《嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用》教學(xué)大綱

1、嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用教學(xué)大綱一、課程概述1. 課程研究對(duì)象和研究?jī)?nèi)容 嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)是當(dāng)今 IP 技術(shù)發(fā)展的重要方面，它的有關(guān)理論和方法已經(jīng)逐漸成 為理工科專業(yè)學(xué)生從事相關(guān)領(lǐng)域?qū)W習(xí)必須掌握的知識(shí)及技能。 嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用應(yīng)用技術(shù)是以 計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)為核心， 密切結(jié)合工程實(shí)際的一門新型技術(shù)科學(xué)和邊緣科學(xué)， 與電子、 自動(dòng)通信工程專業(yè)的如數(shù)值分析、 數(shù)控制、 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、通信工程等專業(yè)課程處于同一層次，是計(jì)算機(jī)、 重要專業(yè)課程，屬專業(yè)課程范疇。嵌入式應(yīng)用技術(shù)以應(yīng)用為核心， 研究如何應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)的基本技術(shù)、 據(jù)結(jié)構(gòu)、編程技術(shù)、操作系統(tǒng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)構(gòu)建專用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以滿足目 標(biāo)系統(tǒng)

2、的應(yīng)用需求。2. 課程在整個(gè)課程體系中的地位嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)的前置課程有數(shù)值分析 、C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、模擬與數(shù)字電路 基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 、以及單片機(jī) 、微機(jī)原理 、電工電子技術(shù) ，通過本課程的學(xué)習(xí)使 學(xué)生獲得嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)的基本理論和基本知識(shí)， 能根據(jù)產(chǎn)品性能要求， 具有初步分析 設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)的能力。、 課程目標(biāo)1. 知道本課程的性質(zhì)、 地位和實(shí)用價(jià)值。知道這門學(xué)科的研究范圍、 基本框架、研究 方法、學(xué)科進(jìn)展和未來發(fā)展方向。2. 理解這門學(xué)科的主要概念、基本原理和方法。3. 掌握嵌入式系統(tǒng)基本模型的建立步驟、 基本設(shè)計(jì)方法， 學(xué)生也應(yīng)具備一定的目標(biāo)系 統(tǒng)的仿真能力。 。4. 了解嵌入式系統(tǒng)

3、技術(shù)在電子產(chǎn)品中的典型應(yīng)用，熟悉典型應(yīng)用系統(tǒng)。5. 知道嵌入式系統(tǒng)的基本知識(shí)及最新技術(shù)發(fā)展。三、課程內(nèi)容和要求這門學(xué)科的知識(shí)與技能要求分為知道、理解、 掌握、 學(xué)會(huì)四個(gè)層次。 這四個(gè)層次的一般 涵義表述如下：知道是指對(duì)這門學(xué)科和教學(xué)現(xiàn)象的認(rèn)知。 理解是指對(duì)這門學(xué)科涉及到的概念、 原理、 策略與技術(shù)的說明和解釋， 能提示所 涉及到的教學(xué)現(xiàn)象演變過程的特征、形成原因以及教學(xué)要素之間的相互關(guān)系。掌握是指運(yùn)用已理解的教學(xué)概念和原理說明、解釋、類推同類教學(xué)事件和現(xiàn)象。 學(xué)會(huì)是指能模仿或在教師指導(dǎo)下獨(dú)立地完成某些教學(xué)知識(shí)和技能的操作任務(wù)，或能識(shí)別操作中的一般差錯(cuò)。教學(xué)內(nèi)容和要求表中的“V”號(hào)表示教學(xué)知識(shí)和

4、技能的教學(xué)要求層次。本標(biāo)準(zhǔn)中打“ *”號(hào)的內(nèi)容可作為自學(xué)，教師可根據(jù)實(shí)際情況確定要求或不布置要求。教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)要求表教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求知道理解掌握學(xué)會(huì)1嵌入式系統(tǒng)的基本概念1.1系統(tǒng)技術(shù)前沿、應(yīng)用領(lǐng)域、發(fā)展趨勢(shì)及相關(guān)領(lǐng)域研究成 果1.2系統(tǒng)的特點(diǎn)、分類、基本概念VV2嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)2.1介紹主流實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，深入剖析WinCE、Linux、MC/OS,2.2操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、實(shí)時(shí)性、應(yīng)用VV3嵌入式硬件平臺(tái)3.1介紹主流硬件平臺(tái)，詳細(xì)介紹ARM單片機(jī)功能及應(yīng)用、3.2介紹DSP、ATMEL單片機(jī)功能及應(yīng)用VV4 嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法介紹嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法，以嵌入式智能監(jiān)控器 與嵌入式控

