嵌入式系統(tǒng)設計課程教學大綱

PAGEPAGE7《嵌入式系統(tǒng)設計》課程教學大綱一、課程基本信息課程名稱嵌入式系統(tǒng)設計課程編號01130023課程性質(zhì)選修課課程類別專業(yè)選修課程開課單位測控教研室授課學期第7學期學分/學時2/32課內(nèi)學時32理論授課24上機學時8課內(nèi)實踐0實驗學時0課外學時32適用專業(yè)測控技術(shù)與儀器是否雙語否先修課程模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、C語言程序設計后續(xù)課程二、課程簡介《嵌入式系統(tǒng)設計》是測控技術(shù)與儀器本科專業(yè)的專業(yè)選修課程，為理論性、實踐性較強的一門課程。本課程任務是以ARM9為例，介紹其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作運力、軟件、硬件的設計方法及接口技術(shù)應用，使學生掌握嵌入式系統(tǒng)設計和開發(fā)的基本技能。三、課程目標及對畢業(yè)要求指標點的支撐（一）課程目標課程目標1：知識目標能夠理解嵌入式系統(tǒng)相關基本概念；掌握系統(tǒng)的架構(gòu)、工作原理、指令系統(tǒng)。課程目標2：能力目標能夠熟練使用嵌入式開發(fā)環(huán)境；能夠具體問題具體分析，利用批判思維，設計符合編碼規(guī)范、易于維護的綜合應用程序；能夠運用所學指令和系統(tǒng)設計等基本理論，分析工程問題。課程目標3：素質(zhì)目標能夠研究工程問題的綜合特征，果斷判斷；能夠聯(lián)系專業(yè)實際設計滿足特定需求的測控模塊、系統(tǒng)或儀器；體現(xiàn)積極進取、勇于創(chuàng)新的時代精神和服務社會的意識。（二）課程目標對畢業(yè)要求指標點的支撐課程目標支撐畢業(yè)要求指標點畢業(yè)要求課程目標11.2掌握解決測控系統(tǒng)工程領域問題所需的工程基礎知識，具備應用基本理論分析工程問題的能力。1-工程知識課程目標21.2掌握解決測控系統(tǒng)工程領域問題所需的工程基礎知識，具備應用基本理論分析工程問題的能力；5.1能夠合理選擇與使用解決復雜測控系統(tǒng)工程問題所需的多種儀器設備、信息資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具。1-工程知識5-使用現(xiàn)代工具課程目標33.3能夠設計滿足特定需求的測控模塊、系統(tǒng)或儀器，并體現(xiàn)創(chuàng)新意識。3-設計/開發(fā)解決方案四、課程基本教學內(nèi)容及對課程目標的支撐（一）課程基本教學內(nèi)容第一單元嵌入式系統(tǒng)概述（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內(nèi)容了解嵌入式系統(tǒng)概念；理解嵌入式系統(tǒng)的軟、硬件特征。2.重點和難點重點：嵌入式系統(tǒng)的軟、硬件特征。難點：嵌入式系統(tǒng)的軟、硬件特征。3.教學方法課堂講授、巡回指導、隨堂測驗。4.學生學習預期成果能夠理解嵌入式系統(tǒng)的概念及軟硬件特征。5.支撐課程目標課程目標1。第二單元ARM微處理器的概述與編程模型（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內(nèi)容了解ARM微處理器的體系結(jié)構(gòu)；理解數(shù)據(jù)的存儲器格式。2.重點和難點重點：數(shù)據(jù)的存儲器格式。難點：數(shù)據(jù)的存儲器格式。3.