嵌入式系统开发大纲.docx

1、嵌入式系统开发大纲嵌入式系统开发课程教学大纲课程代码： 课程类别： 专业选修课适用专业： 适用年级： 学分：2学时：理论学时：16实践学时：16执笔人：审定人：开课单位：日期：一、课程定位（一）课程在专业培养中的定位及作用嵌入式系统开发是通信工程专业选修课，本课程宜安排在学生学完微机原理或单片机原理与应用、操作系统、C语言等有关基础课程之后的第三学年下学期。采用理论与实践相结合的方式，以嵌入式硬件为核心，以应用为目的，全面介绍嵌入式系统概况、硬件和软件、嵌入式操作系统内核设计和应用、嵌入式系统的设计和开发。（二）本课程与其它课程的关系先修课程：微机原理、单片机原理与应用、操作系统、C语言后续课

2、程：DSP原理及应用、FPGA/CPLD原理及应用（三）教学目标使学生掌握在嵌入式系统设计与开发过程中需要的原理与方法。嵌入式系统的教学是让学生在获得嵌入式系统的物理直觉的同时教会学生开发的原理与方法，这样随着学生参与开发的项目越来越多就会产生质的飞跃，学生即使拿到全新的项目，也能根据掌握的原理和方法来完成新项目的开发和设计，达到理论联系实际的目的。1了解嵌入式系统的定义、嵌入式系统分类、发展历程、特点、应用领域、发展趋势2理解嵌入式硬件系统的组成、嵌入式微处理器的特点、主流的嵌入式微处理器ARM系列和MIPS系列、AMBA和PCI总线、嵌入式系统 存储器结构。3理解嵌入式处理器指令系统及嵌入

3、式系统程序设计基础。4理解并掌握嵌入式系统应用开发的方法。5理解并掌握嵌入式操作系统的开发和移植。6熟悉嵌入式软件开发工具的分类、交叉开发环境，嵌入式软件实现阶段的开发过程及开发工具的发展趋势。理解嵌入式系统的开发模式，任务划分的方法。二、教学内容的学时安排序号章节名称主要内容学时建议理论学时实践学时1嵌入式系统概述嵌入式系统组织结构11嵌入式软件系统基于ARM的嵌入式开发环境2嵌入式处理器体系结构微处理器的工作状态与工作模式11微处理器的寄存器组织异常中断模式处理过程3嵌入式处理器指令系统ARM指令的格式22ARM指令的寻址方式ARM指令集4嵌入式系统程序设计基础ARM汇编伪指令22ARM汇

4、编语言语句格式ARM汇编语言程序结构5典型嵌入式处理器微处理器的工作状态与工作模式 22微处理器的寄存器组织异常中断模式处理过程6嵌入式系统应用开发系统设计原则与设计步骤33系统核心电路设计系统接口电路设计与应用7嵌入式操作系统及其移植嵌入式Linux内核及其工作原理33嵌入式Linux内核定制与编译U-Boot编译、移植与调试8嵌入式系统设计实例频率计实例22压力传感器A/D采集实例语音报警系统实例合计1616总计32三、教学建议在教学方法上，将课堂教学、课程研讨等有机地结合起来，并充分利用多媒体教学手段提高教学效率和教学效果。在教学过程中，注重基本理论、基本概念和基本方法，结合实例讲解。在

5、讲解具体内容时，特别注重实用性，尽量列举实例，促进学生的学习积极性，激发学生的潜能，在叙述上力求深入浅出，通俗易懂。在传授学生课程知识的同时，培养学生认知能力和自主学习能力。四、考核方式评分项目所占比例说明平时10%考勤共抽查10次课堂参与度=授课中与老师互动情况，包含回答问题情况，课程学习态度，语言表达等实践操作50%抽查5次，每次20分2次综合大作业40%(各占20%)综合操作题，100分合计100%五、教材及主要参考资料教材：丁男. 嵌入式系统设计教程（第3版）：电子工业出版社2016参考资料：1）董胡编：ARM 9嵌入式系统开发与应用电子工业出版社（2015）2）郭书军编: ARM C