5、制器為例V5 嵌入式系統(tǒng)編程介紹嵌入式軟件的體系結(jié)構(gòu)，著重講解嵌入式 ARM體系的匯編編程方法。C語(yǔ)言編程方法，操作系統(tǒng)應(yīng)用編程方 法。V6 嵌入式綜合應(yīng)用技術(shù)學(xué)生以5-8名分組，進(jìn)行嵌入式開發(fā)技術(shù)的研討，師生點(diǎn)評(píng)，探討。V7實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一、ARM ADS開發(fā)環(huán)境及ARM開發(fā)平臺(tái)簡(jiǎn)介實(shí)驗(yàn)二、ARM的輸入輸出接口實(shí)驗(yàn)：I/O、A/D、鍵盤驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)三、ARM的串行通訊實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)四、MC/OS-n在ARM上的移植實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)五、基于 MC/OS- n的嵌入式編程實(shí)驗(yàn)：消息循環(huán)、文件系統(tǒng)VVVVV四、課程實(shí)施(1)課時(shí)安排與教學(xué)建議嵌入式應(yīng)用技術(shù) 是信息類專業(yè)專業(yè)課， 在課時(shí)相對(duì)較少的情況下，每周安排3課時(shí),其

6、中理論教學(xué)42課時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)12課時(shí)，共安排54課時(shí)。教學(xué)要求充分利用課堂時(shí)間， 同時(shí)要求學(xué)生在課外自學(xué)部分內(nèi)容，同時(shí)要布置一定的習(xí)題。具體課時(shí)安排如下：課時(shí)安排及教學(xué)方法表教學(xué)內(nèi)容課時(shí) 建議教與學(xué)方法建議1嵌入式系統(tǒng)技術(shù)前沿、應(yīng)用領(lǐng) 域、發(fā)展趨勢(shì)及相關(guān)領(lǐng)域研究成 果4把課程的總體框架和要求講授給學(xué)生、可以通過多媒體進(jìn)行講授2.嵌入式系統(tǒng)的基本知識(shí)3嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)、分類、基本概念 通過多媒體進(jìn)行講授3嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)4介紹主流實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，深入剖析WinCE、Linux、PC/OS，包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、實(shí)時(shí)性、應(yīng)用， 通過多媒體進(jìn)行講授4.實(shí)驗(yàn)一、ARM ADS1.2 開發(fā)環(huán)境及ARM開發(fā)平臺(tái)簡(jiǎn)

7、介2實(shí)驗(yàn)前可以用多媒體方式給學(xué)生在課堂上作實(shí) 驗(yàn)預(yù)習(xí)，以提高實(shí)驗(yàn)效果。5.嵌入式硬件平臺(tái)4介紹主流硬件平臺(tái)，詳細(xì)介紹ARM LPC2XXXDSP、單片機(jī)功能及應(yīng)用，通過多媒體 進(jìn)行講授6.實(shí)驗(yàn)二、ARM的匯編編程實(shí) 驗(yàn)2實(shí)驗(yàn)前可以用多媒體方式給學(xué)生在課堂上作實(shí) 驗(yàn)預(yù)習(xí)，以提高實(shí)驗(yàn)效果7.嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法4介紹嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法，以嵌入式智能監(jiān)控器與嵌入式控制器為例8.嵌入式系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)6簡(jiǎn)要介紹外圍接口設(shè)計(jì)，以 LCD、觸摸屏為例， 著重講解人機(jī)交互接口設(shè)計(jì)9.實(shí)驗(yàn)三、ARM的輸入輸出接 口實(shí)驗(yàn)：I/O、A/D、鍵盤驅(qū)動(dòng)2實(shí)驗(yàn)前可以用多媒體方式給學(xué)生在課堂上作實(shí) 驗(yàn)預(yù)習(xí)，以提高實(shí)驗(yàn)

8、效果10.ARM指令系統(tǒng)進(jìn)一步講解4ARM指令特點(diǎn)、指令編程等內(nèi)容11.實(shí)驗(yàn)四、ARM的GPIO驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)2實(shí)驗(yàn)前可以用多媒體方式給學(xué)生在課堂上作實(shí) 驗(yàn)預(yù)習(xí)，以提高實(shí)驗(yàn)效果12.嵌入式系統(tǒng)編程6簡(jiǎn)要介紹嵌入式軟件的體系結(jié)構(gòu)，著重講解嵌入式的編程方法13.MC/OS- n操作系統(tǒng)的移植分 析4介紹AC/OS-n的體系結(jié)構(gòu)，著重講解其移植的 編程方法14.實(shí)驗(yàn)五、MC/OS- n在ARM 上 的移植實(shí)驗(yàn)4實(shí)驗(yàn)前可以用多媒體方式給學(xué)生在課堂上作實(shí) 驗(yàn)預(yù)習(xí)，以提高實(shí)驗(yàn)效果15.復(fù)習(xí)、準(zhǔn)備考試2給出考試提綱，進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生對(duì)課程的理解。(2)教學(xué)方法要求1本課程的實(shí)踐性很強(qiáng)，與工程實(shí)際聯(lián)系密切，教學(xué)過程中