教學方法課堂講授、巡回指導、隨堂測驗。4.學生學習預期成果能夠了解嵌入式系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)；理解數(shù)據(jù)的存儲器格式。5.支撐課程目標課程目標1。第三單元ARM9指令系統(tǒng)（學時數(shù)：4學時）1.課程主要內(nèi)容理解匯編語言源程序基本知識；掌握編寫匯編語言源程序的基本方法。2.重點和難點重點：匯編語言源程序基本知識；編寫匯編語言源程序的基本方法。難點：編寫匯編語言源程序的基本方法。3.教學方法課堂講授、巡回指導、案例分析、隨堂測驗。4.學生學習預期成果能夠理解匯編語言源程序的基本知識和編寫方法；能夠進行簡單程序的編寫。5.支撐課程目標課程目標1、課程目標2。第四單元ARM嵌入式設計基礎（學時數(shù)：4學時）1.課程主要內(nèi)容理解ARM偽指令；理解匯編語言的語句格式；理解匯編語言與C/C++的混合編程方法。2.重點和難點重點：ARM偽指令；匯編語言的語句格式。難點：匯編語言與C/C++的混合編程方法。3.教學方法課堂講授、巡回指導、案例分析、隨堂測驗。4.學生學習預期成果能夠理解ARM偽指令及匯編語言的語句格式；能夠進行簡單程序的編寫。5.支撐課程目標課程目標1、課程目標2、課程目標3。第五單元嵌入式內(nèi)部可編程模塊（學時數(shù)：4學時）1.課程主要內(nèi)容理解嵌入式內(nèi)部部分模塊的結(jié)構(gòu)；理解控制寄存器的位定義；掌握各控制寄存器設置方式。2.重點和難點重點：控制寄存器的位定義；各控制寄存器設置方式。難點：各控制寄存器設置方式。3.教學方法課堂講授、巡回指導、案例分析、隨堂測驗。4.學生學習預期成果能夠理解嵌入式內(nèi)部控制寄存器的位定義，并能夠設置控制寄存器；能夠進行簡單程序的編寫。5.支撐課程目標課程目標1、課程目標2、課程目標3。第六單元嵌入式接口技術(shù)應用（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內(nèi)容理解嵌入外部接口的結(jié)構(gòu)；理解控制寄存器的位定義；掌握各控制寄存器設置方式。2.重點和難點重點：控制寄存器的位定義；各控制寄存器設置方式。難點：各控制寄存器設置方式。3.教學方法課堂講授、巡回指導、案例分析、隨堂測驗。4.學生學習預期成果能夠理解嵌入式外部接口控制寄存器的位定義，并能夠設置控制寄存器；能夠進行簡單程序的編寫。5.支撐課程目標課程目標1、課程目標2、課程目標3。第七單元嵌入式軟件開發(fā)環(huán)境（學時數(shù)：14學時）1.課程主要內(nèi)容掌握ADS1.2集成開發(fā)環(huán)境；了解Linux的軟件開發(fā)環(huán)境。2.重點和難點重點：ADS1.2集成開發(fā)環(huán)境的使用。難點：ADS1.2集成開發(fā)環(huán)境的使用。3.教學方法課堂講授、巡回指導、案例分析、隨堂測驗、實驗。4.學生學習預期成果能夠利用ADS1.2集成開發(fā)環(huán)境編寫程序；能夠利用嵌入式系統(tǒng)搭建測控模塊。5.支撐課程目標課程目標1、課程目標2、課程目標3。