《嵌入式系统设计》教学大纲

第一篇：《嵌入式系统设计》教学大纲

《嵌入式系统设计》课程教学大纲

嵌入式系统设计(Design of Embedded Systems)

一、课程教学目的和基本要求

教学目的：

嵌入式系统技术已被广泛地应用于工业控制系统、信息家电、通信设备、医疗仪器、智能仪器仪表等众多领域。如手机、PDA、MP3、手持设备、智能电话、机顶盒等，可以说嵌入式系统无处不在。本课程讲述当前主流的嵌入式处理器—ARM的微处理器和实时操作系统µC/OS，介绍嵌入式系统的基本原理和应用及设计方法。通过本课程的学习，着重培养学生的实际动手能力，使学生掌握ARM的系统结构、指令系统、程序设计方法、系统扩展方法、应用及开发技术等。使学生在工作中具有利用嵌入式系统开发产品和解决实际问题的基本能力。

基本要求：

1、掌握嵌入式系统技术的基本原理。

2、了解并掌握ARM的系统结构、指令系统、程序设计方法、系统扩展方法、应用及开发技术等。

3、比较熟练地用ADS进行ARM实验箱的编程及调试。

4、了解并掌握实时操作系统µC/OS，并学会用µC/OS开发小型应用系统。

二、先修课程及本课程总学时

先修课程：C程序设计语言、单片机原理 本课程总学时：36

三、课程章节及各章节学时安排

第一章 嵌入式系统概述（2学时）

第二章 嵌入式系统硬件基础（2学时）

第三章 设计方法及ADS集成开发环境（4学时）

第一节 嵌入式系统的设计方法（2学时）第二节 ADS集成开发环境（2学时）第四章 ARM7体系结构（4学时）

第一节ARM7体系结构介绍（2学时）第二节ARM7TDMI(-S)指令集简介。（2学时）第五章 ARM指令集（8学时）

第一节 ARM处理器寻址方式。（2学时）第二节ARM指令集。（2学时）第三节ARM汇编程序设计。（2学时）第四节C与汇编混合编程。（2学时）第六章 硬件结构与功能（12学时）第一节 LPC2106/2105/2104结构（2学时）第二节 GPIO及引脚连接模块。（2学时）

