《嵌入式系统设计》教学大纲.docx
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《嵌入式系统设计》教学大纲
《嵌入式系统原理与设计》教学大纲
课程名称：
嵌入式系统设计，EmbeddedSystemDesign
课程性质：
专业必修课
学分：
2
总学时：
38其中，理论学时：
26实验（上机）学时：
12
适用专业：
电子信息工程
先修课程：
单片原理与接口技术，C语言程序设计，操作系统
一、教学目的与要求
嵌入式系统融合了计算机软硬件技术、通信技术和半导体微电子技术。
根据实际应用要求，把微处理器直接嵌入到应用系统中，并对软硬件进行优化、裁剪。
本课程为ARM开发为硬件平台，讲述ARM基本结构及编程和Linux操作系统的应用，并以具体系统开发实例来阐述嵌入式系统的设计方法、过程。
通过本课程的学习，使学生熟悉嵌入式系统开发流程和方法，熟悉ARM处理器的体系结构和Linux操作系统基本原理及应用。
并能根据系统实际应用需求，自行定制和优化Linux操作系统，独立编写可在ARM嵌入式设备上运行的应用程序。
二、教学内容与学时分配
序号
章节名称
学时分配
实验
上机
理论学时
实验（上机）学时
总学时
1
第一章嵌入式系统基础
2
2
2
第二章嵌入式系统开发过程
1
1
3
4
第三章ARM体系结构
6
3
9
4
第四章ARM系统硬件设计基础
6
3
9
5
第五章基于S3C2410的系统硬件设计
6
6
12
6
第六章Linux操作系统基础
2
2
7
第七章嵌入式Linux软件设计
2
2
8
第八章图形用户接口MiniGUI
1
1
合计学时数
80
10
38
三、各章主要知识点与教学要求
第一章 嵌入式系统基础（2学时）
第一节 嵌入式系统概念
一、嵌入式的定义
二、嵌入式系统的组成
三、嵌入式系统的特点
四、嵌入式系统的应用
五、实时系统
第二节 嵌入式系统处理器
一、嵌入式处理器分类
二、微控制器
三、嵌入式微处理器
四、DSP处理器
五、片上系统
六、典型的嵌入式处理器
第三节 嵌入式操作系统
一、操作系统的概念和分类
二、实时操作系统
三、常见的嵌入式操作系统
第四节 实时操作系统的内核
一、任务管理
二、任务间的通信和同步
三、存储器管理
四、定时器和中断管理
第五节嵌入式技术发展现状及趋势
本章重点：
1、嵌入式系统的概念
2、嵌入式处理器
3、嵌入式操作系统
本章难点：
1、嵌入式微处理器
2、嵌入式操作系统的内核
本章教学要求：
1、正确理解嵌入式系统的基本概念
2、掌握嵌入式微处理器分类及结构
3、掌握嵌入式操作系统的概念及内核
4、了解嵌入式系统的发展趋势
第二章 嵌入式系统开发过程（1学时）
第一节 嵌入式软件开发特点
第二节 嵌入式软件开发流程
第三节 嵌入式系统的调试
第四节 板级支持包
本章重点：
1、嵌入式软件开发流程
2、板级支持包
本章难点：
1、嵌入式系统的调试
2、板级支持包
本章教学要求：
1、熟悉嵌入式软件开发特点
2、掌握嵌入式软件开发流程
3、掌握嵌入式系统的调试
4、正确理解板级支持包
第三章 ARM体系结构（9学时）
第一节 ARM体系结构概述
一、ARM体系结构特点
二、ARM处理器结构
三、ARM处理器内核
四、ARM处理器核
第二节 编程模型
一、数据类型
二、处理器模式
三、处理器工作状态
四、寄存器组织
五、异常
六、存储器和存储器映射I/O
第三节 ARM寻址方式
第四节 ARM指令集
一、条件执行
二、指令分类说明
三、Thumb指令集和ARM指令集的区别
四、Thumb指令分类说明
第五节 ARM9和ARM7的比较
第六节 ARM9TDMI内核
一、ARM9TDMI编程模型
二、ARM9TDMI存储器接口
第七节ARM920T核
一、ARM920T编程模型
二、存储器管理单元（MMU）
三、Cache、写缓冲和物理地址TAGRAM
四、时钟模式
五、总结接口单元
本章实验：
ARM汇编指令（3学时）
本章重点：
1、编程模型
2、ARM的寻址方式