（二）課程基本教學內(nèi)容對課程目標的支撐課程教學內(nèi)容教學方法支撐的課程目標學時安排課內(nèi)課外學時比例第一單元嵌入式系統(tǒng)概述課堂講授、巡回指導、隨堂測驗課程目標121:1第二單元ARM微處理器的概述與編程模型課堂講授、巡回指導、隨堂測驗課程目標121:1第三單元ARM9指令系統(tǒng)課堂講授、巡回指導、案例分析、隨堂測驗課程目標1、241:1第四單元ARM嵌入式設計基礎課堂講授、巡回指導、案例分析、隨堂測驗課程目標1、2、341:1第五單元嵌入式內(nèi)部可編程模塊課堂講授、巡回指導、案例分析、隨堂測驗課程目標1、2、341:1第六單元嵌入式接口技術(shù)應用課堂講授、巡回指導、案例分析、隨堂測驗課程目標1、2、321:1第七單元嵌入式軟件開發(fā)環(huán)境課堂講授、巡回指導、案例分析、隨堂測驗、實驗課程目標1、2、3141:1合計321:1五、課程考核及對課程目標的支撐（一）課程考核課程成績構(gòu)成（百分制）課程成績構(gòu)成比例考核環(huán)節(jié)目標分值考核/評價細則平時成績20%課后作業(yè)50共計安排5次作業(yè)，分析計算題為主，主要考核各重點章節(jié)知識點。目標分值=0.5×作業(yè)平均值。隨堂測驗30課堂根據(jù)需要隨時安排測驗，客觀題為主，主要考核基礎知識，每次答題時間控制在15分鐘之內(nèi)。目標分值=0.3×測驗平均值出勤和綜合表現(xiàn)20按出勤、聽課狀態(tài)、回答問題積極程度、使用手機做與學習無關事情的次數(shù)等課堂表現(xiàn)酌情加減分，最終以滿分20分折算。實踐成績20%上機實驗100安排4次實驗，需提交實驗報告，根據(jù)數(shù)據(jù)和報告內(nèi)容的準確性、詳實度按比例折算，滿分20分。期末測驗60%知識401.考核范圍：所有教學內(nèi)容2.測驗題型：客觀題（選擇、判斷、填空）；主觀題（讀程序?qū)懡Y(jié)果或完善程序、程序設計）3.評價細則：客觀題占約40分，主觀題約占60分。能力40綜合應用20（二）課程考核對課程目標的支撐教學內(nèi)容考核內(nèi)容考核方式支撐的課程目標第一單元嵌入式系統(tǒng)概述1-1嵌入式系統(tǒng)定義1-2嵌入式系統(tǒng)的組成1-3嵌入式系統(tǒng)的應用1-4傳感器的地位和作用1-5傳感器的發(fā)展趨勢隨堂測驗課后作業(yè)期末測驗課程目標1第二單元ARM微處理器的概述與編程模型2-1ARM微處理器概述2-2ARM微處理器結(jié)構(gòu)2-3ARM微處理器的工作狀態(tài)2-4ARM體系結(jié)構(gòu)的存儲器格式2-5處理器模式2-6寄存器組織2-7異常隨堂測驗課后作業(yè)期末測驗課程目標1第三單元ARM9指令系統(tǒng)3-1ARM處理器的尋址方式3-2ARM指令集3-3Thumb指令集隨堂測驗課后作業(yè)期末測驗課程目標1、2第四單元ARM嵌入式設計基礎4-1偽指令4-2匯編語言的語句格式4-3匯編程序應用4-4匯編語言與C/C++的混合編程隨堂測驗課后作業(yè)期末測驗課程目標1、2、3第五單元嵌入式內(nèi)部可編程模塊5-1存儲控制模塊5-2GPIO5-3中斷系統(tǒng)5-4定時部件5-5UART5-6ADC及觸摸屏接口隨堂測驗課后作業(yè)期末測驗課程目標1、2、3第六單元嵌入式接口技術(shù)應用6-1LCD顯示器接口6-2I2C總線6-3I2S總線6-4AC97控制器隨堂測驗課后作業(yè)期末測驗課程目標1、2、3第七單元嵌入式軟件開發(fā)環(huán)境7-1ADS1.2集成開發(fā)環(huán)境7-2嵌入式Linux的交叉編譯環(huán)境安裝隨堂測驗課后作業(yè)實驗期末測驗課程目標1、2、3六、使用教材、相關推薦書目及課程資源（一）使用教材孟祥蓮主編：《嵌入式系統(tǒng)原理及應用教程（第2版）》，清華大學出版社，2017.3（二）相關推薦書目1.馬忠梅主編：《ARM嵌入式處理器結(jié)構(gòu)與應用基礎（第2版）》，北京航空航天大學出版社，2007.3；2.譚會生主編：《ARM嵌入式系統(tǒng)原理及應用開發(fā)（第二版）》，西安電子科技大學出版