第三节 UART0和UART1、I2C接口、SPI接口。（2学时）第四节 定时器0和定时器1。（2学时）第五节 脉宽调制器（PWM）。（2学时）

第六节 看门狗及Flash存储器系统和编程。（2学时）第七章 µC/0S－II程序设计（4学时）

第一节 µC/0S－II简介及移植（2学时）第二节 移植µC/0S－II。（2学时）

四、课程主要内容

第一章 嵌入式系统概述（2学时）

1、嵌入式系统简介（包括什么是嵌入式系统，嵌入式系统的特点，嵌入式系统的分类）。

2、嵌入式系统的应用领域。

3、嵌入式系统的现状和发展趋势。

4、嵌入式微处理器和嵌入式操作系统。

5、嵌入式系统中的一些重要概念。难点：什么是嵌入式系统。

第二章 嵌入式系统硬件基础（2学时）

1、嵌入式系统的总体结构。

2、与嵌入式系统相关的硬件知识。难点：总体结构。

第三章 设计方法及ADS集成开发环境（4学时）第一节 嵌入式系统的设计方法

包括嵌入式系统的设计流程，嵌入式系统的一般设计方法，嵌入式系统的硬件/软件协同设计技术。第二节 ADS集成开发环境

1、ADS 1.2 集成开发环境的组成

2、工程的编辑

3、工程的调试

4、仿真器的安装与应用 难点：调试、仿真器。

第四章 ARM7体系结构（4学时）第一节ARM7体系结构介绍

1、处理器模式。

2、内部寄存器。

3、程序状态寄存器。

4、异常。

第二节ARM7TDMI(-S)指令集简介。难点：异常。

第五章 ARM指令集（8学时）第一节 ARM处理器寻址方式。第二节ARM指令集。

第三节ARM汇编程序设计。第四节C与汇编混合编程。难点：ARM汇编程序设计。

第六章 硬件结构与功能（12学时）第一节 LPC2106/2105/2104结构

1、存储器寻址。

2、系统控制模块。

3、存储器加速模块。

4、向量中断控制器。

第二节 GPIO及引脚连接模块。

第三节 UART0和UART1、I2C接口、SPI接口。第四节 定时器0和定时器1。第五节 脉宽调制器（PWM）。

第六节 看门狗及Flash存储器系统和编程。

难点：存储器重新映射，编程实现功能部件的初始化和控制。本章实验：LPC2106/2105/2104功能部件基础实验。

第七章 µC/0S－II程序设计（4学时）第一节 µC/0S－II简介及移植

1、移植规则。

2、编写LPC2106/2105/2104的启动代码。第二节 移植µC/0S－II。难点：移植µC/0S－II。本章实验：学习移植µC/0S－II。

五、教材及主要参考书

教材：

《嵌入式系统设计与开发》，马文华，科学出版社，2006年

主要参考书：

[1] 田苗苗．嵌入式控制系统．北京航空航天大学出版社，2002年 [2] 吕 骏 译．嵌入式系统设计．电子工业出版社，2002年

[3] 周立功等．ARM微控制器基础与实战．北京航空航天大学出版社，2003年

[4] 李驹光等．ARM应用系统开发祥解．清华大学出版社，2003年

[5] 劭贝贝译．uCOS-II－源代码公开的实时嵌入式操作系统．中国电力出版社，2001年 [6] 田苗苗．嵌入式系统设计与实例开发．清华大学出版社，2002年 [7] 袁勤勇等译．嵌入式系统构件．机械工业出版社，2002年 [8] 田苗苗．《实用嵌入式系统设计与开发—基于ARM微处理器与μCOS-II实时操作系统》(第二版)，清华大学出版社，2003.9 [9] 邵贝贝译．《源代码公开的实时嵌入式操作系统——μCOS-II》，北京航空航天大学出版社，2003年

六、其他需要说明的情况

1．采用多媒体教学。

2．实验课单列，每周2学时。

3．每周作业量2～3小时，主要针对基本概念、开发环境的操作和编程。

七、成绩评定

1.理论考核

占60% 2.实践考核

占40%（其中包括：实验、作业、课堂提问、学生自行设计制作的作品）。

第二篇：嵌入式系统教学大纲

《嵌入式系统》课程教学大纲

课程名称： 嵌入式系统

课程编码：51610209 学

时： 44

学

分：2.5 开课学期：7 课程类别：专业平台课程 课程性质：必修

适用专业：电子信息科学与技术 电子信息工程

先修课程：数字电子技术、汇编语言程序设计、微机原理与接口技术、单片机原理及应用、C语言程序设计

教学方式：课堂讲授为主，穿插课堂主题讨论和专题汇报

教学手段：以多媒体教学手段及仿真软件为主，主要采用PPT电子板书形式，辅助手写板书

一、课程的性质、目的与任务

《嵌入式系统》是一门专业技术课，设置本课程的目的是让学生学习和掌握嵌入式系统的系统结构、指令系统、程序设计方法、系统扩展方法、应用技术和发展现状。使学生对嵌入式系统中单片机的各部件的工作原理和软件编程方法有全面的了解，掌握单片机应用系统的开发和设计方法，为进一步的学习嵌入式系统打下良好的基础。

二、教学内容及基本要求

单元1 嵌入式系统概述

1.教学目的和要求：

掌握嵌入式系统的基本概念；掌握嵌入式系统的硬件构架；了解嵌入式软件构成。2．知识点

（1）嵌入式系统简介

嵌入式系统定义；嵌入式系统的发展历程与现状；嵌入式系统的特点。（2）嵌入式系统硬件

嵌入式处理器；存储器；外部I/O。（3）嵌入式系统软件

引导加载程序；操作系统；应用程序。3．建议课时：2课时。

4.教学重点和难点：嵌入式系统的硬件构架。

5.复习与作业要求：课下搜集一些有关嵌入式系统结构的资料

6.考核知识点：嵌入式系统的基本构架和工作原理，嵌入式系统的软件分类。7.辅助教学活动：上网查看嵌入式系统的应用情况。通过图片讲解嵌入式系统的基本构架，举例说明嵌入式系统的软件组成。

单元2 ARM处理器基础

1.教学目的和要求：

掌握ARM的基本架构；掌握ARM存储器组织结构；了解ARM硬件启动过程。2．知识点（1）ARM概述

ARM简介；ARM微处理器的应用领域；ARM微处理器的特点；ARM微处理器系列；ARM体系结构的版本。

（2）数据类型和存储器组织 数据类型；存储器组织。（3）ARM内核的数据模型（4）ARM处理器运行模式（5）寄存器组织

ARM状态下的寄存器组织；Thumb状态下的寄存器组织；程序状态寄存器；（6）流水线

（7）异常、中断及向量表

异常的种类；异常向量表和优先级；异常的进入和返回。（8）ARM内核与SoC

ARM处理器内核；ARM处理器核；ARM SoC。（9）ARM硬件启动过程

电源；时钟；系统复位。（10）ARM JTAG调试接口。3．建议课时：4课时。

4.教学重点和难点：ARM的基本架构；ARM存储器组织结构。

5.复习与作业要求：写出ARM的结构组成，画出ARM存储器结构和启动过程。

6.考核知识点：ARM的结构组成，ARM存储器结构和启动过程。7.辅助教学活动：

熟悉ARM的启动过程。通过PPT讲解ARM的基本构架，存储器组织结构，举例说明ARM的启动过程。

单元3 ARM指令系统与汇编程序设计

1.教学目的和要求：

掌握ARM的指令系统；掌握ARM指令基本寻址方式；了解ARM指令功能说明及Thumb指令集。

2．知识点

（1）ARM指令系统概述

ARM指令系统特点；ARM指令格式；指令的条件域。（2）ARM指令基本寻址方式（3）ARM指令功能说明

3ARM分支指令；ARM数据处理指令；ARM访存指令；ARM程序状态寄存器访问指令；ARM协处理器指令；ARM异常产生指令；XScale增加的指令。

（4）Thumb指令集

ARM与Thumb性能比较；Thumb指令寄存器的使用；Thumb指令说明；Thumb指令示例。

（5）ARM汇编器所支持的伪指令

指示符性质的伪指令；符号定义伪指令；数据定义伪指令；汇编控制伪指令；其他常用伪指令。

（6）ARM汇编语言程序设计

汇编语言的语句格式；汇编语言的程序结构；汇编程序举例。3．建议课时：4课时。

4.教学重点和难点：ARM指令功能；ARM汇编语言程序设计。

5.复习与作业要求：写出ARM的指令组成，画出ARM编程流程。

6.考核知识点：ARM的指令系统、指令基本寻址方式、ARM指令功能说明。7.辅助教学活动：熟悉ARM的编程过程。通过PPT讲解ARM指令功能说明，基本寻址方式，举例说明ARM的编程过程。

