《嵌入式开发》教案.docx

1、嵌入式开发教案计算机与信息工程学院教 案20 20 学年度第 学期课程名称 嵌入式开发 主讲教师 张同光 授课对象 计算机科学与技术专业 授课时间 授课地点 教 案(首页) 教案编写时间：2013-05-31 课程名称嵌入式开发课程代码总学时： 72学时讲课： 64学时上机： 学时实验： 18学时其他： 学时学分4课程类别公共课( ) 基础课 ( ) 专业基础课( )专业课( ) 专业选修课( ) 公共选修课( )授课对象计算机科学与技术专业教材：嵌入式系统开发实用教程 主编：张同光 出版社：清华大学出版社，2013Linux C编程一站式学习主编：宋劲杉 出版社：电子工业出版社，2009主要

2、参考资料：（1）（2）（3）http:/www.embedu.org/（4）教学目的、要求：目的：了解嵌入式系统基本要素和最新知识概念，掌握嵌入式系统软硬件设计原理和方法，实践嵌入式系统项目开发基本流程，掌握嵌入式系统开发方法。通过学习，使学生深刻理解嵌入式系统的基本要素和最新设计理念、嵌入式操作系统、软硬件协同设计的基本方法；实践嵌入式系统设计流程；具备良好的嵌入式系统工程开发能力。通过本课程的学习，具备一定的分析和解决问题的能力；激起学生们的好奇心和创造力。要求：1嵌入式相关基础理论知识的理解与掌握2Linux C编程、Linux网络编程3基于SkyEye的嵌入式系统开发4驱动程序设计的框

3、架以及关键点5进一步分析 Linux 0.11 内核 源代码，提升自己对操作系统原理的理解水平，对操作系统有一个总体的把握和认知教学重点、难点：重点：嵌入式系统开发技术基础的掌握、熟悉嵌入式系统开发环境、掌握嵌入式软件开发基础、QEMU、GDB的安装及简单使用、SkyEye的安装及简单使用、TFTP、NFS服务器的搭建、基于skyeye的Bootloader移植、基于skyeye的Kernel移植、基于skyeye的RootFS移植、linux命令行聊天程序的设计难点：嵌入式系统开发技术基础知识、基于skyeye的移植三部曲、Linux C编程一站式学习II. C语言本质、Linux C编程一

4、站式学习 III. Linux系统编程注：1、本页内容针对所讲授课程的总体情况填写； 2、预留版面不够可另附页。第 1 讲 一、授课题目：嵌入式系统开发技术基础。二、教学目的、要求：使学生对嵌入式开发有一个整体、宏观的认识。了解嵌入式系统的定义、分类与特点了解嵌入式系统的组成了解嵌入式微处理器的分类与特点了解嵌入式操作系统的种类与特点理解ARM微处理器的指令系统理解嵌入式系统开发流程和开发要点三、教学重点、难点：重点：嵌入式系统的定义、分类与特点、嵌入式系统的组成、操作系统的种类与特点难点：微处理器的分类与特点、ARM微处理器的指令系统、嵌入式系统开发流程和开发要点四、教学进程(含课堂教学内容

5、、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)：教学方法：多媒体；师生互动：即兴提问题；时间分配：2学时；教学内容：如下。嵌入式系统概述、嵌入式系统的定义、分类与特点、嵌入式系统的组成、嵌入式系统的应用领域及发展趋势、嵌入式处理器、嵌入式处理器的分类与特点、ARM微处理器简介、ARM微处理器基础、ARM微处理器的指令系统、ARM内存管理单元 、嵌入式操作系统、嵌入式操作系统的种类、特点与发展、嵌入式Linux概述、嵌入式系统的结构、开发流程、开发要点、嵌入式系统的结构、开发模式及开发流程、嵌入式Linux系统开发要点五、作业布置：多看书，理解概念六、主要参考资料：（1）（2）（3）h

6、ttp:/www.embedu.org/（4）等等第 2 讲 一、授课题目：嵌入式系统开发环境二、教学目的、要求：使学生对嵌入式系统开发环境有一个整体、宏观的认识。了解OK2440-开发板构成及硬件资源了解交叉编译的基本知识了解Windows CE和Linux的引导过程了解SkyEye的起源和发展、目标和意义掌握SkyEye的配置文件skyeye.conf掌握交叉编译环境的创建掌握QEMU、GDB的安装及简单使用掌握SkyEye的安装及简单使用掌握TFTP、NFS服务器的搭建三、教学重点、难点：重点：SkyEye的配置文件skyeye.conf、交叉编译环境的创建、QEMU、GDB的安装及简单

