嵌入式系統(tǒng)課程教學大綱

嵌入式系統(tǒng)課程教學大綱課程編號：09171460課程名稱：嵌入式系統(tǒng)(EmbededSystem)學時：48學時學分：3.5學分適用專業(yè)：自動化本科開課學期：第七學期開課部門：物理科學與工程技術學院先修課程：微機原理與接口、計算機體系結構、C語言、操作系統(tǒng)考核要求：考查使用教材及主要參考書：田澤主編，《嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與應用教程》，北京航空航天大學出版社，2005年王田苗主編，《嵌入式系統(tǒng)設計與實例開發(fā)》，清華大學出版社，2003年；馬忠梅等主編,《ARM嵌入式處理器結構與應用》,馬忠梅等,北京航空航天大學出版社，2002年；周立功等編著，《ARM微控制器基礎與實戰(zhàn)》，北京航空航天大學出版社，2003年一、課程的性質和任務《嵌入式技術及應用》是計算機科學技術專業(yè)一門重要專業(yè)必修課程，也可以作為其它專業(yè)的選修課程。該課程主要學習嵌入式系統(tǒng)設計原理及方法，學習和掌握ARM微處理器結構及指令系統(tǒng)，嵌入式計算機平臺，嵌入式操作系統(tǒng)及嵌入式系統(tǒng)的設計及分析方法。通過理論教學和實踐教學，使學生掌握嵌入式系統(tǒng)體系結構，嵌入式處理器結構（ARM架構為主），異常處理，存儲處理，系統(tǒng)控制過程，流水線作業(yè)及各種I/O接口；嵌入式系統(tǒng)開發(fā)應用方法；嵌入式操作系統(tǒng)，實時多任務操作系統(tǒng)，以及在嵌入式OS支持下的開發(fā)應用方法。二、教學目的與要求嵌入式系統(tǒng)原理課程的教學目標是使學生能夠掌握嵌入式系統(tǒng)設計過程中的基本概念和原理，使學生能夠掌握和使用最新的嵌入式系統(tǒng)設計方法和典型開發(fā)工具。本課程共分三部分：①理論部分：主要介紹嵌入式系統(tǒng)相關的概念及開發(fā)方法；②基礎部分：主要介紹ARM7體系結構、指令系統(tǒng)及S3C2410系列ARM微控制器的結構原理；③應用部分：主要介紹如何設計嵌入式系統(tǒng)。三、學時分配章節(jié)課程內容學時1嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基礎42ARM技術概述43ARM指令集94基于ARM的嵌入式程序設計95基于S3C2410的嵌入式應用開發(fā)實例66嵌入式操作系統(tǒng)及開發(fā)簡介4四、教學中應注意的問題本課程是一門軟硬件相結合的課程，要求學生具有扎實的軟硬件基礎以及程序開發(fā)能力，能夠在嵌入式實驗平臺上完成相應的嵌入式產品的開發(fā)。應該先修課程：《數字電路與數字邏輯》、《計算機組成原理》、《C程序設計》、《匯編語言程序設計》、《計算機系統(tǒng)結構》、《操作系統(tǒng)》等，具體要求是：《數字電路與數字邏輯》、《計算機組成原理》著重學習數字邏輯單元電路的構成、尋址、指令設計、計算機流水線、存儲器、運算器、控制器的基本構造和原理；《C程序設計》、《匯編語言程序設計》著重學習各種指令、語法、算法；《計算機系統(tǒng)結構》、《操作系統(tǒng)》著重學習輸入輸出系統(tǒng)、內存管理、任務的調度和切換、計算機設計。五、教學內容第一章嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基礎1．基本內容嵌入式系統(tǒng)的基本概念、嵌入式系統(tǒng)的組成結構、嵌入式系統(tǒng)的硬件組成、嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式應用軟件開發(fā)、嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)流程、嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。2．