嵌入式外围设备

嵌入式系统课课程设计一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握嵌入式系统的基本概念、原理和应用，培养学生运用嵌入式系统解决实际问题的能力。

具体分为以下三个部分：1.知识目标：（1）了解嵌入式系统的基本概念、特点和分类；（2）掌握嵌入式处理器、外围设备及其接口技术；（3）熟悉嵌入式操作系统的基本原理和常用操作系统；（4）了解嵌入式系统的设计方法和开发流程。

2.技能目标：（1）能够使用嵌入式处理器和外围设备搭建简单的嵌入式系统；（2）能够编写嵌入式系统的基本程序，实现常见的功能；（3）具备嵌入式操作系统的基本编程能力；（4）能够运用嵌入式系统解决实际问题，开展创新设计。

3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对嵌入式系统的兴趣，激发学习热情；（2）培养学生团队合作精神，提高沟通与协作能力；（3）培养学生创新意识，培育勇于探索的精神；（4）培养学生责任感，强化安全意识。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.嵌入式系统概述：嵌入式系统的概念、特点、分类和应用领域；2.嵌入式处理器：嵌入式处理器的结构、工作原理和性能评估；3.嵌入式外围设备：存储器、输入输出接口、定时器等；4.嵌入式操作系统：嵌入式操作系统的原理、结构和常用操作系统；5.嵌入式系统设计方法：需求分析、系统架构设计、软件设计等；6.嵌入式系统开发流程：项目立项、系统设计、编程调试、测试等；7.嵌入式系统应用案例：常见嵌入式系统的应用案例分析。

三、教学方法本课程采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：通过讲解嵌入式系统的基本概念、原理和应用，使学生掌握相关知识；2.讨论法：学生针对嵌入式系统的某个主题进行讨论，提高学生的思考和表达能力；3.案例分析法：分析实际案例，使学生了解嵌入式系统在实际应用中的工作原理和设计方法；4.实验法：让学生动手搭建嵌入式系统，亲身体验嵌入式程序的编写和调试过程。

四、教学资源本课程的教学资源包括：1.教材：选用国内权威、实用的嵌入式系统教材；2.参考书：提供相关的嵌入式系统著作，供学生拓展阅读；3.多媒体资料：制作课件、教学视频等，丰富教学手段；4.实验设备：提供嵌入式系统实验平台，让学生动手实践。

课后题答案:第一章1.写出下列英文缩写的英文原文及中文含义。

RAM随机存储器 DRAM动态随机存储器 ROM只读存储器PROM可编程只读存储器 EPROM可插除可编程只读存储器 CANCAN总线RTOS实时操作系统 SOPC片上可编程系统 ICE硬件调试器 FI快速终端请求EEPROM电可插除可编程只读存储器 API应用程序接 DMA直接内存存取RISC精简指令集计算机 SPI串行万维指令 MMU存储管理单元UART异步接受发送装置 ARM先进RISC存储器 SWI软件终端指令2、什么是嵌入式系统？ P3嵌入式系统是用于检测、控制、辅助、操作机械设备的装置。

以应用为中心，一计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗等严格要求的专用计算机系统。

3、是比较嵌入式系统与通用PC的区别。

P3（1）嵌入式系统是专用的计算机系统，而PC是通用的计算机系统。

（2）技术要求不同，通用PC追求高速、海量的数据运算；嵌入式要求对象体系的智能化控制。

（3）发展方向不同，PC追求总线速度的不断提升，存储容量不断扩大；嵌入式追求特定对象系统的智能性，嵌入式，专用性。

4、嵌入式体统有哪些部分组成？简单说明各部分的功能与作用（1）硬件层是整个核心控制模块（由嵌入式微处理器、存储系统、通信模块、人机接口、其他I/O 接口以及电源组成），嵌入式系统的硬件层以嵌入式微处理器为核心，在嵌入式微处理器基础上增加电源电路、时钟电路、和存储器电路（RAM和ROM等），这就构成了一个嵌入式核心控制模块，操作系统和应用程序都可以固化在ROM中。

