嵌入式系统设计与实现试验教学大纲专业方向课

第一篇：嵌入式系统设计与实现试验教学大纲专业方向课

《微型计算机系统与接口技术》实验教学大纲

计算机科学与技术专业（专业基础课）第七学期

一、嵌入式系统教学实验平台配置 1．平台的硬件配置

MICETEK EV44B0II是一个适用于手持设备和一般应用的S3C44B0X处理器的教学开发平台。它包括采用ARM7TDMI的S3C44B0X处理器、8位LCD连接器和触摸屏接口、10MHz外部时钟、1M×16位的FLASH、4M×16位的SDRAM，2个RS232串行口、一个JTAG接口、1个并行调试接口、1个RTC、1个I²C E²PROM、1个10/100MB网络接口、1个USB接口、1个具有扬声器和麦克的音频接口、一位8段码显示器、1个4×4键盘、特殊功能引脚和总线扩展接口。2． 软件开发环境

操作系统和图形界面API采用开源的μCLinux和MicroWindows（GUI）等。开发工具采用上海祥佑数码公司提供的LinuxView软件。它是在WINDOWS环境下用于嵌入式Linux内核调试和应用程序调试的集成开发环境。试和调试硬件和BSP。

二、实验目的

《嵌入式系统设计与实现（实验课）》的实验内容分为2个层次。基本部分目的是让学生了解（认识）嵌入式软件和硬件的一般开发环境与流程；让学生熟悉实验开发工具；掌握实验开发工具的操作方法及使用，熟悉软件编程环境，根据《实验指导书》的内容进行基本的嵌入式程序开发。综合应用部分目的是让学生综合运用前面所学到的知识，按照指定的题目，自行设计开发嵌入式应用程序。

三、基本型和研究性实验

（一）基本实验

实验一

Hitools for uClinux开发环境 1． 实验目的及意义：

熟悉Hitools for uClinux开发环境，学会JEDI仿真器的使用。了解使用Hitools for uClinux进行uClinux开发的基本过程。2．实验要求：

必修

3．实验步骤：

（1）安装 Hitool for ARM supporting uClinux

（2）建立开发环境

（3）配置内核和必要的应用程序

（4）编译内核和根文件系统

（5）调试内核

4．试验类型：

设计

5．需开实验组数：

30组

6．消耗材料金额

实验二

44B0 初始化 1． 实验目的及意义：

完成S3C44B0的初试化配置，顺利进入C程序。2．实验要求：

必修

3．实验步骤：

（1）连接EV44B0-II 和PC（JTAG或并口，），超级终端也可连上。

（2）运行Hitool for ARM, 建立项目并加入四个源文件，编译。

（3）加载目标文件，运行。

4．试验类型：

设计

5．需开实验组数：

30组

6．消耗材料金额

实验三

JTAG调试和MDB调试 1． 实验目的及意义：

学会使用 Hitools for uClinux进行系统级调试和任务级调试。2．实验要求：

必修

3．实验步骤：

（1）创建一个新工程，添加源文件hello.c，编译。（2）使用JTAG调试应用。

（3）使用MDB 调试应用程序。

4．试验类型：

设计

5．需开实验组数：

30组 6．消耗材料金额

实验四

Timer调试 1． 实验目的及意义：

用中断方式，定时改变8-SEG的某段的显示时间。2．实验要求：

必修

3．实验步骤：

（1）连接EV44B0-II 和PC（JTAG或并口，），超级终端也可连上。（2）运行Hitool for ARM, 建立项目并加入四个源文件，编译。（3）加载目标文件，运行。