单元4 Intel PXA270处理器的结构与开发平台

1.教学目的和要求：

掌握PXA270处理器的系统结构与特性；掌握PXA270处理器接口及开发平台设计；了解时钟与电源管理。

2．知识点

（1）PXA270处理器的系统结构与特性

总体结构；特性；封装与引脚。（2）时钟与电源管理

低功耗与时钟和电源管理；复位管理；时钟管理；功耗管理；电压管理。（3）PXA270处理器接口及开发平台设计

PXA270处理器开发评估系统；外部存储器接口；显示接口；USB接口；多媒体接口概述；快速捕获接口。

3．建议课时：4课时。4.教学重点和难点：

PXA270处理器的系统结构与特性；PXA270处理器接口及开发平台设计。

5.复习与作业要求：

写出PXA270处理器的系统结构与特性，画出PXA270处理器接口情况。

6.考核知识点：

PXA270处理器的系统结构与特性；PXA270处理器接口及开发平台设计。7.教学活动：

熟悉PXA270处理器接口设计过程。通过PPT讲解PXA270处理器的系统结构与特性，举例说明PXA270处理器接口及开发平台设计。

单元5 嵌入式软件设计

1.教学目的和要求：

掌握交叉编译器及交叉编译环境的组成；掌握引导加载程序Bootloader；了解Linux内核移植及文件系统。

2．知识点（1）交叉编译

交叉编译器及交叉编译环境的组成；交叉编译环境的建立。（2）引导加载程序Bootloader

Bootloader原理；Bootloader的操作模式；Bootloader与主机之间的文件传输；Bootloader的启动流程；ARM Linux常用Bootloader介绍；BLOB下载。

（3）Linux内核移植

Linux内核源码的修改；Linux内核的裁减；Linux内核的编译；Linux内核的烧录。（4）文件系统

文件系统基本概念；嵌入式文件系统基本内容；常见的嵌入式文件系统。

3．建议课时：4课时。4.教学重点和难点：

交叉编译器及交叉编译环境的组成；引导加载程序Bootloader。

5.复习与作业要求：

写出交叉编译器特点及交叉编译环境的组成，掌握引导加载程序Bootloader。

6.考核知识点：

交叉编译环境的组成，掌握引导加载程序Bootloader。7.辅助教学活动：

熟悉PXA270处理器如何加载Bootloader。通过PPT讲解交叉编译器及交叉编译环境的组成，举例说明引导加载程序Bootloader。

单元6 Linux操作系统概述

1.教学目的和要求：

掌握Linux内核源代码的结构；掌握ARM Linux存储管理；了解 Linux启动和初始化过程分析。

2．知识点

（1）Linux的诞生和发展（2）Linux内核概述（3）系统核心数据结构（4）Linux内核源代码的结构（5）ARM Linux存储管理

ARM 存储管理机制；ARM Linux存储管理。*（6）进程管理

Linux进程；Linux进程状态；Linux进程的调度；Linux进程的创建；Linux进程的执行； Linux进程的终止。

（7）Linux启动和初始化过程分析。3．建议课时：4课时。4.教学重点和难点：

Linux内核源代码的结构；掌握ARM Linux存储管理。5.复习与作业要求：

画出Linux内核源代码的结构；做出ARM Linux存储管理情况分析；了解 Linux启动和初始化过程分析。

6.考核知识点：

Linux内核源代码的结构；ARM Linux存储管理情况分析；Linux启动和初始化过程。7.辅助教学活动：

熟悉Linux内核源代码的结构，运行Linux启动和初始化过程。通过PPT讲解Linux内核源代码的结构，举例说明ARM Linux存储管理。

单元7 Linux驱动程序设计

1.教学目的和要求：

掌握Linux驱动程序编写规则；掌握Linux字符设备驱动程序结构及Linux块设备驱动程序编写；了解 Linux按键驱动程序及Linux网络设备驱动程序。

2．知识点

（1）Linux驱动程序

用户态与内核态；Linux驱动程序结构；设备文件与设备文件系统。（2）Linux字符设备驱动程序结构。（3）嵌入式平台上LED的Linux驱动程序

系统硬件平台组成原理；Linux LED驱动程序的实现；双色LED驱动程序的测试。（4）Linux按键驱动程序

系统硬件平台组成原理；Linux系统中断分析；Linux按键驱动程序的实现；Linux按键驱动程序的测试。

（5）Linux块设备驱动程序

系统硬件平台组成原理；Linux MTD驱动程序体系结构；TECHPXA270开发平台上的NAND Flash驱动程序。

（6）Linux网络设备驱动程序简介

网络驱动程序的层次；网络设备的初始化；网络数据包的发送和接收；网络设备的内核加载； 网络设备的模块加载。

3．建议课时：4课时。4.教学重点和难点：

Linux驱动程序编写规则；Linux字符设备驱动程序结构及Linux块设备驱动程序编写。5.复习与作业要求：写出Linux驱动程序编写规则；评价Linux字符设备驱动程序结构及Linux块设备驱动程序编写的异同；了解 Linux按键驱动程序及Linux网络设备驱动程序。