6、ortex-M3系统设计与实现STM32基础篇电子工业出版社（2014）六、教学主要内容纲要第一章 嵌入式系统概述一、教学目标与要求1）掌握嵌入式系统的概念、特点；2）掌握ARM嵌入式处理器；3）理解嵌入式处理器的组成；4）理解嵌入式操作系统；5）理解嵌入式系统的设计方法；6）掌握嵌入式系统开发和调试工具。二、教学的重点和难点1）嵌入式系统的概念、特点2）ARM嵌入式处理器3）嵌入式系统开发和调试工具三、知识点与技能点章（项目）节（子项目）知识点技能点自学内容1. 嵌入式系统概论1-1 嵌入式系统组织结构1.嵌入式系统的定义和特征2.嵌入式系统的应用领域及发展趋势3.嵌入式系统总体架构1.交叉

7、开发环境2.模拟开发环境如何学习和掌握嵌入式系统的开发方法1-2 基于ARM的嵌入式开发环境1.嵌入式硬件系统结构2.嵌入式硬件系统中采用的先进技术3.嵌入式操作系统1.ARM开发工具2.ARM开发仿真工具系统概述四、实践教学安排建立交叉开发环境。五、教学方法、手段与资源利用在教学方法上，将课堂教学、课程研讨等有机地结合起来，并充分利用多媒体教学手段提高教学效率和教学效果。促进学生的学习积极性，激发学生的潜能。六、考核评价内容与方式 蓝墨云班课平台进行即时性评价 麦可思进行即时性评价 麦可思进行阶段性评价 麦可思进行结果性评价第二章 嵌入式处理器体系结构一、教学目标与要求1）了解体系结构的概念

8、；2）理解并掌握ARM体系结构的技术特征；3）掌握ARM处理器工作状态与工作模式；4）掌握ARM处理器寄存器组织；5）掌握ARM处理器的异常中断；6）掌握ARM的存储器格式及数据类型；7）了解ARM流水线技术；8）掌握ARM总线结构及MMU； 9）了解典型ARM处理器核。二、教学的重点和难点1、ARM体系结构的技术特征。 2、ARM处理器工作状态与工作模式。 3、ARM处理器寄存器组织。 4、ARM处理器的异常中断。 5、ARM的存储器格式及数据类型。三、知识点与技能点章（项目）节（子项目）知识点技能点自学内容2.嵌入式微处理器2-1 ARM微处理器组成结构与工作原理1.微处理器结构组成2.微

9、处理器的工作状态与工作模式1. ARM体系结构的存储器格式 2.ARM体系结构的工作状态3.ARM体系结构的运行模式常用的嵌入式处理器简介2-2 ARM存储器存储方式与映射机制1.微处理器的寄存器组织2.异常中断模式处理过程1.ARM体系结构的寄存器2.ARM的异常处理3.ARM的异常响应4.ARM的异常返回ARM体系支持的异常类型四、实践教学安排下载可执行文件到教学开发板五、教学方法、手段与资源利用在教学方法上，将课堂教学、课程研讨等有机地结合起来，并充分利用多媒体教学手段提高教学效率和教学效果。在教学过程中，注重基本理论、基本概念和基本方法。特别是具体讲解实例，促进学生的学习积极性，激发学

10、生的潜能，在传授学生课程知识的同时，培养学生认知能力和自主学习能力。六、考核评价内容与方式 蓝墨云班课平台进行即时性评价 麦可思进行即时性评价 麦可思进行阶段性评价 麦可思进行结果性评价第三章 嵌入式处理器指令系统一、教学目标与要求1）掌握ARM指令分类及指令格式；指令的寻址方式； 2）掌握ARM指令集；ARM处理器支持的伪指令。二、教学的重点和难点1、ARM指令分类及指令格式。 2、ARM指令的寻址方式。 3、ARM指令集。 4、ARM处理器支持的伪指令。三、知识点与技能点章（项目）节（子项目）知识点技能点自学内容3.原理图设计实例3-1 ARM指令的寻址方式1.立即寻址2.寄存器寻址3.寄

