《嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用》課程教學(xué)大綱

《嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用》課程教學(xué)大綱課程代碼：ABJD0617課程中文名稱：嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用課程英文名稱：EmbeddedSystemandApplication課程性質(zhì)：必修課程學(xué)分?jǐn)?shù)：2.5課程學(xué)時(shí)數(shù)：40（32+8）授課對象：電子信息工程本課程的前導(dǎo)課程：微機(jī)原理、信號與系統(tǒng)一、課程簡介《嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用》是一門綜合性強(qiáng)、與實(shí)際應(yīng)用密切的一門課程。本課程是電子信息工程的專業(yè)選修課。以目前流行較廣的ARM嵌入式微控制器（也稱單片機(jī)）為講述對象，介紹嵌入式系統(tǒng)的基本原理和應(yīng)用。通過本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握ARM的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、程序設(shè)計(jì)方法、系統(tǒng)擴(kuò)展方法、應(yīng)用及開發(fā)技術(shù)等。本課程的知識為學(xué)生今后學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程及從事嵌入式系統(tǒng)研究與開發(fā)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。二、教學(xué)基本內(nèi)容和要求（一）緒論課程教學(xué)內(nèi)容：嵌入式系統(tǒng)的定義及其組成；嵌入式計(jì)算的特點(diǎn)；嵌入式系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)：重點(diǎn)：嵌入式系統(tǒng)的概念，嵌入式計(jì)算的特點(diǎn)，嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程。難點(diǎn)：嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程。課程教學(xué)要求：掌握嵌入式系統(tǒng)的概念，掌握嵌入式計(jì)算的特點(diǎn)，了解嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用。掌握嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程。（二）ARM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)內(nèi)容：ARM體系結(jié)構(gòu)；ARM處理模式和狀態(tài)；ARM存儲(chǔ)器格式；ARM尋址方式。課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)：重點(diǎn)：ARM微處理器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。ARM微處理器的模式和狀態(tài)。ARM微處理器的存儲(chǔ)組織。ARM微處理器的異常處理及其優(yōu)先級。ARM微處理器的尋址方式。難點(diǎn)：ARM微處理器的模式和狀態(tài)。ARM微處理器的存儲(chǔ)組織。ARM微處理器的異常處理及其優(yōu)先級。課程教學(xué)要求：掌握ARM微處理器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，理解其內(nèi)部功能框圖。理解ARM微處理器的功能信號。掌握ARM微處理器的模式和狀態(tài)。掌握ARM微處理器的存儲(chǔ)組織。掌握ARM微處理器的異常處理及其優(yōu)先級。掌握ARM微處理器的尋址方式。（三）ARM指令系統(tǒng)課程教學(xué)內(nèi)容：ARM指令集；Thumb指令集；ARM匯編程序設(shè)計(jì)。課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)：重點(diǎn)：32位的ARM指令集的存儲(chǔ)器訪問指令；數(shù)據(jù)處理指令；分支指令；協(xié)處理器指令。16位Thumb指令集的存儲(chǔ)器訪問指令、數(shù)據(jù)處理指令、分支指令、中斷和斷點(diǎn)指令。難點(diǎn)：存儲(chǔ)器訪問指令；協(xié)處理器指令。課程教學(xué)要求：掌握32位的ARM指令集的存儲(chǔ)器訪問指令、數(shù)據(jù)處理指令、分支指令和協(xié)處理器指令，了解ARM的偽指令及其它指令；掌握16位Thumb指令集的存儲(chǔ)器訪問指令、數(shù)據(jù)處理指令、分支指令、中斷和斷點(diǎn)指令。了解ARM匯編程序規(guī)范，了解匯編程序的特點(diǎn)，理解混合匯編。（四）嵌入式計(jì)算平臺課程教學(xué)內(nèi)容：CPU總線；存儲(chǔ)器及存儲(chǔ)器系統(tǒng)機(jī)制；接口控制方式；I/O設(shè)備；定時(shí)器和計(jì)數(shù)器原理。