6.考核知识点：

Linux驱动程序编写；Linux字符设备驱动程序结构及Linux块设备驱动程序编写。7.辅助教学活动：

熟悉Linux驱动程序编写，运行Linux按键驱动程序。通过PPT讲解驱动程序编写过程，举例说明Linux按键驱动程序编程。

单元8 嵌入式图形界面设计

1.教学目的和要求：

掌握Linux GUI基础；掌握Qt/Embedded应用程序基础；了解 Qt/Embedded的安装及编译环境的建立。

2．知识点

（1）嵌入式GUI简介

GUI历史；GUI现状（2）Linux GUI基础

X Window结构；Framebuffer。（3）Qt/Embedded的主要特征

（4）Qt/Embedded的安装及编译环境的建立（5）Qt/Embedded应用程序基础

Qt/Embedded应用程序的运行；Qt/Embedded应用程序的显示；Hello，Qt/Embedded！应用程序；Qt/Embedded应用程序的中文化。

（6）信号与插槽机制。

*（7）Qt Designer简介及部件布局管理。*（8）实战练习。

*（9）Qt/Embedded应用程序开发快速索引。3．建议课时：2课时。4.教学重点和难点：

Linux GUI基础；Qt/Embedded应用程序基础。

5.复习与作业要求：写出Linux GUI基本特征；画出Qt/Embedded应用程序编写流程。6.考核知识点：Linux GUI基本特征；Qt/Embedded应用程序编写流程。

7.辅助教学活动：熟悉Qt/Embedded应用程序编写流程，运行Linux GUI程序。通过PPT讲解Qt/Embedded及 Qt/Embedded的安装及编译环境的建立。

注：带*号的为学生自学内容或者选学内容。

三、实验大纲

本课程总学时中包含实验教学环节，形式为学生在实验室完成实验内容。

1、实验目的和内容

结合课程教学重点和学生能力培养要求，规划四个基本实验：（1）实验一： ADS的按装与使用。

实验目的：学习ADS的安装步骤和配置方法，掌握应用技巧。

实验内容：学生安装ADS编译软件，按照步骤配置运行环境，并建立工程编制程序，完成编辑、编译、仿真及结论说明。

（2）实验二：PGIO口的输入输出

实验目的：学习ARM内部PGIO的初始化设置和输出输入的驱动方法。实验内容 掌握端口的配置、定义、功能分配，完成键盘的输入和方波的输出。（3）实验三： LED数码管的驱动实验

实验目的：学会相关端口的配置，学习LED点亮的方式及驱动程序编写。

实验内容：掌握端口的配置、定义、功能分配，完成LED灯的跑马灯实验，依次点亮各个发光管。

（4）实验四：定时器的应用

实验目的：学会定时器的配置过程和方法，学习定时器的编程及使用方法。

实验内容：掌握定时器的配置、功能特点，通过定时器编程，完成定时程序编写和对输入脉冲的计数统计。

（5）实验五：linux下shell编程

实验目的：学习SHELL下的常用命令及编程方式。

实验内容：学会SHELL下各个常用命令，编程规则和特点，完成VI编辑和程序的编写，并实现编译仿真。

（6）实验六：Linux下hello实验

实验目的：学习SHELL下的常用命令及hello 输出指令的编写。

实验内容：掌握SHELL下的编程规则和方法，编写hello程序，并在显示屏上显示hello字母。

2、实验要求

（1）课前准备：学生仔细研读实验指导书，规划准备实验内容，设计实验数据记录表，对相关知识进行预习和准备。（2）实验过程：按照实验指导书要求，分组或独立设计并完整实验内容，对于分组合作完成的内容，需要小组成员配合进行环境配置并协调验证。

（3）实验报告：每个实验按照实验指导书要求，撰写实验报告，实验报告应该包括实验目的、实验内容、实验方法、实验数据及分析，以及实验总结等内容。

四、课程教学的特色说明

可对下述有关情况做出说明： 1．本课程自学内容及要求 自学内容：显示接口，USB接口，多媒体接口概述，快速捕获接口，进程管理，Qt Designer简介及部件布局管理，实战练习，Qt/Embedded应用程序开发快速索引。2．课内习题课的安排及学时