（2）中间层把系统软件与底层硬件部分隔离，使得系统的底层设备驱动程序与硬件无关。

一般包括硬件抽象层（Hardware Abstract Layer，HAL）和板级支持包（Board Support Package，BSP）。

（3）软件层由实时操作系统（Real Time Operating System，RTOS）、文件系统、图形用户接口（Graphical User Interfaces，GUI）、网络组件组成。

嵌入式系统设计大学教程习题与解答第1章嵌入式系统设计基本概念（绪论）1、嵌入式系统的定义是什么？你是如何理解嵌入式系统的? （P3）答：嵌入式系统一般定义为以应用为中心、以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗和应用环境有特殊要求的专用计算机系统。

一个嵌入式系统就是一个硬件和软件的集合体，它包括硬件和软件两部分。

其中硬件包括嵌入式处理器/控制器/数字信号处理器（DSP）、存储器及外设器件、输入输出（I/O）端口、图形控制器等；软件部分包括操作系统软件（嵌入式操作系统）和应用程序（应用软件），由于应用领域不同，应用程序千差万别。

For personal use only in study and research; not for commercial use2、列出并说明嵌入式系统不同于其他计算机系统的主要特征。

（P3~P4）答：主要特征有：∙系统内核小：由于嵌入式系统一般是应用于小型电子装置，系统资源相对有限，所以内核较传统的操作系统要小得多。

∙For personal use only in study and research; not for commercialuse∙∙专用性强：嵌入式系统通常是面向特定任务的，个性化很强，其中软件系统和硬件的结合非常紧密，一般要针对硬件进行软件系统的移植。

∙运行环境差异大：嵌入式系统使用范围极为广泛，其运行环境差异很大。

∙可靠性要求高：嵌入式系统往往要长期在无人值守的环境下运行，甚至是常年运行，因此对可靠性的要求特别高。

∙For personal use only in study and research; not for commercial use∙∙系统精简和高实时性操作系统：∙具有固化在非易失性存储器中的代码：为了系统的初始化，几乎所有系统都要在非易失性存储器中存放部分代码（启动代码）。

为了提高执行速度和系统可靠性，大多数嵌入式系统常常把所有代码（或者其压缩代码）固化，存放在存储器芯片或处理器的内部存储器件中，而不使用外部存储介质。

《嵌入式系统导论》考试课复习资料一、选择题1．操作系统内核是指（）A.操作系统的调度部分B.操作系统的驱动C.操作系统的存储管理D.操作系统的核心部分4. SoC形成或产生的过程不包括以下哪个方面（）A. 单片集成系统的软硬件协同设计和验证，以实现系统功能为主要目的B. 逻辑面积计数的使用和产能占有比例的有效提高，即开发和研究IP核生成及复用技术C. 系统软件的建模与开发，即对IP核的配套D. 超深亚微米（VDSM），纳米集成电路的设计理论和计数，即与底层技术的结合5. VxWorks 操作系统是WindRiver公司推出的一种32位嵌入式实时操作系统，下面不是它优点的是（）A. VxWorks源码开源，用户的开发成本低。

B.简洁、紧凑、高效的内核。

C.支持多任务，实时性强。

D.较好的兼容性和对多种硬件环境的支持。

6.下面是PowerPC架构嵌入式微处理器的不是主要特点是（）A.独特的分支出来单元可以让指令预期效率大大提高。

B.超标量的设计。

C.适合大量向量运算，指针现行寻址的智能化算法。

D.可处理“字节非对齐”的数据存储。

7. 下列选项中，不是实时操作系统必须满足的条件是（）A.具有可抢占的内核B.中断可嵌套C.任务调度的公平性D.具有优先级翻转保护8. BSP作为一种嵌入式软件，他的主要特点是（）A：与硬件无关，与操作系统有关B：与硬件和操作系统都相关C：与硬件有关，与操作系统无关D：与操作系统和硬件都无关问答题1.什么叫嵌入式系统？2.画出嵌入式系统软件的层次结构。