4．试验类型：

设计

5．需开实验组数：

30组

6．消耗材料金额

实验五

FLASH操作调试 1． 实验目的及意义：

熟悉Flash的基本操作方法，完成对BOOT Flash的擦除及烧入。2．实验要求：

必修

3．实验步骤：

（1）连接EV44B0-II 和PC（JTAG或并口），超级终端和EV44B0-II的UART0 相连。

（2）运行Hitool for ARM, 建立项目并加入四个源文件，编译。（3）把要烧入的文件下载到SDRAM（注意不要和你所建项目的地址重合）。

（4）加载目标文件，运行。

4．试验类型：

设计

5．需开实验组数：

30组

6．消耗材料金额

实验六

Keyboard调试 1． 实验目的及意义： 利用其I/O口和外部中断，构成一个键盘扫描电路。2．实验要求：

必修

3．实验步骤：

（1）连接EV44B0-II 和PC（JTAG或并口，），超级终端也可连上。（2）运行Hitool for ARM, 建立项目并加入四个源文件，编译。（3）加载目标文件，运行。

4．试验类型：

设计

5．需开实验组数：

30组

6．消耗材料金额

实验七

UART调试 1． 实验目的及意义：

用中断和BDMA方式，在UART0输出一串字符，然后把在键盘上键入的在超级终端上显示出来。2．实验要求：

必修

3．实验步骤：

（1）连接EV44B0-II 和PC（JTAG或并口，），超级终端也可连上。（2）运行Hitool for ARM, 建立项目并加入四个源文件，编译。（3）加载目标文件，运行。

4．试验类型：

设计

5．需开实验组数：

30组

6．消耗材料金额

实验八

RTC & WDT调试 1． 实验目的及意义：

用RTC功能，在超级终端和LCD上显示小时，分，秒，就象一个时钟，还结合WDT的RESET功能，当在超级终端键入一时，系统重启。2．实验要求：

必修

3．实验步骤：

（1）连接EV44B0-II 和PC（JTAG或并口）,依附录连接超级终端和UART0。（2）运行Hitool for ARM, 建立项目并加入五个源文件，编译。

（3）加载目标文件，运行，在超级终端上会要求依次输入年，月，日，星期，小时，分和秒。然后在超级终端显示全部，并在LCD显示小时，分和秒，并实时更新。（4）在PC键盘摁“1”，评估板进入WDT测试，在超级终端上显示0~10，然后在2秒种后重起。

4．试验类型：

设计

5．需开实验组数：

30组

6．消耗材料金额

实验九

ADC & TOUCH PANEL调试 1． 实验目的及意义：

利用S3C44B0的I/O和ADC，做一个触摸屏的实验。2．实验要求：

必修

3．实验步骤：

（1）连接EV44B0-II 和PC（JTAG或并口，），超级终端也可连上。（2）运行Hitool for ARM, 建立项目并加入四个源文件，编译。（3）加载目标文件，运行。

4．试验类型：

设计

5．需开实验组数：

30组

6．消耗材料金额

实验十

LCD调试 1． 实验目的及意义：

EV44B0-II现配有160*240的黑白的显示屏，本实验就是在其上面显示一个160*240的图片出来，是4bit单扫描的。2．实验要求：

必修

3．实验步骤：

（1）连接EV44B0-II 和PC（JTAG或并口，），超级终端也可连上。（2）运行Hitool for ARM, 建立项目并加入四个源文件，编译。（3）加载目标文件，运行。

4．试验类型：

设计

5．需开实验组数：

30组

6．消耗材料金额

实验十一

IIS调试 1． 实验目的及意义：

EV44B0-II利用IIS接口和PHILIPS的UDA1341TS，完成音频的线路，并结合S3C44B0的BDMA，实现声音的录放。2．实验要求：

必修

3．实验步骤：

（1）连接EV44B0-II 和PC（JTAG或并口），超级终端和EV44B0-II的UART0相连。

（2）运行Hitool for ARM, 建立项目并加入四个源文件，编译。（3）加载目标文件，运行，在超级终端会依次提示。

4．试验类型：

设计

5．需开实验组数：

30组

6．消耗材料金额

实验十二

uClinux下串口设备的使用 1． 实验目的及意义：

学习在uClinux系统中使用串口设备，通过读写该设备对应的设备文件与其他设备通信；同时了解uClinux系统中设备文件与设备驱动程序的关系，以及系统读写调用与驱动程序读写函数的关系。2．实验要求：