课内安排适当的习题课及时对所学知识进行复习: 4个学时。3．利用现代化教学手段内容及学时

经常利用多媒体技术，结合本课特点，对所学内容进行编程实战及电路仿真，使教学效果更好。

4．对学生能力培养的要求

要求学生达到学以致用，理论结合实践。增强实际操作能力，注重创新性能力的培养。

五、考核大纲

1．考试的目的与作用

《嵌入式系统》课程是电子信息科学与技术系电子电气类专业的一门面向应用的专业技术课。嵌入式系统介绍了ARM的基本知识和嵌入式技术的应用，其内容与工程实际紧密联系，实用性很强，是一门在理论指导下, 偏重于实际应用的课程。本课程具有实用性强、理论和实践结合、软硬件结合等特点。本课程围绕使用较为广泛的ARM 32位系列为例进行学习。本课程已成为理、工科电子类专业的一门专业课程，它体现了电子系统设计的方法和硬件结构的变化。通过该课程的学习，要求学生掌握ARM的工作原理、编程技术，掌握ARM应用系统的扩展方法和实际应用。

2．考核内容与考核目标

考核的重点：ARM的结构和工作原理，嵌入式的寻址方式、指令系统和汇编语言程序设计，嵌入式操作系统、中断系统的结构、工作原理和应用，定时器串行口的结构、工作原理和应用。嵌入式的扩展等。要求学生掌握。其它作为了解。

3．主要参考书

《嵌入式系统设计》．(美）瓦伊德,(美）吉瓦尔吉斯著.骆丽 译．电子工业出版社, 2004年

《嵌入式系统设计与应用开发》．郑灵翔等编写．北京航空航天大学出版社,2006年 《嵌入式系统原理、设计与应用》．张大波编写．机械工业出版社.2004年 《嵌入式LINUX实训教材》．徐成等编写.人民邮电出版社.2010年 4．课程考试内容与教材的关系

考试内容紧扣教材的知识点，考试试题根据教学大纲，其范围和难度按照本方案中制订的考试考核内容和要求确定。适当加有应用、设计及分析题。

分章节的考核知识点 参见：教学内容及基本要求。6．课程考核

考核方式：平时考核（含实验考核、作业、课堂提问及考勤等）与期末考试（闭卷考试）相结合。作业考核：教师评判作业并根据作业内容的正确性、作业完成得认真及规范性给出评定成绩。

课堂考核：教师随堂提问，根据课堂提问及学生回答问题情况对学生给出评定成绩。考勤考核：教师对学生到课通过点名等方式进行考核，根据学生到课情况给出评定成绩。期末考试：期末考试题目基本类型包括：论文、大作业等灵活的考试形式。每次考试可以根据实际需求选择考试题目类型。考试时间为课程结束后的第二周考试。

综合成绩评定：期末考试成绩占综合成绩70%、实验成绩占10%，平时成绩（作业、考勤和课堂考核等）占20%。

六、课程教材和主要参考资料

1.嵌入式系统原理与应用---基于XScale与Linux．石秀民．北京: 北京航空航天大学出版社, 2007.2．ARM嵌入式系统入门．三恒星科技编著．北京: 中国电力出版社.2008.3．ARM嵌入式Linux系统开发技术详解．杨水清等编著．北京: 电子工业出版社.2008.4.孙秋野.ARM嵌入式系统开发典型模块, 北京: 人民邮电出版社.2007.制定（修订）人：金广锋

审核人： 杨卫东

批准人：张浩军 制定（修订）时间：2012.12

审核时间： 2013.02

批准时间：2013.02

第三篇：北航—嵌入式系统设计教学大纲

《嵌入式系统设计》课程计划

北航机器人研究所

王田苗

魏洪兴

一、课程名称：嵌入式系统设计

二、课程目的：

嵌入式系统技术已被广泛地应用于工业控制系统、信息家电、通信设备、医疗仪器、智能仪器仪表等众多领域。如手机、PDA、MP3、手持设备、智能电话、机顶盒等，可以说嵌入式系统无处不在。

通过本课程学习，学生可以了解嵌入式系统技术基本概念、特点、分类，掌握嵌入式系统软硬件设计的基本方法。本课程的特点是针对目前流行的基于ARM架构的嵌入式微处理器与源码公开的实时操作系统选择C/OS进行详细剖析，并结合具体嵌入式系统开发实验，使学生能够熟练掌握嵌入式系统的设计与开发方法。