7、使用、SkyEye的安装及简单使用、TFTP、NFS服务器的搭建难点：QEMU、GDB的安装及简单使用、SkyEye的安装及简单使用四、教学进程(含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)：教学方法：多媒体；师生互动：即兴提问题；时间分配：2学时；教学内容：如下。嵌入式系统开发环境简介、OK2440-II开发平台介绍、OK2440-II开发板构成、OK2440-II开发板硬件资源、实例OK2440-II开发板的基本使用、实例引导Windows CE、实例引导Linux、交叉编译的基本知识、ARM编译环境、ARM交叉编译工具链、嵌入式软件开发流程、实例创建交叉编译环境

8、、实例QEMU、GDB的安装及简单使用、QEMU的安装、GDB的安装、运行ARM汇编程序、调试ARM汇编程序、SkyEye的安装及简单使用、SkyEye简介、实例安装SkyEye-1.2.6、实例使用SkyEye-1.2.6、实例TFTP服务器的搭建、实例NFS服务器的搭建五、作业布置：多看书，理解概念六、主要参考资料：（1）（2）（3）http:/www.embedu.org/（4）等等第 3 讲 一、授课题目：嵌入式软件开发基础。二、教学目的、要求：使学生对嵌入式软件开发基础有一个整体、宏观的认识。了解Linux C语言程序设计基础知识了解ARM汇编语言程序设计的相关知识了解汇编分类了解G

9、NU ARM汇编语法了解ELF文件的格式了解GNU-ld链接脚本掌握gcc编译器的使用掌握make及Makefile文件的使用掌握gdb调试器的使用掌握ARM汇编&C语言混合编程掌握x86汇编&C语言混合编程三、教学重点、难点：重点：ARM汇编语言程序设计的相关知识、汇编分类、GNU ARM汇编语法、ELF文件的格式、GNU-ld链接脚本、gdb调试器、ARM汇编&C语言混合编程、x86汇编&C语言混合编程难点：GNU ARM汇编语法、ELF文件的格式、GNU-ld链接脚本、gdb调试器、ARM汇编&C语言混合编程、x86汇编&C语言混合编程四、教学进程(含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、

10、师生互动、时间分配、板书设计等)：教学方法：多媒体；师生互动：即兴提问题；时间分配：2学时；教学内容：如下。Linux C语言程序设计基础知识；程序安装目录、头文件、库文件；gcc编译器；实例使用gcc编译器；GNU make工具和Makefile文件；实例使用make及Makefile文件；glibc；gdb；实例使用gdb调试器；Binutils工具包；汇编分类；AT&T与Intel汇编语言的比较；ARM ASM与GNU ARM ASM；GNU ARM汇编语法；简单的GNU ARM汇编源程序举例；GNU ARM汇编程序中的语句格式；GNU ARM汇编源程序中的标号；GNU ARM汇编程序中

11、的分段；GNU ARM汇编程序中定义入口点；GNU ARM汇编程序中的宏定义；GNU ARM汇编程序中的常数；GNU ARM汇编程序中的常用伪操作；GNU ARM汇编程序中的特殊字符和语法；ATPCS；ARM汇编&C语言混合编程；C内联ARM汇编；模块化程序设计；ARM汇编&C语言混合编程；x86汇编&C语言混合编程；ELF文件的格式；目标文件的格式；可执行文件的格式；GNU-ld链接脚本；五、作业布置：多看书，理解概念六、主要参考资料：（1）（2）（3）http:/www.embedu.org/（4）等等第 4 讲 一、授课题目：C语言基础。二、教学目的、要求：回顾C语言基础知识。三、教学重

12、点、难点：重点：C语言基础难点：四、教学进程(含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)：程序的基本概念常量、变量和表达式简单函数分支语句深入理解函数循环语句结构体数组编码风格五、作业布置：多看书，理解概念六、主要参考资料：（1）（2）（3）http:/www.embedu.org/（4）等等第 5 讲 一、授课题目：计算机中数的表示、数据类型详解。二、教学目的、要求：了解计算机中数的表示、数据类型。三、教学重点、难点：重点：计算机中数的表示、数据类型详解。难点：计算机中数的表示、数据类型详解。四、教学进程(含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、