3、ARM指令集
本章难点：
1、ARM的寻址方式
2、ARM指令集
3、ARM920T核
本章教学要求：
1、熟悉ARM的体系结构
2、掌握编程模型
3、正确理解ARM基本寻址方式
4、掌握ARM指令集
5、熟悉ARM内核
第四章 ARM硬件设计基础（9学时）
第一节 ARM开发环境简介
一、RealViewMDK开发工具简介
二、RealViewMDK集成开发环境简介
第二节 基于ARM的汇编语言程序设计
一、ARM汇编器支持的伪指令
二、基于ARM的汇编语言语句格式
三、ARM汇编语言程序基本结构
四、基于ARM的汇编语言程序举例
第三节 基于ARM的硬件启动程序设计
一、分配中断向量表
二、初始化存储系统
三、初始化堆栈
四、初始化有特殊要求的硬件模块
五、初始化应用程序执行环境
六、改变处理器模式
七、调用主应用程序
第四节 基于ARM的C语言与汇编语言混合编程
一、C语言与汇编语言混合编程遵守的规则
二、汇编程序调用C程序的方法
三、C程序调用汇编程序的方法
四、C程序中内嵌汇编程序的方法
五、基于ARM的C语言与汇编语言混合编程举例
第五节 印制电路板制作简介
一、印制电路板设计软件—Protel
二、单面板与多层板
三、印制电路板设计的注意事项
本章实验：
汇编语言和C语言程序设计（3学时）
本章重点：
1、ARM汇编语言
2、基于ARM的硬件启动程序
3、基于ARM的C语言与汇编语言混合编程
本章难点：
1、汇编语言程序设计
2、C语言与汇编语种汇合编程
本章教学要求：
1、了解RealViewMDK开发环境
2、掌握基于ARM的汇编语言程序设计
3、熟悉硬件启动程序
4、正确理解C语言与汇编语言混合编程
5、了解印制电路板
第五章 基于S3C2410的系统硬件设计（12学时）
第一节 S3C2410简介
一、S3C2410A的特点
二、存储器控制器
三、NANDFlash控制器
四、时钟管理和电源管理
第二节 I/O口
一、S3C2410A的I/O口工作原理
二、I/O口编程实例
第三节 中断
一、ARM中断原理
二、S3C2410A的中断控制器
三、中断编程实例
第四节 DMA
一、DMA工作原理
二、S3C2410A的DMA控制器
三、DMA编程实例
第五节UART
一、UART的工作原理
二、S3C2410A的UART
三、UART编程实例
第六节A/D接口
一、A/D接口原理
二、S3C2410A的A/D转换器
三、A/D接口编程实例
第七节键盘和LED控制
一、键盘和LED接口原理
二、键盘和LED控制的编程实例
第八节LCD
一、LCD显示原理
二、S3C2410A的LCD控制器
三、LCD显示的编程实例
第九节触摸屏
一、触摸屏工作原理
二、S3C2410A的触摸屏接口
三、触摸屏编程实例
第十节音频录放
一、音频录放的实现原理
二、S3C2410A的I2S总线接口
三、音频录放的编程实例
第十一节USB设备数据收发
一、USB接口及编程简介
二、S3C2410A的USB设备控制器
三、USB设备的收发数据编程
本章实验：
I/O接口 （3学时）
触摸屏控制（3学时）
本章重点：
1、S3C2410A的各接口设备工作原理
2、S3C2410A接口控制器
本章难点：
1、S3C2410A各接口控制器
2、驱动程序编写
本章教学要求：
1、熟悉S3C2410A的各种接口
2、正确理解S3C2410A的各种接口工作原理及接口控制器
3、了解S3C2410A的各种接口驱动程序编写
第六章 Linux操作系统基础（2学时）
第一节 Linux操作系统概述
一、Linux操作系统的产生及发展
二、Linux操作系统的特点
第二节 Linux内核的结构
一、进程调度
二、内存管理
三、虚拟文件系统
四、进程间通信
五、网络接口
六、各个子系统之间的依赖关系
第三节 Linux设备管理
一、设备文件
二、设备驱动
三、控制方式
第四节Linux的使用
一、Linux常用命令
二、vi编辑器的使用
三、make工具和gcc编译器
本章重点：
1、Linux操作系统的基本结构与特点