本门课程以采用讲课和实验相结合的方式，注重培养学生的实际应用能力与创新能力，以达到“学习嵌入式，使用嵌入式”的教学目的。

三、课程内容（共36学时）

一、引言（2学时）

1、什么是嵌入式系统

2、嵌入式系统的发展

3、嵌入式系统的特点

4、嵌入式系统的应用领域

5、嵌入式系统的分类

6、本门课程的内容与体系结构

二、嵌入式系统设计基本概念（2学时）

1、典型嵌入式系统基本组成

2、什么是嵌入式系统

3、嵌入式系统的基本特点

4、嵌入式系统的分类

5、嵌入式系统的主要应用领域

6、嵌入式技术的发展趋势

7、嵌入式技术的一些基本概念

三、嵌入式系统硬件平台（2学时）

1、基本结构

2、主要分类

四、嵌入式系统软件平台（2学时）

1、基本结构

2、主要分类

五、嵌入式系统设计开发方法（2学时）

1、传统研发基本思路

2、嵌入式研究开发基本方法

3、选型基本准则

 硬件平台的选择  软件系统的选择

六、基于ARM架构的嵌入式微处理器与C/OS实时操作系统（2学时）

1、为什么选用ARM结构

2、为什么选用C/OS系统

3、ARM结构简介

4、C/OS系统简介

5、嵌入式实验平台简介

七、嵌入式仿真开发工具简介（2学时）

1、SDT仿真环境概述

2、ARM仿真器的流程简介

3、APM开发工具

 建立项目文件  配置项目工具

4、ADW开发工具

 环境简介

 工具配置和调试

八、嵌入式系统的软件结构设计（2学时）

1、基于C/OS-Ⅱ扩展RTOS的体系结构

2、建立文件系统

3、外设及驱动程序

4、图形用户接口（GUI）函数

5、基本绘图函数

6、系统的消息队列

7、其他实用的应用程序接口（API）函数

九、嵌入式系统的硬件结构设计（2学时）

1、ARM7微处理器简介

2、基于S3C44B0X微处理器的嵌入式系统

3、存储器系统介绍

4、接口介绍

5、人机交互接口

十、嵌入式系统设计实验（18学时）

四、实验内容

1、LCD的驱动控制实验

2、ARM的A/D接口实验

3、ARM的键盘驱动实验

4、ARM的I/O驱动实验

5、ARM的UART通讯实验

6、RTOS的移植实验

7、ARM SDT 2.5开发环境实验

8、嵌入式系统的图形接口函数GUI实验

9、实时操作系统的消息循环实验

10、USB接口设计实验

11、嵌入式文件系统设计实验

12、嵌入式控制设计实验 13．触摸屏程序设计实验 14．网络通讯程序设计实验 15．综合实验

五、主要教材：

《实用嵌入式系统设计与开发—基于ARM微处理器与µCOS-II实时操作系统》，编著 王田苗，清华大学出版社，2002.9

第四篇：嵌入式系统课程设计教学大纲

嵌入式系统课程设计教学大纲

课程名称：嵌入式系统A课程（Embedded Systems）课程编号：1310778236 设计时数：1周 学

分：1 开课单位：信息电子技术学院通信工程教研室 适用专业：通信工程 适用对象：本科

一、课程的性质、类型、目的和任务

作为电子信息工程、通信工程专业本科生的必修实践环节，嵌入式系统课程设计要求学生有扎实的理论基础并具备一定动手能力。进入课程设计前要认真复习微处理器类课程中的相关知识和汇编语言、C语言的编程方法。课程设计采用课堂讲述、自学、分组实践相结合的方式，通过分析典型的例子，使学生熟悉并掌握嵌入式系统的开发流程和基本的编程方法。课程设计要求2—3人组成课设小组，在指定范围内选定题目，每组选一题，题目应侧重一个嵌入式系统的具体应用方面。题目选定后，在教师的指导下，学生理解设计原理，分析重要电路单元，计算必要的参数并在此基础上编写程序，最后，在课程设计结束时独立写出理论分析完善、文理通顺、字迹工整的课程设计报告并上交软件程序。教师可根据作品的难易程度、参数指标、编程水平等进行评分。

二、本课程与其它课程的联系与分工

学习该课程之前，学生应学习过《C语言程序设计》、《数字电子技术》，《单片机原理与应用》基础知识。嵌入式系统是它们的总结和提高。

三、课程内容及教学基本要求

[1]表示“了解”；[2]表示“理解”或“熟悉”；[3]表示“掌握”；

学生可从下列题目中任选一个作为嵌入式课程设计题目，也可以根据个人兴趣及实验室现有条件，自己确定题目经教师审核后作为课程设计题目。

（一）单片机控制数码管显示系统的设计

AVR单片机的工作原理[1]，嵌入式系统实际开发过程[2]，单片机控制数码管的方法[3]，师编写程序[3]，实现单片机控制数码管显示系统的设计[3]。

（二）矩阵式按键控制LED显示系统

AVR单片机的工作原理[1]，嵌入式系统实际开发过程[2]，矩阵式按键输入控制信号[3]、通过单片机控制LED显示的过程[3]。单片机定时/计数器的工作原理及使用[3]，汇编程序的下载及固化的过程[3]，（三）汉字显示系统设计

了解AVR单片机的工作原理[1]，液晶驱动芯片的工作原理[1]，嵌入式系统实际开发过程[2]，单片机控制液晶显示模块的方法[3]，编写程序，单片机控制汉字显示系统的设计[3]。

（四）交通灯控制

AVR单片机的工作原理，嵌入式系统实际开发过程[2]，ARM7核的LPC2106的管脚功能和特点[1]，I/O控制寄存器的设置方法[3]；ARM7应用系统编程开发方法[3]，能用C语言编写应用程

序[3]； ADS1.2软件的使用以及PROTEUS仿真调试的方法[3]；

（五）交通灯设计

ARM芯片[1]； ARM芯片各个引脚的功能[2]，工作方式[2]，计数/定时[2]，I/O口[2]，中断[2]；利用ARM芯片模拟实现交通灯控制[3]。，工作方式，计数/定时，I/O口，中断等相关原理，通过软硬件设计实现利用ARM芯片完成交通灯的模拟控制[3]

（六）温度采集系统

ARM芯片各个引脚功能[1]，工作方式[1]，计数/定时[1]，I/O口[1]，中断[1]。通过软硬件设计实现利用ARM芯片对周围环境温度信号的采集及显示[3] 其他课题见附录：