3.画出嵌入式系统的结构6.根据你的理解，简述硬件设计的过程和软件设计的过程。

7.在嵌入式系统实现阶段，需要选择开发平台，通常开发平台的选择包括哪些内容？9.嵌入式系统产品开发中和完成开发后，为什么要进行测试？嵌入式系统的测试主要包括哪些内容？有哪些测试方法？一、选择题5．VHDL是（）A.硬件描述语言B.软件描述语言C.构件描述语言D.软件开发工具8．将系统启动代码读入内存是（）的主要职责A.内存管理；B. VFS；C.Boot Loader； D：虚拟内存9． CAN总线是指（）A.控制器局域网B.网络传输协议C.数据标准D.软硬件接口10．属于LCD三种显示方式的是（）A.投射型、反射型、透射型B.投射型、透反射型、透射型C.反射型、透射型、透反射型D.投射型、反射型、透反射型二、填空题2．ARM7TDMI与ARM720T的一个重要区别在于后者有______、______。

嵌入式系统中常见的外设接口与控制方法嵌入式系统是一种特殊类型的计算机系统，它被设计用于特定的应用领域，通常需要与外部设备进行交互。

外设接口是嵌入式系统与外部设备之间的物理连接通道，而控制方法则是嵌入式系统用于管理和控制外设的软件和算法。

在嵌入式系统中，常见的外设接口包括串行接口、并行接口、USB接口、以太网接口和无线接口等。

每种接口都具有不同的特点和应用场景。

串行接口是一种通过一个bit传输数据的接口，它使用单个传输线路来传输数据。

串行接口具有低功耗、简单和成本低等特点，在嵌入式系统中被广泛应用。

常见的串行接口标准包括RS-232、RS-485和I2C等。

RS-232是一种常见的标准，用于在计算机和外设之间传输数据。

RS-485接口适用于在长距离传输数据，常用于工业自动化系统。

I2C接口是一种简单的串行接口，广泛用于连接各种外设，如传感器和存储器等。

并行接口是一种同时传输多个bit的接口，它使用多个传输线路来传输数据。

并行接口具有高带宽和高速度的优势，适用于要求高速数据传输的应用。

常见的并行接口标准包括PCI、PCIe和ISA等。

PCI接口用于连接计算机和外部设备，广泛应用于桌面电脑和服务器等系统。

PCIe接口是一种新一代的高速扩展总线接口，用于连接图形卡和其他高性能设备。

ISA接口是一种老式的并行接口，现已不常见。

USB接口是一种通用的串行总线接口，它是嵌入式系统中最常见的接口之一。

USB接口具有热插拔、高带宽和灵活性等优势，广泛应用于各类外设。

USB接口分为多个版本，包括USB 1.0、USB 2.0和USB 3.0等。

USB 1.0接口适用于低速和全速设备，如键盘和鼠标等。

USB 2.0接口提供高速传输速度，可以连接数码相机和移动存储设备等。

USB 3.0接口是当前最新的USB标准，具有更高的传输速度和功率输出能力。

以太网接口是一种用于连接计算机网络的接口，它使用以太网协议传输数据。

以太网接口广泛应用于嵌入式系统中的网络通信功能，如网络交换机和路由器等。