9、應(yīng)注意從比較直觀的工程 概念出發(fā)提出問題、分析問題和解決問題，要特別重視工程應(yīng)用。2、教學(xué)中要適當(dāng)注意現(xiàn)代化教學(xué)手段的運(yùn)用，如多媒體課件、聲像呈示等，以保證在學(xué)時(shí)有限的情況下，完成內(nèi)容非富的教學(xué)任務(wù)。有條件的還要盡量采用Protues等軟件進(jìn)行實(shí)例分析和仿真演示，使工程應(yīng)用落到實(shí)處。3、教學(xué)方法必須靈活，要充分發(fā)揮學(xué)生的主體性，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解 決問題的能力和探究意識(shí)。4、評(píng)價(jià)教學(xué)方法要以實(shí)現(xiàn)課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的教學(xué)目標(biāo)為依據(jù)，好的教學(xué)方法應(yīng)有助于學(xué) 生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解，并能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)、能力、素 質(zhì)，特別是設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)方法與創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)的目的。鼓勵(lì)教學(xué)

10、方法的創(chuàng)新。五、教材和參考書目嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用課程是一門還不成熟的課程，這方面的教材目前比較少，內(nèi)容和水平相差很大，因此，在滿足課程標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一要求下，教材的選用，應(yīng)保持一貫性，連續(xù)性，多樣 化。建議選用教材：1ARM嵌入式系統(tǒng)入門，三恒星科技主編，水利水電出版社2007年1.ARM嵌入式系統(tǒng)主流實(shí)踐，封井岡主編，電子工業(yè)出版社，2008年。六、課程評(píng)價(jià)這門學(xué)科的評(píng)價(jià)依據(jù)是本課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的課程目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和要求。本課程采用閉卷筆試70%、平時(shí)考核20%，實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)10%相結(jié)合的形式進(jìn)行。集中考試說明：1）考試時(shí)間：120分鐘。2）考試方式、分制與分?jǐn)?shù)解釋采用閉卷筆試的方式，以百分制評(píng)分，60分為及

11、格，滿分為100分。3）題型比例填空題：20% ;簡(jiǎn)答題：20% ; ARM語(yǔ)法題：30%;分析設(shè)計(jì)題：30%。4）樣題與目標(biāo)定位示例A、填空題：例：ARM微處理器支持這4種類型的堆棧工作方式。它們是滿遞增堆棧：堆棧指針指向最 后壓入的數(shù)據(jù)，且由低地址向高地址生成；滿遞減堆棧：堆棧指針指向最后壓入的數(shù)據(jù)，且由高地址向低地址生成；空遞增堆棧:堆棧指針指向下一個(gè)將要放入數(shù)據(jù)的空位置，且由低地址向高地址 生成；空遞減堆棧:堆棧指針指向下一個(gè)將要放入數(shù)據(jù)的空位置，且由高地址向低地址 生成。B、簡(jiǎn)答題：例：簡(jiǎn)述，什么是 ARM異常？。答：在 ARM 應(yīng)用系統(tǒng)中，當(dāng)正常的程序執(zhí)行流程發(fā)生暫時(shí)的停止時(shí)，稱之

12、為異常（Exceptions），例如，一個(gè) ARM的外部的中斷請(qǐng)求就是一個(gè)典型的異常。在處理異常之前， 當(dāng)前處理器的狀態(tài)必須保留，這樣當(dāng)異常處理完成之后，當(dāng)前程序可以繼續(xù)執(zhí)行。處理器允 許多個(gè)異常同時(shí)發(fā)生，它們將會(huì)按固定的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行處理。ARM體系結(jié)構(gòu)中的異常， 與51單片機(jī)體系結(jié)構(gòu)的中斷有很大的相似之處，但異常與中斷的概念并不完全等同。C、ARM語(yǔ)法題例：采用多寄存器尋址方式，可以用一條指令完成傳送最多16個(gè)通用寄存器的值。請(qǐng)解釋以下指令的含義：LDMIAR0, R1, R2, R3, R4;解釋：該指令的后綴IA表示在每次執(zhí)行完加載/存儲(chǔ)操作后，R0按字長(zhǎng)度增加，因此，指 令可將R0所指的

