匯編語言程序設計教學大綱

1、嵌入式系統(tǒng)及應用教學大綱課程編號： 06083017 適用專業(yè)：計算機科學與技術學時數(shù)：40+16 學 分：2.5 開課學期：第7學期先修課程：計算機操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)結(jié)構、計算機組成原理、高級語言程序設計執(zhí)筆者：羅蕾、桂盛霖 編寫日期：2013 一、課程性質(zhì)和目標授課對象：本科課程類別：專業(yè)核心課教學目標：本課程是計算機科學與技術專業(yè)的一門專業(yè)核心課程，屬必修學科專業(yè)課。它的前續(xù)課程是計算機組成原理、數(shù)據(jù)結(jié)構、計算機操作系統(tǒng)、高級語言程序設計等，為學生進一步學習和實踐嵌入式系統(tǒng)相關知識打下基礎。課程目標：本課程將理論與實踐結(jié)合起來，以嵌入式硬件的核心嵌入式微處理器及嵌入式軟件的核心嵌入式實時操作

2、系統(tǒng)為重點，以應用為目的，從硬件、軟件、系統(tǒng)開發(fā)過程、環(huán)境、工具及方法等方面，對嵌入式系統(tǒng)進行系統(tǒng)性的講解，能夠讓學生系統(tǒng)性地掌握嵌入式系統(tǒng)的原理，具備基本的嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)能力。配合實驗課程的實踐活動，加深學生對理論知識的理解和掌握，并具備實際開發(fā)的能力和經(jīng)驗。二、課程內(nèi)容安排和要求（一）教學內(nèi)容、要求及教學方法本課程共56學時，其中：課堂講授40學時，上機16學時。第1章 嵌入式系統(tǒng)導論（4學時，多媒體課件結(jié)合板書面授）1.主要內(nèi)容：嵌入式系統(tǒng)基本概念及特點，嵌入式系統(tǒng)分類，嵌入式系統(tǒng)發(fā)展歷程，嵌入式系統(tǒng)的應用領域及嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢2.應達到的要求：了解：嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷程、應用領

3、域，以及發(fā)展趨勢。理解：嵌入式系統(tǒng)的分類、嵌入式系統(tǒng)組成掌握：嵌入式系統(tǒng)的相關基本概念及特點、嵌入式系統(tǒng)的軟件分類； 第2章 嵌入式硬件系統(tǒng)（14學時，多媒體課件結(jié)合板書面授）1.主要內(nèi)容：嵌入式硬件的組成、特點、與通用處理器的異同；嵌入式微處理器的分類，主流的嵌入式微處理器（ARM/MIPS/PPC/SH等），嵌入式微處理器的發(fā)展；總線：片內(nèi)總線，片外并行總線，片外串行總線；存儲系統(tǒng)：組成、主存、外存、典型電子盤；ARM處理器介紹：體系結(jié)構、編程模式、指令集、異常處理、ARM V4T架構的指令體系（數(shù)據(jù)處理指令、加載存儲指令、分支指令、狀態(tài)寄存器訪問指令、協(xié)處理器指令、異常處理指令）、Thu

4、mb指令集、ARM匯編語言程序設計（ARM程序的框架結(jié)構、C語言程序?qū)R編程序的調(diào)用、ARM與C語言混合程序設計）2.應達到的要求：本章是全課重點之一，要求通過本章學習，建立起嵌入式硬件系統(tǒng)的概念。了解：嵌入式硬件的組成、特點、與通用處理器的異同；嵌入式微處理器的分類，主流的嵌入式微處理器，嵌入式微處理器的發(fā)展，ARM V5,V6及Thumb指令集與V4T版本指令集的差異；理解：片外串行總線，存儲系統(tǒng)組成及電子盤，ARM指令集；掌握：ARM處理器體系結(jié)構、編程模式、異常處理機制；掌握片內(nèi)總線AMBA、并行總線PCI、NandFlash與NorFlash的特點；讓學生掌握用ARM匯編語言進行程序

5、設計，C語言程序設計，以及用ARM匯編和C語言進行混合程序設計。第3章 嵌入式軟件系統(tǒng)（2學時，多媒體課件結(jié)合板書面授）1.主要內(nèi)容：嵌入式軟件系統(tǒng)的特點、分類及體系結(jié)構，嵌入式軟件系統(tǒng)的運行流程，嵌入式操作系統(tǒng)的定義、分類、體系結(jié)構，嵌入式操作系統(tǒng)與通用操作系統(tǒng)的差別2.應達到的要求：了解：嵌入式軟件的分類、發(fā)展演變；理解：嵌入式軟件系統(tǒng)的體系結(jié)構、特點、與通用軟件的區(qū)別、嵌入式操作系統(tǒng)的體系結(jié)構；掌握：嵌入式軟件系統(tǒng)的運行流程、嵌入式操作系統(tǒng)與通用操作系統(tǒng)的差別； 第4章 時間管理（2學時，多媒體課件結(jié)合板書面授）1.主要內(nèi)容：嵌入式內(nèi)核時間管理的硬件基礎，時鐘種類、嵌入式內(nèi)核時間管理的原