必修

3．实验步骤：

（1）将44b0上的uClinux系统启动，在超级终端上运行。

（2）按照MDB的起动步骤，使Hitool For uCinux ARM在MDB方式下调试。（3）用另一条串口线将44b0评估板的com2与计算机的com2连接。新建一超级终端。（4）启动Hitool For uClinux ARM 将编译好的elf文件down下去。

（5）运行程序。

4．试验类型：

设计

5．需开实验组数：

30组

6．消耗材料金额

（二）综合应用实验 实验一

USB调试 1． 实验目的及意义：

利用EV44B0-II上的USB的线路，进行基本的操作，以此来熟悉USB和S3C44BO。2．实验要求：

必修

3．实验步骤：

（1）连接EV44B0-II 和PC（JTAG或并口，），超级终端和EV44B0的UART0相连（见附录）。

（2）运行Hitool for ARM, 建立项目并加入四个源文件，编译。（3）加载目标文件，运行，在超级终端出现下图。

4．试验类型：

设计

5．需开实验组数：

30组

6．消耗材料金额

实验二

ETHERNET调试 1． 实验目的及意义：

利用EV44B0-II上的乙太网的线路，进行基本的操作，以此来熟悉以太网和S3C44BO。2．实验要求：

必修

3．实验步骤：

（1）连接EV44B0-II 和PC（JTAG或并口，），超级终端和EV44B0的UART0相连（见附录）。

（2）运行Hitool for ARM, 建立项目并加入四个源文件，编译。（3）加载目标文件，运行，在超级终端出现下图。

4．试验类型：

设计

5．需开实验组数：

30组

6．消耗材料金额

实验三

TCP/IP网络 1． 实验目的及意义：

熟悉uClinux环境下TCP/IP协议栈的使用，学习如何实现TCP/IP操作，编写CS（client－server）结构的程序，掌握uClinux下TCP/IP编程，学会在Hitools for uClinux环境下使用MDB调试TCP/IP程序。2．实验要求：

必修

3．实验步骤：

（1）编译好一个带MDB的uClinux内核，将linux_bootrom.bin通过Hitools烧录到评估板。（2）查看系统的路由信息。

（3）在Hitools环境下创建一个新工程，添加nettime.c文件，编译。

（4）配置Hitools的调试协议为MDB，启动主机的Target Server。（5）启动服务端程序，选择Hitools菜单Project下的Init Debugger。（6）启动客户端程序，在超级终端中，进入目录/var/tmp ,键入./nettime –c 10.10.16.220 –o 8888 回车。

4．试验类型：

设计

5．需开实验组数：

30组

6．消耗材料金额

实验四

文件系统操作 1． 实验目的及意义：

熟悉uClinux环境下文件系统，了解uClinux中文件系统的体系结构，编写文件系统处理程序。知道如何添加文件系统到内核中。

2．实验要求：

必修

3．实验步骤：（1）编译好一个带MDB的uClinux内核，将linux_bootrom.bin通过Hitools烧录到评估板。（2）配置启动评估板，利用ifconfig命令配置以太网口，启动MDB。（3）在Hitools环境下创建一个新工程，添加fileop.c文件，编译，配置Hitools的调试协议为MDB，启动主机的Target Server。（4）下载程序，并指定参数/etc/test.tmp。（5）开始调试，观察console中的操作结果。（6）重复1－4，并指定参数为/tmp/test.tmp（7）开始调试，观察console中的操作结果。