嵌入式实验电子教案文档第一章：嵌入式系统概述1.1 嵌入式系统的定义与特点介绍嵌入式系统的概念解释嵌入式系统的特点，如实时性、功耗低、资源有限等1.2 嵌入式系统的应用领域列举常见的嵌入式系统应用领域，如家电、医疗、工业控制等1.3 嵌入式系统的发展趋势讨论嵌入式系统的发展趋势，如物联网、智能制造等第二章：嵌入式硬件基础2.1 嵌入式处理器介绍嵌入式处理器的基本概念讲解常见嵌入式处理器架构与选型2.2 嵌入式硬件平台介绍嵌入式硬件平台的基本组成分析嵌入式硬件平台的设计与选型原则2.3 嵌入式外围设备讲解嵌入式外围设备的作用与选型，如存储器、传感器等第三章：嵌入式软件基础3.1 嵌入式操作系统介绍嵌入式操作系统的概念与作用讲解常见嵌入式操作系统，如Linux、uc/OS、FreeRTOS等3.2 嵌入式软件开发工具介绍嵌入式软件开发工具的概念与作用讲解常见嵌入式软件开发工具的使用方法，如编译器、调试器等3.3 嵌入式软件设计方法讲解嵌入式软件设计方法与流程分析嵌入式软件的模块化设计、实时性要求等第四章：嵌入式系统设计与实践4.1 嵌入式系统设计流程讲解嵌入式系统设计的整个流程，包括需求分析、硬件选型等4.2 嵌入式系统实践项目提供一个具体的嵌入式系统实践项目案例分析项目的需求、设计方案、实现过程等4.3 嵌入式系统设计的注意事项讨论嵌入式系统设计中需要注意的问题，如安全性、稳定性等第五章：嵌入式系统的应用案例分析5.1 智能家居嵌入式系统应用案例分析智能家居嵌入式系统的需求、架构、实现方法等5.2 工业控制嵌入式系统应用案例分析工业控制嵌入式系统的需求、架构、实现方法等5.3 无人驾驶嵌入式系统应用案例分析无人驾驶嵌入式系统的需求、架构、实现方法等第六章：嵌入式系统编程语言6.1 嵌入式系统编程基础介绍嵌入式系统编程的基本概念讲解嵌入式系统编程的常用语言，如C、C++、汇编等6.2 嵌入式系统编程技巧讲解嵌入式系统编程的技巧与最佳实践分析如何提高嵌入式系统编程的效率和质量6.3 嵌入式系统编程实例提供几个简单的嵌入式系统编程实例引导学生通过实例掌握嵌入式系统编程的方法和技巧第七章：嵌入式系统调试与优化7.1 嵌入式系统调试方法介绍嵌入式系统调试的基本方法讲解嵌入式系统调试工具的使用，如逻辑分析仪、示波器等7.2 嵌入式系统性能优化讲解嵌入式系统性能优化的方法与策略分析如何提高嵌入式系统的运行效率和响应速度7.3 嵌入式系统调试与优化实例提供几个嵌入式系统调试与优化的实例引导学生通过实例掌握嵌入式系统调试与优化的方法和技巧第八章：嵌入式系统安全与防护8.1 嵌入式系统安全概述介绍嵌入式系统安全的概念与重要性讲解嵌入式系统安全的基本要求与挑战8.2 嵌入式系统安全防护技术讲解嵌入式系统安全防护的技术与方法分析如何防止嵌入式系统受到恶意攻击和非法访问8.3 嵌入式系统安全防护实例提供几个嵌入式系统安全防护的实例引导学生通过实例了解和掌握嵌入式系统安全防护的方法和技巧第九章：嵌入式系统项目管理与团队协作9.1 嵌入式系统项目管理概述介绍嵌入式系统项目管理的概念与重要性讲解嵌入式系统项目管理的基本流程与方法9.2 嵌入式系统项目团队协作讲解嵌入式系统项目团队协作的重要性与方法分析如何提高嵌入式系统项目团队的工作效率和协作质量9.3 嵌入式系统项目管理实例提供几个嵌入式系统项目管理与团队协作的实例引导学生通过实例了解和掌握嵌入式系统项目管理和团队协作的方法和技巧第十章：嵌入式系统发展趋势与未来挑战10.1 嵌入式系统发展趋势分析嵌入式系统的发展趋势，如物联网、大数据、等讲解新兴技术对嵌入式系统发展的影响和挑战10.2 嵌入式系统未来挑战讨论嵌入式系统在未来发展中所面临的挑战引导学生思考如何应对这些挑战，推动嵌入式系统的创新与发展10.3 嵌入式系统发展方向的思考引导学生思考嵌入式系统的未来发展方向鼓励学生积极参与嵌入式系统的研究与创新，为嵌入式系统的发展贡献力量重点和难点解析重点环节1：嵌入式系统的基本概念与特点嵌入式系统是一类专用的计算机系统，它集成了硬件和软件，用于完成特定的任务。