6、理及相關功能調(diào)用。2.應達到的要求：了解：嵌入式內(nèi)核時間管理的硬件基礎掌握：嵌入式內(nèi)核時間管理的原理及相關功能的使用方法。第5章 任務管理與調(diào)度（6學時，多媒體課件結(jié)合板書面授）1.主要內(nèi)容：任務的基本概念、任務的組成部分、特點，任務的狀態(tài)及其遷移；任務的優(yōu)先級，嵌入式實時內(nèi)核的典型調(diào)度策略及算法、優(yōu)先級位圖；優(yōu)先級反轉(zhuǎn)及其解決策略：優(yōu)先級繼承/優(yōu)先級天花板；實時內(nèi)核任務管理的主要功能、提供的系統(tǒng)調(diào)用。2.應達到的要求：本章是全課重點之一，要求通過本章學習，掌握嵌入式內(nèi)核的任務管理。了解：實時調(diào)度分類，其他調(diào)度算法的主要內(nèi)容理解：嵌入式實時內(nèi)核的典型調(diào)度策略及算法掌握：任務的基本概念、任務的組

7、成部分、特點、任務的狀態(tài)及其遷移、任務的優(yōu)先級，任務管理主要功能；優(yōu)先級位圖及其編程實現(xiàn)方法；優(yōu)先級反轉(zhuǎn)的基本原理、優(yōu)先級繼承與優(yōu)先級天花板策略的區(qū)別、優(yōu)缺點；任務管理功能的使用；。第6章 中斷管理（2學時，多媒體課件結(jié)合板書面授）1.主要內(nèi)容：中斷的分類，嵌入式實時內(nèi)核的中斷管理機制，典型中斷處理過程及注意事項、中斷相關時間指標，中斷與時間管理聯(lián)系及相關功能調(diào)用。2.應達到的要求：本章是全課重點之一，要求通過本章學習，掌握中斷機制。了解：中斷相關時間指標理解：中斷的分類、典型中斷處理過程及注意事項掌握：嵌入式實時內(nèi)核的中斷管理機制。第7章 同步、互斥與通信 （5學時，多媒體課件結(jié)合板書面授）

8、1.主要內(nèi)容：多任務系統(tǒng)中任務之間的關系，嵌入式環(huán)境下信號量機制的原理與特點，嵌入式環(huán)境下消息隊列機制的原理與特點，嵌入式環(huán)境下事件機制的原理與特點，典型的嵌入式實時內(nèi)核同步、互斥與通信的功能調(diào)用。2.應達到的要求：本章是全課重點之一，要求通過本章學習，掌握同步、互斥與通信機制。了解：多任務系統(tǒng)中任務之間的關系；理解：事件機制的特點、與其他同步機制的異同點掌握：嵌入式內(nèi)核信號量機制的原理與特點；消息隊列機制的原理與特點；嵌入式實時內(nèi)核的同步、互斥與通信的功能調(diào)用的使用。第8章 內(nèi)存管理（2學時，多媒體課件結(jié)合板書面授）1.主要內(nèi)容：嵌入式系統(tǒng)中內(nèi)存管理的需求及特點，嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)存管理的幾種

9、模式、級別、相關硬件基礎，典型嵌入式實時內(nèi)核內(nèi)存管理的功能原理2.應達到的要求：了解：嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)存管理的幾種模式、級別、相關硬件基礎理解：嵌入式系統(tǒng)中內(nèi)存管理的需求及特點；掌握：典型嵌入式實時內(nèi)核內(nèi)存管理的功能原理。第9章 I/O管理（1學時，多媒體課件結(jié)合板書面授）1.主要內(nèi)容：嵌入式內(nèi)核I/O管理的特點、原理2.應達到的要求：理解：嵌入式內(nèi)核I/O管理的特點、原理第10章 嵌入式系統(tǒng)軟件的開發(fā) （2學時，多媒體課件結(jié)合板書面授）1.主要內(nèi)容：嵌入式系統(tǒng)開發(fā)模式，嵌入式系統(tǒng)軟件的開發(fā)方式、環(huán)境與工具，實時軟件分析設計方法，DARTS分析設計方法及案例介紹2.應達到的要求：了解：嵌入式軟