4．试验类型：

设计

5．需开实验组数：

30组

6．消耗材料金额

实验五

uClinux下的web服务器 1． 实验目的及意义：

熟悉Web服务器的工作原理，了解uClinux环境下的Web技术，添加一个Web服务器到uClinux系统中。

2．实验要求：

必修

3．实验步骤：

（1）在按实验内容对程序进行修改后，重新编译uClinux内核，使用HITOOLS中的编程工具，将linux_bootrom.bin通过JEDI烧写到EV44B0II评估板。

（2）使用ifconfig命令，确认EV44B0II的IP地址。（3）运行boa-c /tmp/ &，启动web服务器。

（4）打开PC上的浏览器(如IE6或Netscape)输入EV44B0II的IP作为网址，例如http://192.168.1.125/，这时就可以看到要测试的网页内容。网页内容是/tmp/index.html文件。（5）在lamp number 文本框中，写入“1”，然后点击 “display”。（6）在浏览器上显示“Demo Web Page”。

4．试验类型：

设计

5．需开实验组数：

30组

6．消耗材料金额

实验六

uClinux下的声音设备的使用 1． 实验目的及意义：

了解S3C44B0提供的IIS总线接口的功能特性，熟悉IIS总线标准，熟悉WAV文件的格式和EV44B0II实验板声音部分的原理，最后通过一个实验程序了解uClinux下声音设备的使用。

2．实验要求：

必修

3．实验步骤：

（1）首先配置Hitool for ARM uClinux，使其以MDB方式调试。（2）运行Hitool。选择Project菜单下的New，新建一工程。（3）增加源文件到新建的sound工程。（4）对工程进行编译。

（5）将程序下载到实验版上进行调试。

（6）本例程序首先将同一目录下的Test.wav播放出来，然后进行3秒的录音。

4．试验类型：

设计

5．需开实验组数：

30组

6．消耗材料金额

实验七 uClinux下的LCD显示 1． 实验目的及意义：

了解LCD显示原理，学习S3C44B0的LCD控制器特性，熟悉LCD控制器与LCD驱动器的连接接口，了解uClinux下framebuffer显示驱动的使用。

2．实验要求：

必修

3．实验步骤：

（1）首先配置Hitool for ARM uClinux，使其以MDB方式调试。（2）运行Hitool。选择Project菜单下的New，新建一工程。（3）在workspace中我们可以看到一个名为lcd的Project已经建立。下面需要将源程序加入到source files中。鼠标右健点击source files文件夹，选择Add source Files。（4）对工程进行编译。

（5）将程序下载到实验版上进行调试。

4．试验类型：

设计

5．需开实验组数：

30组

6．消耗材料金额

第二篇：《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：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

第五篇：《嵌入式系统分析与设计》课程教学大纲

《嵌入式系统分析与设计》课程教学大纲

一、课程基本信息

中文名称：嵌入式系统分析与设计 英文名称：Embedded System Design 开课学院：计算机科学学院 学分：2 修读基础: 数字电路、微机原理、C语言 课程负责人：郑巧（副教授）主讲教师：郑巧（副教授）

二、课程目的任务

1.课程地位作用（课程在实现培养目标中的地位作用）

培养学生具有嵌入式系统的应用知识、嵌入式系统的分析能力和具有用RTOS构成嵌入式系统的应用能力。

2.课程主要内容（简述：主要内容、重点、难点等）

主要介绍嵌入式系统更广泛的概念、设计思想和其他技术，围绕32位ARM处理器和源码开放的Linux操作系统，讲述嵌入式系统的概念、软硬件组成、开发过程以及嵌入式Linux和基于Linux的应用程序开发方法。3.学生应达到的基本要求

通过本课程的学习，应掌握嵌入式系统软硬件设计的基本方法；理解嵌入式系统的概念和基本要素；运用所学的专业基础理论、基本技能和专业知识分析问题和解决工程设计问题的能力，具有调查研究，查阅技术文献、资料、手册，进行程序设计、电路图纸绘制及编写技术文件的基本能力。