四、考核方式及要求

1．考核方式：考查；

2．考核方法：平时考勤+设计报告+ 设计答辩； 3．成绩评定：

平时成绩：应根据学习纪律、出勤、等方面综合评定，占10%；

设计报告：根据学生设计报告各部分的完整性和优劣情况评定，占70%； 设计答辩：应根据答辩结果评定，占20%.按优、良、中、及格、不及格五级分制记分。设计报告内容：

1.封面；2.摘要；3.目录；4.总体方案设计分析 ；5.软件框图及程序设计（汇编语言源程序必须加注释说明）；6.硬件原理图设计（最好使用电子设计CAD软件绘制）；7.设计总结和心得体会。

五、实验教材（指导书）及参考书（资料）

1.王田苗，《嵌入式系统设计与实例开发》，清华大学出版社 2.马忠梅，《ARM嵌入式微处理器体系结构》，北航出版社 3.陈章龙，《嵌入式技术与系统-Intel XScale 结构与开发》，北航出版社

第五篇：微处理器系统结构与嵌入式系统教学大纲

《微处理器系统原理及嵌入式系统设计》课程教学大纲

课程编号：20082008 学 时 数：80

适用专业：通信工程、网络工程、信息工程 学 分 数：5

开课学期：第5 学期

先修课程：数字逻辑设计及应用、软件设计基础、C语言 执 笔 者：阎波

编写日期：2009.12

审核人（教学副院长）：

一、课程性质和目标

授课对象：本科生 课程类别：学科基础课 教学目标：

随着计算机技术、集成电路设计技术和半导体工艺技术的不断提高，计算机领域进入后PC时代，微处理器的应用几乎无处不在；而以应用为中心、软硬件可剪裁的专用计算机系统产品（也即嵌入式系统产品）也已成为我国信息产业新的市场增长点。嵌入式计算机系统设计技术已成为通信、雷达、自控、微电子等研究应用领域的合格工程师应掌握的基本技术和技能。本课程根据高年级本科人才培养、新技术发展与应用的需求而开设，是工科电工电子类非计算机专业的重要专业基础课程，面向全校各专业本科生授课。

本课程在加强计算机组成原理与系统结构知识的基础上，选用ARM作为核心芯片，并引入先进的EDA/AISC技术讲解了嵌入式系统的设计技术。通过本课程的学习，使学生建立较全面的计算机基础知识架构，并掌握嵌入式计算机系统原理及接口技术的硬/软件设计核心技术，培养学生嵌入式计算机系统设计开发领域分析问题和解决问题的初步能力，着眼对学生综合能力、特别是创新能力的培养，能够最大限度地激发学生的学习热情和探索未知的兴趣，从而有效提高学生的工程素质。

二、课程内容安排和要求

（一）教学内容、要求及教学方法

本课程的主要内容包括微处理器系统结构和嵌入式系统设计技术两大部分，其中重点为微处理器系统结构相关的基础知识，难点为嵌入式系统设计的核心技术。详细教学内容及要求安排如下：

1.微处理器系统概述（6学时）（课件chap0、chap12）

 理解本课程的研究内容及定位；

 理解嵌入式计算机系统与通用计算机系统的异同；（教材chap1） 理解现代计算机系统的层次结构；（教材chap1）

 掌握计算机体系结构（指令集、存储器读写、I/O控制方式）和计算机组成原理（CPU结构、存储器组织、总线及接口）涉及的不同领域及其相互之间的关系；（教材chap1） 掌握冯·诺依曼体系结构的特征，以及计算机的基本工作原理与工作流程；（教材chap2） 掌握现代计算机系统的性能基本评测技术和指标；（教材chap1） 理解现代计算机体系结构与组成技术的发展趋势；（教材chap2） 了解微电子技术的发展及其对计算机设计技术的影响；（教材chap1）2.微处理器体系结构（8学时）（课件chap3）

 掌握CPU基本功能及内部结构（体系结构）；（教材chap3）

 掌握CPU基本硬件（控制单元、数据通路）设计技术（组成原理）；（教材chap2、chap3）

 掌握指令系统的基本设计要素，包括指令功能、指令格式及寻址方式的确定；（教材chap2、chap3）

 理解现代计算机系统中CPU体系及组织结构的改进，理解随机逻辑、微码、流水线、超标量等不同微处理器的设计特点；（教材chap3） 理解CISC与RISC结构的差异；（教材chap3） 理解流水线的工作原理及冲突；（教材chap3）

 理解微处理器系统硬件与软件两者之间的相互影响；（教材chap3）

3.存储系统（8学时）（课件chap24-Mem）

 掌握现代计算机系统中存储器的分层体系结构（教材chap2）及地址映射技术（教材chap4）；

 掌握存储器的基本存取原理，包括存储单元工作原理、编址技术及存放技术等；（教材chap2）

 理解采用不同读写机制的存储技术的特点，如LIFO、FIFO、多端口等；（教材chap2） 理解存储器（芯片）的主要性能指标；（教材chap4） 掌握主存储器扩展设计技术；（教材chap4）