13、板书设计等)：教学方法：多媒体；师生互动：即兴提问题；时间分配：2学时；教学内容：如下。由赋值产生的类型转换强制类型转换编译器如何处理类型转换按位与、或、异或、取反运算移位运算掩码异或运算的一些特性复合赋值运算符条件运算符逗号运算符sizeof运算符与typedef类型声明Side Effect与Sequence Point运算符总结五、作业布置：多看书，理解概念六、主要参考资料：（1）（2）（3）http:/www.embedu.org/（4）等等第 6 讲 一、授课题目：计算机体系结构二、教学目的、要求：使学生对计算机体系结构有一个整体、宏观的认识。三、教学重点、难点：重点：内存与地址、M

14、MU难点：MMU四、教学进程(含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)：教学方法：多媒体；师生互动：即兴提问题；时间分配：2学时；教学内容：如下。内存与地址CPU设备MMUMemory Hierarchy五、作业布置：多看书，理解概念六、主要参考资料：（1）（2）（3）http:/www.embedu.org/（4）等等第 7 讲 一、授课题目：x86汇编程序二、教学目的、要求：使学生对x86汇编程序有一个整体、宏观的认识。三、教学重点、难点：重点：x86的寄存器、第二个汇编程序、寻址方式、ELF文件难点：寻址方式、ELF文件四、教学进程(含课堂教学内容、教学方法

15、、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)：教学方法：多媒体；师生互动：即兴提问题；时间分配：2学时；教学内容：如下。最简单的汇编程序x86的寄存器第二个汇编程序寻址方式ELF文件五、作业布置：多看书，理解概念六、主要参考资料：（1）（2）（3）http:/www.embedu.org/（4）等等第 8 讲 一、授课题目：汇编与C之间的关系二、教学目的、要求：认识汇编与C之间的关系三、教学重点、难点：重点：函数调用、main函数和启动例程、变量的存储布局、结构体和联合体、C内联汇编、volatile限定符难点：main函数和启动例程、变量的存储布局、结构体和联合体、C内联汇编、volati

16、le限定符四、教学进程(含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)：教学方法：多媒体；师生互动：即兴提问题；时间分配：2学时；教学内容：如下。函数调用main函数和启动例程变量的存储布局结构体和联合体C内联汇编volatile限定符五、作业布置：多看书，理解概念六、主要参考资料：（1）（2）（3）http:/www.embedu.org/（4）等等第 9 讲 一、授课题目：链接二、教学目的、要求：使学生对链接有一个整体的认识。三、教学重点、难点：重点：多目标文件的链接、定义和声明、extern和static关键字、头文件、定义和声明的详细规则、静态库、共享库、编译、

17、链接、运行、动态链接的过程、共享库的命名惯例难点：编译、链接、运行、动态链接的过程四、教学进程(含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)：教学方法：多媒体；师生互动：即兴提问题；时间分配：2学时；教学内容：如下。多目标文件的链接定义和声明extern和static关键字头文件定义和声明的详细规则静态库共享库编译、链接、运行动态链接的过程共享库的命名惯例五、作业布置：多看书，理解概念六、主要参考资料：（1）（2）（3）http:/www.embedu.org/（4）等等第 10 讲 一、授课题目：预处理二、教学目的、要求：使学生对预处理有一个认识。三、教学重点、难点

18、：重点：预处理的步骤、宏定义、函数式宏定义、内联函数、#、#运算符和可变参数、宏展开的步骤、条件预处理指示、其它预处理特性难点：函数式宏定义、内联函数、#、#运算符和可变参数、宏展开的步骤四、教学进程(含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)：教学方法：多媒体；师生互动：即兴提问题；时间分配：2学时；教学内容：如下。预处理的步骤宏定义函数式宏定义内联函数#、#运算符和可变参数宏展开的步骤条件预处理指示其它预处理特性五、作业布置：多看书，理解概念六、主要参考资料：（1）（2）（3）http:/www.embedu.org/（4）等等第 11 讲 一、授课题目：Mak

19、efile、指针二、教学目的、要求：使学生对Makefile、指针有一个整体、宏观的认识。三、教学重点、难点：重点：基本规则、隐含规则和模式规则、变量、自动处理头文件的依赖关系、常用的make命令行选项、指针的基本概念、指针类型的参数和返回值难点：常用的make命令行选项、指针的基本概念、指针类型的参数和返回值四、教学进程(含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)：教学方法：多媒体；师生互动：即兴提问题；时间分配：2学时；教学内容：如下。基本规则隐含规则和模式规则变量自动处理头文件的依赖关系常用的make命令行选项指针的基本概念指针类型的参数和返回值五、作业布置：