三、教学内容与学时分配

（含各时段学生课外学习要求）

1、绪论（2学时）教学内容：

(1)嵌入式系统的概念(2)嵌入式微处理器(3)嵌入式操作系统(4)嵌入式系统的开发过程 教学要求：

(1)了解嵌入式系统的概念(2)了解嵌入式微处理器(3)理解嵌入式操作系统(4)理解嵌入式系统的开发过程

课程编码：S0812402 总学时：32 适用专业：计算机科学与技术学术硕士，计算机技术专业硕士

2、ARM体系结构（6学时）教学内容：(1)ARM体系结构(2)ARM编程模型(3)ARM基本寻址方式(4)ARM指令集(5)Thumb指令集

(6)ARM7TDMI、ARM9TDMI、ARM10E 处理器内核系列及指令执行分析 教学要求：

(1)理解ARM体系结构的特点(2)掌握ARM编程模型(3)掌握ARM基本寻址方式(4)掌握ARM指令集(5)了解Thumb指令集

(6)

了解ARM7TDMI、ARM9TDMI、ARM10E 处理器内核系列及指令执行过程

3、嵌入式软件开发（8学时）教学内容：

(1)ARM汇编语言程序设计(2)ARM 和 Thumb 指令交互工作(3)异常及异常处理(4)ARM 编程

(5)嵌入式C语言程序开发(6)基于 ARM 的软件开发调试技术 教学要求：

(1)掌握ARM汇编语言程序设计

(2)理解ARM 和 Thumb 指令交互工作机制(3)掌握ARM的异常处理机制(4)掌握嵌入式C语言开发方法(5)掌握基于 ARM 的软件开发调试技术

4、嵌入式系统硬件开发（8学时）教学内容：

(1)最简的嵌入式系统

(2)电源、复位、时钟和JTAG接口(3)存储系统及初始化(4)嵌入式系统接口设计(5)系统硬件电路设计(6)启动代码设计

(7)程序固化与综合调试技术 教学要求：

(1)理解最简的嵌入式系统

(2)掌握电源、复位、时钟和JTAG接口电路(3)掌握存储系统及初始化方法(4)掌握常见接口设计方法(5)掌握启动代码设计

(6)理解程序固化与综合调试技术

5、嵌入式Linux操作系统（4学时）教学内容：

(1)Linux系统及其内核特征(2)Linux的内核管理(3)嵌入式Linux的引导过程(4)嵌入式Linux的实时化改造 教学要求：

(1)了解Linux系统及其内核特征(2)了解Linux的内核管理(3)了解嵌入式Linux的引导过程(4)掌握嵌入式Linux的实时化改造

6、嵌入式Linux应用程序开发（4学时）教学内容：

(1)开发环境的建立

(2)应用程序的开发与调试方法 教学要求：

(1)了解如何建立开发环境(2)掌握应用程序的开发与调试方法

四、考核方式与成绩评定

1.考核方式：（笔试、论文、口试等）论文

2.成绩评定办法：（平时成绩、期末考试成绩……等比例）平时成绩：应根据学习纪律、出勤、等方面综合评定，占20%；

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60%； 设计答辩：应根据答辩结果评定，占20%.五、教材及主要参考书目

1．周立功编，ARM嵌入式系统基础教程，北航出版社

2.嵌入式系统-采用公开源代码和StrongARM/XScale处理器，毛德操等编，浙江大学出版社，2003。

3.沈建华译，ARM嵌入式系统开发：软件设计与优化，北航出版社，2005（教材）4.《嵌入式系统开发与应用》，田泽编著，北京航空航天大学出版社，2005年1月 5.《ARM&Linux嵌入式系统教程》，马忠梅，北京航天航空大学出版社，2004年

六：其他需要说明的问题

大纲执笔人：郑巧

大纲审批机构：计算机科学学院教授委员会

2015年 8 月26日