10、件開發(fā)的特殊性；理解：嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)模式；嵌入式系統(tǒng)軟件的典型交叉開發(fā)方式及開發(fā)工具、環(huán)境的使用。掌握：實時軟件的分析設計方法，DARTS分析設計方法，能夠合理運用其中的原理進行系統(tǒng)功能分解、任務劃分及任務間接口設計；交叉調(diào)試的方式（二）自學內(nèi)容和要求嵌入式實時內(nèi)核基礎 自學1.主要內(nèi)容：嵌入式實時內(nèi)核實時性相關要素及設計考慮，嵌入式實時內(nèi)核的可移植性、配置剪裁、可靠性及應用編程接口，嵌入式實時內(nèi)核的主要功能，嵌入式實時內(nèi)核的重要性能指標2.應達到的要求：了解嵌入式實時內(nèi)核實時性相關要素及設計考慮、可移植性、配置剪裁、可靠性等方面的內(nèi)容；掌握嵌入式實時內(nèi)核應用編程接口的特點、嵌入式實時內(nèi)核的

11、主要功能；掌握嵌入式實時內(nèi)核的重要性能指標，尤其是中斷相關的性能指標及其含義。高可靠嵌入式實時操作系統(tǒng) 自學1.主要內(nèi)容：高可靠嵌入式實時操作系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展，國際和國內(nèi)標準，高可靠嵌入式實時操作系統(tǒng)硬件基礎，高可靠嵌入式實時操作系統(tǒng)的實現(xiàn)2.應達到的要求：了解高可靠嵌入式實時操作系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展；了解相關的國際國內(nèi)標準如ARINC653，ASAAC，GJB5357-2005等；了解在X86和POWERPC體系架構微處理器中與高可靠嵌入式實時操作系統(tǒng)實現(xiàn)相關的硬件機制；了解高可靠嵌入式實時操作系統(tǒng)的隔離保護、分區(qū)調(diào)度、區(qū)間通信、健康監(jiān)測等功能。（三）實踐性教學環(huán)節(jié)和要求1、主要內(nèi)容和學時分配嵌

12、入式交叉開發(fā)環(huán)境和仿真開發(fā)環(huán)境的建立（2學時），嵌入式微處理器編程基礎實驗（4學時），嵌入式實時內(nèi)核任務管理（4學時），利用嵌入式實時內(nèi)核的任務實現(xiàn)跑馬燈功能（4學時），利用嵌入式內(nèi)核的消息隊列協(xié)調(diào)硬件設備工作（2學時），嵌入式系統(tǒng)與應用綜合課程設計（課程設計，32學時）。2、應達到的要求掌握嵌入式應用程序交叉開發(fā)環(huán)境的建立過程，宿主機與目標機之間的各種連接方式，以及調(diào)試方式的切換方法。熟悉典型的ARM Coretex M0微處理器的端口控制方式，掌握其的外設操作處理方式和編程方法。掌握嵌入式仿真開發(fā)環(huán)境的建立過程，掌握一個基于嵌入式實時內(nèi)核項目的建立、編譯和調(diào)試過程。掌握C/OS-II中任務

13、管理的基本方法（創(chuàng)建、啟動、掛起、解掛）。熟練使用C/OS-II任務管理的基本系統(tǒng)調(diào)用。掌握LED工作原理。熟悉ARM芯片I/O口編程配置方法。通過實驗掌握ARM芯片I/O口控制發(fā)光二極管顯示的方法。掌握嵌入式開發(fā)板上7段數(shù)碼管工作原理，掌握C/OS-II中消息隊列機制的基本原理和使用方法。三、考核方式筆試（60%）平時作業(yè)（5%）半期考試（10）實驗（25）四、建議教材及參考資料1. 教 材嵌入式實時操作系統(tǒng)及應用開發(fā)（第三版）羅蕾主編 北京航空航天大學出版，2011.32. 參 考 書1 美Wayne Wolf. 嵌入式計算系統(tǒng)設計原理M. 孫玉芳, 梁彬 羅保國 等譯. 北京: 機械工業(yè)出版社, 20022 美Jean J. Labrosse. 嵌入式實時操作系統(tǒng)C/OS-II（第二版）M. 邵貝貝 等譯. 北京: 北京航空航天大學出版社, 2003.3 C.M.Krishna . REAL-TIME SYSTEMSM. 北京: 清華出版社，2001.4 陳麗蓉. 嵌入式微處理器系統(tǒng)及應用M. 北京：清華大學出版社，2010.5 陳智育. VXWORKS程序開發(fā)實踐M. 北京:人民郵電出版社，2004.6 鄒思鐵. 嵌入式Linux設計與應用M. 北京: 清華出版社，2002. 7 Lui Sha, Tarek Abdelz