2、Linux设备管理
本章难点：
1、Linux的内核结构
2、Linux设备管理
本章教学要求：
1、掌握Linux操作系统的基本结构与特点
2、熟悉Linux操作系统的使用
第七章 嵌入式Linux软件设计（2学时）
第一节Bootloader引导程序
一、Bootloader的启动过程
二、BootLoader—vivi
第二节Linux的移植
一、Linux内核的目录结构
二、Linux内核源码
三、交叉编译环境的建立
四、Linux内核文件的修改
五、Linux内核及文件系统的编译
六、Linux内核及文件系统的下载
第三节驱动程序开发
一、驱动程序的开发步骤
二、键盘驱动程序开发
三、LCD驱动程序开发
第四节应用程序开发
一、应用程序的开发步骤
二、解盘应用程序的开发
三、基本绘图应用程序的开发
四、跑马灯应用程序的开发
本章重点：
1、BootLoader引导程序
2、Linux的移植
本章难点：
1、Linux的移植
2、驱动程序开发和应用程序开发
本章教学要求：
1、掌握BootLoader引导程序的
2、掌握Linux的移植
3、正确理解基于Linux操作系统驱动程序和应用程序的开发
第八章 图形用户接口MiniGUI（1学时）
第一节MiniGUI简介
一、MiniGUI的功能特色
二、MiniGUI的技术优势
第二节MiniGUI在Linux下运行环境的建立
一、MiniGUI在Linux下的运行环境
二、安装资源文件
三、配置安装MiniGUI库文件
第三节MiniGUI在DVFB上的仿真应用
第四节在Linux下S3C2410FrameBuffer的启动
一、FrameBuffer简介
二、FrameBuffer驱动的添加
三、FrameBuffer设备文件的添加
四、FrameBuffer测试程序的编写
第五节MiniGUI在S3C2410上的移植
一、安装MiniGUI资源文件
二、配置安装MiniGUI库文件
三、MiniGUI的移植步骤
第六节MiniGUI输入引擎IAL的开发
一、IAL引擎简介
二、IAL引擎的开发
第七节在S3C2410上运行简单的绘制程序
一、MiniGUI的基本绘图程序
二、绘图程序举例
本章重点：
1、在Linux下S3C2410FrameBuffer的启动
2、MiniGUI在S3C2410上的移植
本章难点：
1、MiniGUI在S3C2410上的移植
2、在S3C2410上运行简单的绘制程序
本章教学要求：
1、了解MiniGUI
2、熟悉MiniGUI的应用
3、掌握MiniGUI在S3C2410上的启动和移植
4、理解MiniGUI的输入引擎和绘图程序的开发
四、成绩与考核方式
1、课程总评成绩由平时成绩（30%）和其末考试成绩（70%）组成，其中平时成绩包括作业、实验报告和考勤以及期中考试成绩和单元测验。
2、考核方式采用闭卷考试，时间为120分钟
五、教材与参考资料
1、徐英慧，马忠梅，王磊，王林编着.ARM9嵌入式系统设计—基于S3C2410与Linux（第2版）[M].北京：
北京航空航天大学出版社，2010.
2、田泽编着.嵌入式系统开发与应用教程（第2版）[M].北京：
北京航空航天大学出版社，2010.
3、张绮文、解书钢编着.嵌入式常用模块与综合系统设计实例精讲（第2版）[M].北京：
北京航空航天大学出版社，2008.
4、AndrewN.Sloss、DominicSymes、ChrisWright着，沈建华译.ARM嵌入式系统开发――软件设计与优化[M].北京：
北京航空航天大学出版社，2005.
5、TammyNoergaard着，马洪兵、谷源涛译.嵌入式系统硬件与软件架构[M].北京：
人民邮电出版社，2008.
6、任哲，樊生文.嵌入式操作系统基础μC/OS-Ⅱ和Linux（第2版）[M].北京：
北京航空航天大学出版社，2011.
7、张大波.新编嵌入式系统原理·设计与应用[M].北京：
清华大学出版社，2010.
8、王诚，梅霆.ARM嵌入式系统原理与开发[M].北京：
人民邮电出版社，2011.
