《嵌入式系统设计》教学大纲.docx

1、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，Embedded System Design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

2、，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222第二章 嵌入式系统开发过程1134第三章 ARM体系结构6394第四章 ARM系统硬件设计基础6395第五章 基于S3C2410的系统硬件设计66126第六章 Linux操作系统基础227第七章 嵌入式Linux软件设计228第八章 图形用户接口MiniGUI11合计学时数8010

3、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、

4、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

5、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TAG RAM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

6、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、RealView MDK开发工具简介二、RealView MDK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

7、、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

8、合编程本章教学要求：1、了解RealView MDK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、NAND Flash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

9、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

10、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

11、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、BootLoadervivi第二节 Linux的移植一、Linux内核的目录结构二、Linux内核源码

12、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MiniG

13、UI（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S3C2410 Frame Buffer的启动一、Frame Buffer简介二、Frame Buffer驱动的添加三、Frame Buffer设备文件的添加四、Frame Buffer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Mini

14、GUI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S3C2410 Frame Buffer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MiniGUI2、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

15、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、Andrew N.Sloss、Dominic Symes

16、、Chris Wright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、Tammy Noergaard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C/OS-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

17、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

18、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

19、%。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）1ARM汇编指令3必开11、熟悉Embest IDE for ARM开发环境使用2、掌握ARM汇编指令的使用方法设计性2C语言程序3选开11、熟悉Embest IDE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11、熟悉Embest IDE辅助信息窗口分析判断调试过程和结果2、党派Embest IDE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11、掌握处理器启

20、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EmbestIDE开发工具进行软件开发与调试常用技巧综合性5I/O接口3必开11、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11、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744键盘控制3选开11、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11、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IIS3选开11、掌握相关音频处理的基础知识2、熟悉IIS(Inter-IC Sound)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10c/os-II移植3选开11、熟悉c/os-II移植条件和内核基本结构2、掌握c/os-II内核移植的方法和步骤综合性11Clinux编译运行3选开11、掌握Clinux配置2、掌握Clinux的编译过程综合性12Clinux内核调试3选开11、熟悉Clinux内核2、掌握Clinux内核的调试方法综合性