《嵌入式系统》教学大纲.pdf

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1、嵌入式系统嵌入式系统教学大纲教学大纲 一、课程基本情况课程基本情况 课程的性质、地位和课程的性质、地位和任务任务 嵌入式系统是计算机科学与技术专业的一门专业方向课程。本课程比较全面地介绍了嵌入式系统的概论与其组成部分，并从软件工程的角度出发阐述了嵌入式系统的开发流程和开发方法；着重讲述了嵌入式处理器、存储系统和嵌入式操作系统。通过本课程的学习和课程配套的系列实验之后，可以使学生全面掌握嵌入式系统原理的知识，掌握嵌入式系统软件与通用软件设计的差异，具备硬件和软件两个方面设计与实现能力。同时本课程结合具体实例以培养学生的动手能力和设计开发基于特定微处理器的特定应用系统的能力，特别是关于嵌入式系统分

2、析、系统设计、系统架构等方面技能。课程教学的基本要求课程教学的基本要求 要求学生掌握嵌入式系统的基本概念，掌握嵌入式系统各个组成部分的工作原理、逻辑实现、设计方法及其相互集成组成完整系统的技术，培养学生具备设计与实现嵌入式系统及其组成部分的能力。课程分类课程分类 专业基础课()专业课（）专业任选课（）适用专业适用专业 计算机科学与技术 建议学时数建议学时数 理论 42+实验 12=54 使用层次使用层次 本科 先修课程先修课程 计算机组成原理，操作系统，C 语言程序设计，汇编语言 推推荐教材及参考书荐教材及参考书 嵌入式系统原理，郭荣佐，王霖主编，北京航天航空大学出版社，2008 ARM 嵌入

3、式系统开发软件设计与优化，沈建华 译：北京航天航空大学出版社，2005 嵌入式系统设计，骆丽 译，北京航天航空大学出版社，2004 嵌入式实时操作系统 C/OS-II，邵贝贝等译，北京航天航空大学出版社，2003 其他说明其他说明 修订日期修订日期 2007-7-5 二、二、课程内容矩阵课程内容矩阵 知识单元知识单元 知识点知识点 重重点点()难点难点()建建议议学学时时数数 备备注注 一、嵌入式系统概述()嵌入式系统的发展 1.嵌入式系统的概念 2.嵌入式系统的特点(二)嵌入式系统的分类与应用(三)嵌入式处理器 对嵌入式系统的理解 理解嵌入式系统的组成 2 必选(四)嵌入式系统的组成 1.嵌

4、入式系统硬件组成 2.嵌入式系统软件组成(五)嵌入式系统的现状和发展趋势 二、嵌入式系统开发技术 (一)嵌入式系统的结构设计 嵌入式系统由硬件层、软件层、中间层和应用层组成(二)嵌入式系统的设计方法 1.嵌入式系统设计流程 2.一般嵌入式系统设计方法 3.软、硬件协同设计技术(三)嵌入式系统开发技术 1.需求分析 2.详细设计 3.系统实现 4.系统测试(四)嵌入式系统开发技术的发展趋势及其挑战 嵌入式系统的组成 软硬件协同设计技术 嵌入式系统的需求分析和详细设计 6 四可选，其余必选 三、嵌入式处理器(一)嵌入式处理器概述(二)嵌入式系统硬件结构 1.嵌入式系统模式 2.硬件架构 3.嵌入式

5、处理器子系统(三)处理器技术指标和选型(四)常用的嵌入式处理器(五)ARM 处理器 掌握嵌入式系统的硬件结构 了解常用的嵌入式处理器 掌握 ARM 处理器的结构，指令和模式 8 必选 四、嵌入式存储技术(一)嵌入式存储技术概述(二)嵌入式系统存储器体系 1.存储器的结构 2.嵌入式系统存储器体系结构(三)存储器的性能指标、工作时序和分类(四)RAM 和 ROM(五)嵌入式存储器(六)嵌入式存储器选型、测试和验证(七)嵌入式存储器的设计方法和策略 1.SDRAM 的设计 2.Nor Flash 的设计 3.Nand Flash 的设计(八)嵌入式存储器发展趋势 掌握嵌入式系统存储器体系结构 掌握

6、存储器的工作时序 了解 RAM 和 ROM的异同点 掌握常用的嵌入式存储器的设计方法 8 必选 五、嵌入式输入/输出系统(一)嵌入式 I/O 概述(二)复位电路(三)时钟电路(四)嵌入式处理器的 I/O 模块 1.I/O 模块的基本结构 理解复位电路和时钟电路的原理和作用 掌握嵌入式处理器的 I/O 模块的结4 必选 2.I/O 接口信号及其作用 3.寄存器的映射方式(五)定时器/计数器 构和作用，及其寄存器的地址映射方式 六、嵌入式软件系统(一)嵌入式软件体系结构 1.软件层次结构 2.嵌入式软件组成(二)硬件抽象层（BSP）1.嵌入式操作系统运行的必要条件 2.硬件抽象层体系结构(三)嵌入