20、多看书，理解概念六、主要参考资料：（1）（2）（3）http:/www.embedu.org/（4）等等第 12 讲 一、授课题目：指针二、教学目的、要求：使学生掌握对指针的使用。三、教学重点、难点：重点：指针与数组、指针与const限定符、指针与结构体、指向指针的指针与指针数组、指向数组的指针与多维数组、函数类型和函数指针类型、不完全类型和复杂声明、难点：指针与数组、指针与const限定符、指针与结构体、指向指针的指针与指针数组、指向数组的指针与多维数组、函数类型和函数指针类型四、教学进程(含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)：教学方法：多媒体；师生互动：即

21、兴提问题；时间分配：2学时；教学内容：如下。指针与数组指针与const限定符指针与结构体指向指针的指针与指针数组指向数组的指针与多维数组函数类型和函数指针类型不完全类型和复杂声明五、作业布置：多看书，理解概念六、主要参考资料：（1）（2）（3）http:/www.embedu.org/（4）等等第 13 讲 一、授课题目：函数接口二、教学目的、要求：使学生对函数接口有一个整体、宏观的认识。三、教学重点、难点：重点：strcpy与strncpy、malloc与free、传入参数与传出参数、两层指针的参数、返回值是指针的情况、回调函数、可变参数难点：传入参数与传出参数、两层指针的参数、返回值是指针

22、的情况、回调函数、可变参数四、教学进程(含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)：教学方法：多媒体；师生互动：即兴提问题；时间分配：2学时；教学内容：如下。strcpy与strncpymalloc与free传入参数与传出参数两层指针的参数返回值是指针的情况回调函数可变参数五、作业布置：多看书，理解概念六、主要参考资料：（1）（2）（3）http:/www.embedu.org/（4）等等第 14 讲 一、授课题目：C标准库二、教学目的、要求：使学生对C标准库有一个整体、宏观的认识。三、教学重点、难点：重点：字符串操作函数、标准I/O库函数难点：字符串操作函数、标准

23、I/O库函数四、教学进程(含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)：教学方法：多媒体；师生互动：即兴提问题；时间分配：2学时；教学内容：如下。字符串操作函数初始化字符串取字符串的长度拷贝字符串连接字符串比较字符串搜索字符串分割字符串标准I/O库函数文件的基本概念fopen/fclosestdin/stdout/stderrerrno与perror函数以字节为单位的I/O函数操作读写位置的函数以字符串为单位的I/O函数以记录为单位的I/O函数格式化I/O函数C标准库的I/O缓冲区五、作业布置：多看书，理解概念六、主要参考资料：（1）（2）（3）http:/www.e

24、mbedu.org/（4）等等第 15 讲 一、授课题目：链表、二叉树和哈希表二、教学目的、要求：使学生对链表、二叉树和哈希表的使用。三、教学重点、难点：重点：单链表、双向链表、静态链表难点：单链表、双向链表、静态链表四、教学进程(含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)：教学方法：多媒体；师生互动：即兴提问题；时间分配：2学时；教学内容：如下。单链表双向链表静态链表五、作业布置：多看书，理解概念六、主要参考资料：（1）（2）（3）http:/www.embedu.org/（4）等等第 16 讲 一、授课题目：引导加载程序Bootloader的移植二、教学目的、要

25、求：使学生对引导加载程序Bootloader的移植有一个整体、宏观的认识。了解常见的BootLoader理解BootLoader的工作流程了解U-Boot的代码结构掌握U-Boot常用命令的使用掌握Bootloader基于SkyEye的移植了解真实开发板和虚拟开发板烧写BootLoader的不同三、教学重点、难点：重点：BootLoader的工作流程、U-Boot的代码结构、U-Boot常用命令的使用、Bootloader基于SkyEye的移植、真实开发板和虚拟开发板烧写BootLoader的不同难点：Bootloader基于SkyEye的移植、真实开发板和虚拟开发板烧写BootLoader的不同四、教学进程(含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)：教学方法：多媒体；师生互动：即兴提问题；时间分配：2学时；教学内容：如下。BootLoader概述BootLoader的工作流程常见BootLoader介绍 U-Boot-1.1.4源代码分析 U-Boot的代码结构U-Boot的启动流程移植U-Boot-1.1.4到S3C2440A平台U-Boot的配置与编译实例移植U-Boot到S3C2440A平台实例烧写U-Boot到Flash实例使用U-BootU-Boot的常用命令U-B