9、杨维剑.嵌入式系统硬件开发及应用实践[M].北京：
北京航空航天大学出版社，2010.
10、黄智伟，邓月明，王彦.ARM9嵌入式系统设计基础教程[M].北京：
北京航空航天大学出版社，2008.
执笔人：
查根龙
审定人：
查根龙
《嵌入式系统原理与设计》实验教学大纲
课程名称：
嵌入式系统原理与设计学时数：
24
实验室名称：
ARM和DSP实验室主要撰写人：
查根龙
审稿人:
查根龙
一、适用专业
电子信息工程
二、实验目的与任务
《嵌入式系统原理与设计》是电子信息工程专业的专业课，讲述嵌入式系统的基本理论和分析、设计方法，介绍常用嵌入式设备及应用。
通过实验对嵌入式系统的软硬件进行设计和验证，如操作系统的基本工作原理验证、基本I/O处理实践及信号的传输与通信实践等。
以此巩固并加深对本课程基本知识的理解，增强感性认识。
实验教学使学生通过实践深刻理解和掌握课堂教学内容的重点、难点和基本概念。
通过操作ARM实验平台，使学生对嵌入式系统软硬件设计有一个全面的概念和动手能力的训练。
三、实验配套的主要仪器设备及台（套）数
名称
数量
ARM实验箱
30台
计算机
30台
四、主要教材及参考书
[1]1、徐英慧，马忠梅，王磊，王林编着.ARM9嵌入式系统设计—基于S3C2410与Linux（第2版）[M].北京：
北京航空航天大学出版社，2010.
[2]陈赜主编.ARM9嵌入式技术及Linux高级实践教程[M].北京：
北京航空航天大学出版社，2005
五、考核形式
实践考核方式。
其中实验平时成绩占20%，实验报告占30%，实践考核成绩占50%。
实验成绩纳入期末总评中，占期末总评成绩的10%。
六、实验开出率
100％
七、实验项目与要求
序号
实验项目名称
时数
必开
选开
每套
仪器
人数
目的要求
实验类型（验证、设计、综合性）
1
ARM汇编指令
3
必开
1
1、熟悉EmbestIDEforARM开发环境使用
2、掌握ARM汇编指令的使用方法
设计性
2
C语言程序
3
选开
1
1、熟悉EmbestIDE环境中C语言程序编写及调试
2、掌握编写和使用?
本文件
设计性
3
汇编与c语言的相互调用
3
必开
1
1、熟悉EmbestIDE辅助信息窗口 分析判断调试过程和结果
2、党派EmbestIDE环境中编写 、编译与调试汇编和C语言相互调用 程序
设计性
4
综合编程
3
选开
1
1、掌握处理器启动配置过程
2、掌握查找软件调试时故障或错误
3、掌握使用Embest IDE开发工具进行软件开发与调试常用技巧
综合性
5
I/O接口
3
必开
1
1、熟悉ARM芯片I/O接口编程配置方法
2、掌握ARM芯片I/O接口控制LED显示方法
设计性
6
实时时钟
3
选开
1
1、熟悉实时时钟的硬件控制原理及设计方法
2、掌握ARM处理器的RTC模块程序设计方法
设计性
7
4×4键盘控制
3
选开
1
1、掌握中断式键盘控制与设计方法
2、掌握中断式键盘检测程序的设计思路
3、掌握编写ARM处理器中断处理程序
设计性
8
触摸屏控制
3
必开
1
1、掌握触摸屏的设计与控制方法
2、掌握LCD控制器的使用
3、掌握A/D转换功能
综合性
9
音频接口IIS
3
选开
1
1、掌握相关音频处理的基础知识
2、熟悉IIS（Inter-ICSound）音频接口的工作原理
3、掌握IIS接口音频芯片的控制方法
综合性
10
μc/os-II移植
3
选开
1
1、熟悉μc/os-II移植条件和内核基本结构
2、掌握μc/os-II内核移植的方法和步骤
综合性
11
μClinux编译运行
3
选开
1
1、掌握μClinux配置
2、掌握μClinux的编译过程
综合性
12
μClinux内核调试
3
选开
1
1、熟悉μClinux内核
2、掌握μClinux内核的调试方法
综合性
升级会员 