（三）实践性教学环节和要求1、主要内容和学时分配嵌入式交叉开发环境和仿真开发环境的建立（2 学时） ，嵌入式微处理器编程基础实验（4 学时） ，嵌入式实时内核任务管理（4 学时） ，利用嵌入式实时内核的任务实现跑马灯功能（4 学时） ，利用嵌入式内核的消息队列协调硬件设备工作（2 学时） ，嵌入式系统与应用综合课程设计（课程设计，32 学时） 。2、应达到的要求掌握嵌入式应用程序交叉开发环境的建

13、立过程，宿主机与目标机之间的各种连接方式，以及调试方式的切换方法。熟悉典型的 ARM Coretex M0 微处理器的端口控制方式，掌握其的外设操作处理方式和编程方法。掌握嵌入式仿真开发环境的建立过程，掌握一个基于嵌入式实时内核项目的建立、编译和调试过程。掌握 C/OS-II 中任务管理的基本方法（创建、启动、挂起、解挂）。熟练使用 C/OS-II 任务管理的基本系统调用。掌握 LED 工作原理。熟悉 ARM 芯片 I/O 口编程配置方法。通过实验掌握 ARM 芯片 I/O 口控制发光二极管显示的方法。掌握嵌入式开发板上 7 段数码管工作原理，掌握 C/OS-II 中消息队列机制的基本原理和使

14、用方法。三、考核方式笔试（ 60%）平时作业（ 5%）半期考试（ 10）实验（ 25）四、建议教材及参考资料1. 教 材嵌入式实时操作系统及应用开发 （第三版）罗蕾主编 北京航空航天大学出版，2011.32. 参 考 书 1 美Wayne Wolf. 嵌入式计算系统设计原理M. 孙玉芳, 梁彬 罗保国 等译. 北京: 机械工业出版社, 2002 2美Jean J. Labrosse. 嵌入式实时操作系统 C/OS-II（第二版）M. 邵贝贝 等译. 北京: 北京航空航天大学出版社, 2003. 3C.M.Krishna . REAL-TIME SYSTEMSM. 北京: 清华出版社，2001.

15、 4陈丽蓉. 嵌入式微处理器系统及应用M. 北京：清华大学出版社，2010. 5陈智育. VXWORKS 程序开发实践M. 北京:人民邮电出版社，2004. 6邹思铁. 嵌入式 Linux 设计与应用M. 北京: 清华出版社，2002. 7Lui Sha, Tarek Abdelzaher etl. Real Time Scheduling Theory: A Historical Perspective J. Journal of Real-time Systems，2004.8C. Liu, Layland. Scheduling Algorithms for Multiprogramming in a Hard Real- Time Environment J. Journal of ACM, 1973.