7、式软件系统的设计方法 1.简单的设计方法 2.复杂的设计方法(四)软件移植 1.移植的必要性 2.裸机的软件移植 3.有操作系统的软件移植 4.应用软件移植(五)嵌入式软件发展趋势 嵌入式软件的组成 掌握 BSP 的体系结构及作用 掌握嵌入式系统的软件移植 4 必选 七、嵌入式操作系统概论(一)操作系统基本概念(二)嵌入式操作系统概念 1.RTOS 的概念 2.嵌入式操作系统与通用操作系统的比较(三)典型的嵌入式操作系统(四)嵌入式操作系统性能测试及其选择(五)嵌入式操作系统专题 C/OS-II(六)嵌入式操作系统专题嵌入式 Linux 掌握 RTOS，比了解其特点 嵌入式操作系统的分类 掌握

8、C/OS-II 的原理及其应用 掌握 Linux 的原理及其应用 8 必选 八、嵌入式系统设计实例(一)概述(二)智能手机设计(三)信息家电概述 了解智能手机 了解信息家电 2 可选 三、实验单元三、实验单元 实验项目实验项目 实验目的要求实验目的要求 实验内容实验内容 学学时时数数 备注备注 实验 1:C/OS-II在S3C2410 上的移植 1了解uCOS-II 内核的主要结构。2掌握将 uCOS-II 内核移植到ARM920T 处理器上的基本方法。1将uCOS-II 内核移植到ARM920T 微处理器上。2编写两个简单任务，在超级终端上观察两个任务的切换 2 必选 实验 2:基 于 C/

9、OS-II的音频实验 掌握ARM 的IIS 接口工作原理。学习编程实现ARM 的IIS 接口播放音乐。掌握 IIS 接口的 DMA 工作方式。学习S3C2410 自带的IIS 音频接口的使用，通过DMA 数据传输方式编程实现对WAV声音文件（不超过10 秒）的循环播放。2 必选 实验 3:建 立 嵌 入 式Linux 开发环境 熟悉Linux 开发环境，学会基于S3C2410 的Linux 开发环境的配置和使用。使用Linux 的 armv4l-unknown-linux-gcc 编译，使用基于NFS 方式的下载调试，了解嵌入式开发的基本 过程。本次实验使用Redhat Linux 9.0 操

10、作系统环境,安装ARM-Linux 的开发库及编译器。创建一个新目录，并在其中编写hello.c 和Makefile 文件。学习在Linux 下的编程和编译过程，以及ARM 开发板的使用和开发环境的设置。下载已经编译好的文件到目标开发板上运行。2 必选 实验 4：基于嵌入式Linux 的串行端口程序设计 1.了解在linux 环境下串行程序设计的基本方法。2.掌握终端的主要属性及设置方法，熟悉终端I/O 函数的使用。3.学习使用多线程来完成串口的收发处理。读懂程序源代码，学习终端I/O 函数的使用方法，学习将多线程编程应用到串口的接收 和发送程序设计中。2 必选 实验 5：简单嵌入式WEB 服

11、务器实验 1.掌握在ARM 开发板实现一个简单WEB 服务器的过程。2.学习在ARM 开发板上的SOCKET 网络编程。3.学习Linux 下的signal()函数的使用。学习使用socket 进行通讯编程的过程，了解一个实际的网络通讯应用程序整体设计，阅读HTTP 协议的相关内容，学习几个重要的网络函数的使用方法。读懂HTTPD.C 源代码。在此基础上增加一些其他功能。在PC 计算机上使用浏览器测试嵌入式WEB 服务器的功能。2 必选 实验 6：Linux 内核与根文件系统实验 1.熟悉Linux内核剪裁 2.熟悉Linux内核的编译 3.熟悉Linux内核的烧写 4.了解UP-NetARM

12、2410-S 的根文件系统结构 建立交叉编译环境，修改启动代码，然后再烧写版本为2.6.x的Linux内核。使用busybox 生成文件系统中的命令部分，使用mkcramfs 工具制作文2 必选 5.了解根文件系统的生成过程 6.完成一个简单的文件系统生成步骤 7.了解busybox、mkcramfs 工具 件系统，并完成将文件系统放置到开发板的烧写工作。四四、课程考核、课程考核 1.考核方式：考查。2.期评成绩=平时 10%+实验 30%+期末考查 60%。五五、课程教学其他说明课程教学其他说明 注重教学手段。在教学中对部分内容采用多媒体课件，提高学生的学习兴趣，使学生较容易掌握。撰写撰写：袁海林袁海林 审核：审核：