教學基本要求掌握嵌入式系統(tǒng)的定義、基本特點、分類及應用；嵌入式系統(tǒng)軟硬件各部分組成、嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)流程等；了解嵌入式技術的發(fā)展趨勢。3．教學重點難點重點：嵌入式系統(tǒng)的概念、軟硬件組成、開發(fā)流程。難點：嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)流程。4．教學建議學生應在課后認真復習，并認真思考布置的思考題。每節(jié)課上課對學生進行提問，檢查教學成果。第二章ARM技術概述1．基本內容ARM體系結構的發(fā)展歷史和技術特征、ARM體系結構不同版本的發(fā)展概述、Thumb技術介紹、ARM處理器工作狀態(tài)、ARM處理器工作模式、ARM寄存器組成、ARM的異常中斷、ARM組織結構簡介、ARM存儲器接口及存儲器層次、ARM協(xié)處理器、ARM片上總線AMBA、基于JTAG的ARM系統(tǒng)調試、ARM核綜述、基于ARM核的芯片選擇。2．教學基本要求掌握ARM處理器硬件基本組成及采用的相關技術，包括ARM處理器工作狀態(tài)、工作模式寄存器組成、異常中斷等；熟悉和了解常用的基于ARM核的芯片。3．教學重點難點重點：ARM的模塊和內核，處理器工作模式、狀態(tài)，寄存器組成，異常事件處理。難點：基于JTAG的ARM系統(tǒng)調試。4．教學建議學生應在課后認真復習，并認真思考布置的思考題。每節(jié)課上課對學生進行提問，檢查教學成果。第三章ARM指令集1．基本內容ARM指令集概述、ARM尋址方式、ARM指令詳細介紹、Thumb指令集概述。2．教學基本要求要求掌握ARM處理器尋址方式，ARM指令集和Thumb指令集的特點，掌握基本指令的功能和應用特點。3．教學重點難點重點：ARM處理器尋址方式，ARM指令集。難點：堆棧尋址和塊拷貝尋址。4．教學建議學生應在課后認真復習，并認真思考布置的思考題。每節(jié)課上課對學生進行提問，檢查教學成果。第四章基于ARM的嵌入式程序設計1．基本內容ARM匯編語言的偽操作、宏指令與偽指令、ARM匯編語言程序設計、嵌入式C語言程序設計基礎、嵌入式C語言程序設計實例、嵌入式C語言程序設計技巧、C語言與匯編語言混合編程、基于EL-ARM-830實驗箱的軟件開發(fā)實例。2．教學基本要求掌握ARM匯編語言的偽操作、宏指令與偽指令，掌握匯編語言程序的模塊結構；熟悉基于ARM的C語言程序設計特點及C語言與匯編語言混合編程的要求；了解EL-ARM-830實驗箱。3．教學重點難點重點：ARM匯編語言程序設計、嵌入式C語言程序設計。難點：C語言與匯編語言混合編程。4．教學建議學生應在課后認真復習，并認真思考布置的思考題。每節(jié)課上課對學生進行提問，檢查教學成果。第五章基于S3C2410的嵌入式應用開發(fā)實例1．基本內容S3C2410處理器介紹、S3C2410存儲系統(tǒng)介紹、S3C2410I/O端口功能及應用開發(fā)、S3C2410中斷控制器功能及應用開發(fā)、S3C2410UART接口功能及應用開發(fā)、S3C2410DMA功能及應用開發(fā)、串行外部設備接口SPI及定時器、IIC及IIS總線接口、S3C2410A/D轉換器功能及應用開發(fā)。2．教學基本要求熟悉S3C2410處理器的基本功能及特點；掌握基于S3C2410處理器的程序開發(fā)方法；熟悉S3C2410I/O端口、中斷控制器、A/D轉換器的功能特點及編程方式。3．教學重點難點重點：S3C2410處理器、EL-ARM-830實驗箱、應用開發(fā)。難點：中斷控制器、A/D轉換器應用開發(fā)。4．教學建議學生應在課后認真復習，并認真思考布置的思考題。每節(jié)課上課對學生進行提問，檢查教學成果。第六章嵌入式操作系統(tǒng)及開發(fā)簡介1．基本內容μCLinux操作系統(tǒng)概述、μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)概述2．教學基本要求