課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)：重點(diǎn)：處理器如何通過微處理器總線與I/O設(shè)備交換信息；存儲(chǔ)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)器構(gòu)件的類型；如何實(shí)現(xiàn)各種各樣的人機(jī)界面。難點(diǎn)：如何實(shí)現(xiàn)各種各樣的人機(jī)界面。課程教學(xué)要求：掌握總線定時(shí)的概念及總線定時(shí)的三種方式。理解數(shù)據(jù)讀寫操作的過程，理解中斷的概念和DMA的概念。理解隨機(jī)存儲(chǔ)器的存取過程，理解高速緩存機(jī)制，了解存儲(chǔ)管理機(jī)制。掌握接口控制方式。掌握鍵盤的工作方式，理解顯示器的工作方式及輸出控制，了解A/D、D/A轉(zhuǎn)換器的工作方式。了解定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的工作原理。（五）系統(tǒng)設(shè)計(jì)和分析課程教學(xué)內(nèi)容：系統(tǒng)設(shè)計(jì)的形式化方法；嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)范型；數(shù)據(jù)流圖和控制/數(shù)據(jù)流圖；程序執(zhí)行時(shí)間的分析與優(yōu)化；程序功耗分析。課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)：重點(diǎn)：控制/數(shù)據(jù)流圖；程序執(zhí)行性能分析方法。難點(diǎn)：程序執(zhí)行時(shí)間的分析與優(yōu)化方法。課程教學(xué)要求：掌握統(tǒng)一建模語言的概念、組成及使用。了解結(jié)構(gòu)描述和行為描述的概念。掌握嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的范型，狀態(tài)機(jī)和循環(huán)隊(duì)列。了解描述系統(tǒng)的程序模型。理解程序執(zhí)行時(shí)間的分析方法與優(yōu)化方法。了解程序功耗分析與功耗優(yōu)化。了解程序長度的分析與優(yōu)化。（六）嵌入式系統(tǒng)操作課程教學(xué)內(nèi)容：嵌入式系統(tǒng)的進(jìn)程；進(jìn)程調(diào)度；進(jìn)程間通信機(jī)制；嵌入式操作系統(tǒng)的其他功能；嵌入式操作系統(tǒng)。課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)：重點(diǎn)：嵌入式DSP處理器、嵌入式微處理器、嵌入式片上系統(tǒng)的特點(diǎn)和應(yīng)用場合。難點(diǎn)：進(jìn)程間通信機(jī)制。課程教學(xué)要求：了解嵌入式系統(tǒng)的進(jìn)程調(diào)度。掌握進(jìn)程間通信機(jī)制。掌握嵌入式DSP處理器、嵌入式微處理器、嵌入式片上系統(tǒng)的特點(diǎn)和應(yīng)用場合。三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容及基本要求從以下實(shí)驗(yàn)中選做8學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)：（一）嵌入式開發(fā)平臺的搭建（2學(xué)時(shí)）認(rèn)識實(shí)驗(yàn)箱（二）嵌入?yún)R編語言與C語言程序設(shè)計(jì)（2學(xué)時(shí)）了解嵌入軟件的開發(fā)過程（三）基本接口實(shí)驗(yàn)（2學(xué)時(shí)）了解一種接口的使用方法（四）嵌入式操作系統(tǒng)下的軟件開發(fā)實(shí)驗(yàn)（4學(xué)時(shí)）了解Linux環(huán)境下的嵌入軟件開發(fā)（五）Linux嵌入式應(yīng)用軟件開發(fā)(4學(xué)時(shí))進(jìn)一步熟悉Linux環(huán)境下的嵌入軟件開發(fā)四、教學(xué)方法與手段理論教學(xué)采用啟發(fā)式、互動(dòng)式、案例驅(qū)動(dòng)、講解式等多種教學(xué)方法結(jié)合，實(shí)踐教學(xué)采用任務(wù)式、參與式；利用黑板和實(shí)踐結(jié)合。五、教學(xué)學(xué)時(shí)分配章節(jié)與內(nèi)容課時(shí)作業(yè)量備注緒論2ARM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)61ARM指令系統(tǒng)81實(shí)驗(yàn)2學(xué)時(shí)嵌入式計(jì)算平臺81實(shí)驗(yàn)2學(xué)時(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和分析61嵌入式系統(tǒng)操作101實(shí)驗(yàn)4學(xué)時(shí)合計(jì)4058六、考核方式與成績評定標(biāo)準(zhǔn)1、考核方法：按照課堂表現(xiàn)占30%，作業(yè)成績占30%，課程考核成績占40%綜合評定。2、成績評定：最后以優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格五個(gè)等級評定課程總成績。七、教學(xué)參考資源1、參考書目：（1）符意德編著，《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理及應(yīng)用》，清華大學(xué)出版社，2006。（2）周立功編著，《