11、存器间接寻址4.基址变址寻址5.多寄存器寻址6.相对寻址7.堆栈寻址1. ARM嵌入式编程模型1.立即寻址2.寄存器寻址3-2 ARM指令集1.数据处理指令2.程序状态寄存器处理指令3.寄存器加载/存储指令4.跳转指令5.移位指令6.异常产生指令1. ARM指令的格式Thumb状态指令集四、实践教学安排固化DEMO程序五、教学方法、手段与资源利用在教学方法上，将课堂教学、课程研讨等有机地结合起来，并充分利用多媒体教学手段提高教学效率和教学效果。在教学过程中，注重基本理论、基本概念和基本方法。特别是详细讲解实例，促进学生的学习积极性，激发学生的潜能，在传授学生课程知识的同时，培养学生认知能力和自

12、主学习能力。六、考核评价内容与方式 蓝墨云班课平台进行即时性评价 麦可思进行即时性评价 麦可思进行阶段性评价 麦可思进行结果性评价第四章 嵌入式系统程序设计基础一、教学目标与要求掌握ARM汇编器所支持的伪指令；汇编语言的语句格式及程序结构；嵌入式C语言程序设计。二、教学的重点和难点1、ARM汇编器所支持的伪指令。 2、汇编语言的语句格式及程序结构。 3、嵌入式C语言程序设计。三、知识点与技能点章（项目）节（子项目）知识点技能点自学内容4.嵌入式系统程序设计4-1 ARM汇编语言语句格式1. ARM汇编语言程序中常见的符号1.ARM汇编语言程序结构ARM汇编伪指令4-2 ARM汇编语言程序结构1

13、. ARM汇编语言程序中的表达式与运算符1.ARM汇编语言子程序调用ARM汇编语言和C/C+的混合编程四、实践教学安排设计一段汇编程序完成数据块的复制；利用C语言和汇编的混合编程完成两个字符串的比较。五、教学方法、手段与资源利用在教学方法上，将课堂教学、实践教学等有机地结合起来，并充分利用多媒体教学手段提高教学效率和教学效果。在教学过程中，注重基本理论、基本概念和基本方法。促进学生的学习积极性，激发学生的潜能，培养学生认知能力和自主学习能力。六、考核评价内容与方式 蓝墨云班课平台进行即时性评价 麦可思进行即时性评价 麦可思进行阶段性评价 麦可思进行结果性评价第五章 典型嵌入式处理器一、教学目标

14、与要求1）理解ARM7TDMI-S核的嵌入式微控制器LPC2000系列；XScale嵌入式微处理器。 2)掌握微处理器STM32二、教学的重点和难点ARM7TDMI核的微处理器STM32三、知识点与技能点章（项目）节（子项目）知识点技能点自学内容5.嵌入式微处理器5-1 ARM微处理器组成结构与工作原理1. ARM体系结构版本、命名规则2.嵌入式微处理器系列产品3.微处理器结构组成4.微处理器的工作状态与工作模式1. STM32处理器的功能与特性常用的嵌入式处理器简介5-2 ARM存储器存储方式与映射机制1. 微处理器的寄存器组织1. STM32处理器内部各模块异常中断模式处理过程四、实践教学

15、安排微处理器的寄存器组织五、教学方法、手段与资源利用在教学方法上，将课堂教学、课程研讨等有机地结合起来，并充分利用多媒体教学手段提高教学效率和教学效果。在教学过程中，注重基本理论、基本概念和基本方法，促进学生的学习积极性，激发学生的潜能，在传授学生课程知识的同时，培养学生认知能力和自主学习能力。六、考核评价内容与方式 蓝墨云班课平台进行即时性评价 麦可思进行即时性评价 麦可思进行阶段性评价 麦可思进行结果性评价第六章 嵌入式系统应用开发一、教学目标与要求熟练掌握嵌入式最小系统的概念；端口组件原理及应用；中断系统；UART组件原理及应用；DMA组件原理及应用；PWM组件原理及应用；I2C、I2S