13、連續(xù)存儲(chǔ)單元的值傳送到R1R4。指令執(zhí)行過程如下：R1J ROR2 RO + 4R3 J RO + 8R4 RO + 12D、ARM程序設(shè)計(jì)分析題：例：ARM應(yīng)用電路如下圖所示F30R1O血R91 FC 55-.XTAL1P0.0/TxD0/PWM1XTAL2P0.1/RxD0/PWM3P0.2/SCL/CAP0.0P0.3/SDA/MAT0.0P0.4/SCK/CAP0.1P0.5/MISO/MAT0.1 P0.6/MOSI/CAP0.2P0.7/SSEL/PWM2P0.8/TxD1/PWM4P0.9/RxD1/PWM6P0.10/RTS1/CAP1.0P0.11/CTS1/CAP1.1 P

14、0.12/DSR1/MAT1.0 P0.13/DTR1/MAT1.1DBGSELP0.14/DCD1/EINT1P0.15/RI1/EINT2P0.16/EINT0/MAT0.2RTCKP0.17/CAP1.2/TRSTP0.18/CAP1.3/TMSP0.19/MAT1.2/TCKRSTP0.20/MAT1.3/TDIP0.21/PWM5/TDOP0.22/TRACECLKV3P0.23/PIPESTAT0V3P0.24/PIPESTAT1P0.25/PIPESTAT2V18P0.26/TRACESYNCP0.27/TRACEPKT0/TRSTVSSP0.28/TRACEPKT0/TMSVS

15、SP0.29/TRACEPKT2/TCKVSSP0.30/TRACEPKT3/TDIVSSP0.31/EXTIN0/TDO318232428302221芋3-亠2 3-旳 8-911522 3PF1 C3 rl J27R1D7R13100100R14二一D2 D4-D5門D1KEY110kD6D8R2110R3110R4110R5110R6R7110R8110R1110kR12編制程序?qū)崿F(xiàn)下述功能：鍵盤輸入使用I/O 口輸入方式對(duì)按鍵進(jìn)行掃描，當(dāng)檢測(cè)到有按鍵輸 入時(shí),判斷是KEY1、KEY2鍵，依次實(shí)現(xiàn)發(fā)光二極管的向下點(diǎn)亮、向上點(diǎn)亮，從而實(shí)現(xiàn)流水 燈方向的控制。程序編制如下：#includec

16、onfig.h#defineLEDCON0x000000ff#defineKEY0x00000300#defineKEY10x00000100#defineKEY20x00000200/*P0.0P0.7引腳控制LED,低電平點(diǎn)亮*/*P0.8P0.9 引腳連接按鍵 KEY1,KEY2*/*P0.8引腳連接按鍵 KEY1*/*P0.9引腳連接按鍵KEY2*/extern uint8 key1,key2;/*名稱:WaitKey()*功能:等待一個(gè)有效按鍵本函數(shù)有去抖功能* uint8 WaitKey(void)uint32 i;uint8 key;/ while(IOPIN & KEY)= 0

17、)if(IOPIN & KEY1) = 0 ); / KEY1 按鍵按下 for(i=0;i50000;i+);/延時(shí)去抖if(IOPIN & KEY1) = 0)if( key1 = 0)key1 = 1;key =1;elsekey1 = 0;key = 0;if(IOPIN & KEY2) = 0 ); / KEY2 按鍵按下 for(i=0;i0;dly-)for(i=0;i50000;i+);/* 名稱： led_down()*功能:流水燈由上而下* void led_down()IOSET = 0xff ;while(1)IOCLR = 0x01;DelayNS(5);IOSET

18、= 0x01;DelayNS(5);IOCLR = 0x02;DelayNS(5);IOSET = 0x02;DelayNS(5);IOCLR = 0x04;DelayNS(5);IOSET = 0x04;DelayNS(5);IOCLR = 0x08;DelayNS(5);IOSET = 0x08;DelayNS(5);IOCLR = 0x010;DelayNS(5);IOSET = 0x010;DelayNS(5);IOCLR = 0x020;DelayNS(5);IOSET = 0x020;DelayNS(5);IOCLR = 0x040;DelayNS(5);IOSET = 0x040

19、;DelayNS(5);IOCLR = 0x080;DelayNS(5);IOSET = 0x080;DelayNS(5);IOSET=LEDCON;if(IOPIN & KEY1)= 0 | (IOPIN & KEY2)= 0) break; / 判按鍵釋放否？/* 名稱： led_up()*功能:流水燈由下而上* void led_up()IOSET = 0xff ;while(1)IOCLR = 0x80;DelayNS(5);IOSET = 0x80;DelayNS(5);IOCLR = 0x40;DelayNS(5);IOSET = 0x40;DelayNS(5);IOCLR = 0x20;DelayNS(5);IOSET = 0x20;DelayNS(5);IOCLR = 0x10;DelayNS(5);