 了解现代计算机系统常用的存储技术及存储产品；（教材chap2）4.总线与接口（14学时）（课件chap24-Mem）

 掌握总线的组织形式及关键要素（带宽、时序、仲裁）；（教材chap2） 掌握串行通信（总线）的基本特性；（教材chap2）

 掌握输入/输出系统基本控制方式的特点及适用条件；（教材chap2）

 掌握接口电路的基本结构及地址映射、地址译码、总线隔离等关键设计技术；（教材chap4）

 掌握无条件、查询及中断控制接口的硬件及驱动设计方法；（教材chap4）

 理解串行接口、定时/计数接口、A/D/A接口、DMA接口及可编程通用接口的结构特点及设计要点；（教材chap4）

 理解现代计算机系统中输入/输出系统的体系及组织结构的改进；（教材chap2） 了解现代计算机系统常用的片上、片外总线标准； 5.ARM微处理器体系结构（8学时）（课件chap5）

 掌握ARM内核的体系结构及其所支持的各种编程模型、运行模式及工作状态；（教材chap5）

 掌握ARM常用寻址方式及指令子集的使用；（教材chap5） 掌握ARM内核对异常和中断的处理方式；（教材chap5） 理解ARM内核支持的存储技术和输入/输出技术；

 理解ARM内核与ARM微处理器芯片的关系；（教材chap5） 了解各系列ARM处理器的发展及结构特点；（教材chap7）6.ARM程序设计技术（6学时）（课件chap6）

 掌握ARM常用的伪指令子集和汇编语句格式；（教材chap6） 理解ARM工程的特点及程序框架；（教材chap6） 掌握ARM汇编与C/C++混合语言编程方法；（教材chap6） 理解汇编程序结构及汇编语言编程技术的特点；（教材chap6）

7.基于ARM嵌入式系统硬件设计技术（6学时）（课件chap7）

 掌握ARM处理器的最小硬件系统的设计方法；（教材chap7） 理解基于ARM处理器的存储器接口设计及应用技术；  理解基于ARM处理器的人机交互接口设计及应用技术；  理解基于ARM处理器的串行通信接口设计及应用技术；  理解基于ARM处理器的A/D及D/A接口设计及应用技术； 8.基于ARM的嵌入式系统软件设计技术（6学时）（课件chap8）

 理解嵌入式软件系统的结构及功能；（教材chap8） 理解系统引导加载（bootload）技术；（教材chap8）

 理解嵌入式操作系统（Linux）的任务、性能指标及内核移植技术（教材chap8）；  理解嵌入式操作系统下的驱动开发技术；（教材chap8） 了解嵌入式计算机系统的设计、测试及应用特点；（教材chap8）注：包括补充实验教学课件2学时，但需放在实验前讲； 9.基于ARM微处理器核的SOC设计（2学时）

 理解SOC的典型结构和基本设计方法；

 理解基于ARM（AMBA总线）的SOC的系统设计方法。

（二）自学内容和要求

学生应根据自身情况先期或同步自学补充以下知识：

 计算机系统结构与组成原理  嵌入式操作系统设计技术  嵌入式操作系统下的驱动开发技术  ASIC设计技术

（三）实践性教学环节和要求

本课程包含16学时实践（实验、课程设计等）课程，要求学生掌握微处理器系统结构、嵌入式系统设计的基本实验技能、测量仪器仪表使用方法，掌握基本的ARM嵌入式系统设计理论，掌握常用的通讯接口、音频接口以及显示/触摸屏等人机接口的设计实现理论与技能。

1.学习使用嵌入式系统开发仿真平台，建立基于ARM的嵌入式Linux开发环境（2学时）2.设计及仿真（选做部分），并撰写实验报告（6学时）

 ARM平台下多线程应用程序设计；  基于ARM的模块方式驱动程序设计；  SCI/SPI串行通信；  以太网通信；

 LCD驱动开发及应用；  触摸屏驱动开发及应用；

 SD卡读写驱动开发及文件系统设计；  AC97音频接口驱动开发及应用；  USB OTG接口驱动开发及应用； 3.课程设计，完成设计报告（课外）

 简单RISC微处理器设计  简单嵌入式操作系统设计  嵌入式最小硬件系统设计

三、考核方式

本课程建议考核方式：平时（10%）+实验（15%）+期中（15%）+期末（60%）（英才班：平时30%+实验20%+期末50%）

四、建议教材及参考资料

1.建议教材：

 微处理器系统结构及嵌入式系统设计，李广军等，电子工业出版社，2009.8 2.参考资料

 系统体系结构（第5版），Stephen D.Burd著，郭新房等译，清华大学出版社，2007  计算机系统结构，张晨曦、王志英等，高等教育出版社，2008  现代计算机组成原理，潘松，潘明编著，科学出版社，2007

 计算机组织与体系结构-性能设计（第七版），William Stallings著，张昆藏等译，清华大学出版社，2006  ARM体系结构与编程，杜春雷编著，清华大学出版社，2007

 ARM体系结构及其嵌入式处理器，任哲等，北京航空航天大学出版社，2007  ARM926EJ-S Technical Reference Manual DDI0198D.ARM, January, 2004. ARM920T Technical Reference Manual(Rev 1).ARM, April, 2001.3.推荐网站

 http://www.xiexiebang.com  http://www.xiexiebang.com  http://www.xiexiebang.com  http://www.xiexiebang.com