16、、SIO组件原理及应用；RTC、WDT、ADC、LCD、SPI及USB组件原理及应用。二、教学的重点和难点1、嵌入式最小系统的概念。 2、端口组件原理及应用。 3、中断系统。 4、UART组件原理及应用。 5、DMA组件原理及应用。 6、PWM组件原理及应用。7、I2C、I2S、SIO组件原理及应用。8、RTC、WDT、ADC、LCD、SPI及USB组件原理及应用。三、知识点与技能点章（项目）节（子项目）知识点技能点自学内容6.嵌入式系统设计与应用6-1 系统核心电路设计1.微处理器芯片的选型2.电源管理设计3.存储系统设计1. 键盘接口2.显示器接口3.触摸屏接口系统设计原则与设计步骤6-2

17、 系统接口电路设计与应用1.通用接口GPIO2.系统异常中断处理方式3.蓝牙通信技术1.串行通信接口设计与应用2.数字音频设备接口A/D转换接口四、实践教学安排1.基于IIC按键中断控制2.开发模数转换（ADC）设计3.看门狗定时器（WDT）控制五、教学方法、手段与资源利用在教学方法上，将课堂教学、课程研讨等有机地结合起来，并充分利用多媒体教学手段提高教学效率和教学效果。在教学过程中，注重基本理论、基本概念和基本方法，促进学生的学习积极性，激发学生的潜能，在传授学生课程知识的同时，培养学生认知能力和自主学习能力。六、考核评价内容与方式 蓝墨云班课平台进行即时性评价 麦可思进行即时性评价 麦可思

18、进行阶段性评价 麦可思进行结果性评价第七章 嵌入式操作系统及其移植一、教学目标与要求掌握嵌入式操作系统Linux及其移植；掌握嵌入式系统的Boot Loader二、教学的重点和难点1、嵌入式操作系统Linux及其移植。 2、嵌入式系统的Boot Loader。三、知识点与技能点章（项目）节（子项目）知识点技能点自学内容7.嵌入式操作系统及其移植7-1 U-Boot编译、移植与调试1. Boot Loader的操作模式2. Boot Loader的启动方式1. U-Boot编译2. U-Boot移植3. U-Boot调试嵌入式Linux内核及其工作原理7-2 Boot Loader的实现1. B

19、oot Loader的启动过程1. Linux内核要点2. Linux移植项目3.制作根文件系统交叉编译环境四、实践教学安排Linux下音/视频文件编程与播放五、教学方法、手段与资源利用在教学方法上，将课堂教学、课程研讨等有机地结合起来，并充分利用多媒体教学手段提高教学效率和教学效果。在教学过程中，注重基本理论、基本概念和基本方法，促进学生的学习积极性，激发学生的潜能，在传授学生课程知识的同时，培养学生认知能力和自主学习能力。六、考核评价内容与方式 蓝墨云班课平台进行即时性评价 麦可思进行即时性评价 麦可思进行阶段性评价 麦可思进行结果性评价第八章 嵌入式系统设计实例一、教学目标与要求理解AR

20、M处理器芯片的选择；车载信息系统设计实例；高压继电保护系统设计实例 。二、教学的重点和难点1、ARM处理器芯片的选择。 2、车载信息系统设计实例。 3、高压继电保护系统设计实例。三、知识点与技能点章（项目）节（子项目）知识点技能点自学内容8. 嵌入式系统设计实例8-1 硬件系统设计1.系统平台主板结构组成1.用户应用程序设计综合实训平台应用实例简介8-2 软件系统设计1.系统软件需求分析与设计1.核心板结构组成系统平台主板结构组成四、实践教学安排1.GPIO构建小型声光报警系统实例2.GPIO控制交流接触器实例五、教学方法、手段与资源利用在教学方法上，将课堂教学、课程研讨等有机地结合起来，并充分利用多媒体教学手段提高教学效率和教学效果。在教学过程中，注重基本理论、基本概念和基本方法，促进学生的学习积极性，激发学生的潜能，在传授学生课程知识的同时，培养学生认知能力和自主学习能力。六、考核评价内容与方式 蓝墨云班课平台进行即时性评价 麦可思进行即时性评价 麦可思进行阶段性评价 麦可思进行结果性评价