嵌入式技术概论

《嵌入式系统应用》课程标准一、课程概要二、课程定位本课程是电子信息工程技术专业的一门核心必修课，是培养学生专业技能的重要组成部分。

在人才培养方案中，本课程支撑学生熟悉嵌入式系统开发的基本理论和工作原理，基本掌握嵌入式应用系统的设计方法，具有初步的嵌入式产品的维护、设计和开发能力，能够利用 Keil—MDK—ARM软件进行嵌入式微控制器的仿真和调试。

三、教学目标（一）知识目标1.了解嵌入式系统相关知识；2.掌握嵌入式C语言的编程特点；3.了解STM32标准外设库编程的特点；4.掌握STM32微控制器GPIO、定时器、PWM输出、中断、串口、AD转换器、DMA控制器等外设的编程方法；5.掌握STM32微控制器驱动彩色LCD显示、WIFI模块以及与物联网云平台的连通方法。

6.通过以上学习初步掌握嵌入式应用系统的设计思路和设计方法。

（二）能力目标1.能设计嵌入式应用系统控制程序；2.能进行嵌入式系统的程序调试；3.具有初步的嵌入式电子产品设计能力；4.具有较强的思考、分析和解决问题的能力；（三）素质目标1.培养学生严谨、细致、规范的职业素质；2.培养学生团队协作、表达沟通能力；3.培养学生跟踪新技术、创新设计能力；4.培养技术标准意识、操作规范意识、服务质量意识等。

四、课程设计本课程以培养目标为起点，选取“帆板角度测量与控制装置”作为整个课程的项目载体，将课程内容分解成10个能力模块，每一个模块对应一个具体的实训项目，每一个实训项目分解成若干个知识技能点，形成了以模块化实训项目为骨架、以技能知识点为内容的实践导向结构化课程内容体系。

在教学设计方面，以项目为驱动，突出实践性、知识性、职业性，体现“教、学、做合一”的设计理念。

实训项目导向的结构化课程内容设计如图1所示。

图1 实践导向的结构化课程内容设计五、教学内容安排六、教学实施（一）教学团队本课程负责人由具备较高专业技术水平、教学经验丰富、教学特色鲜明、具有副高以上专业技术职务的教师担任，并建立职称、学历、年龄等结构合理的专兼结合的“双师型”教学团队，每40人的标准班配备1名任课教师。

29945嵌入式软件技术概论-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII高纲1450江苏省高等教育自学考试大纲29945 嵌入式软件技术概论南京航空航天大学编江苏省高等教育自学考试委员会办公室一、课程性质及其设置目的与要求（一）课程性质和特点《嵌入式软件技术概论》是高等教育自学考试计算机网络专业（独立本科段）考试计划规定必考的一门专业课。

通过本课程的学习，不仅使学生了解嵌入式计算机系统的基本概念和组织构成，并以ARM Cortex-M0+系列微处理器为基础掌握嵌入式计算机系统软件的开发方法，重点培养学生嵌入式计算机系统的软件开发能力。

（二）本课程的基本要求本课程共分为14章。

在对嵌入式计算机的学科基础、研究和应用领域以及ARM Cortex-M0+微处理器和KL25子系列微控制器进行简要介绍的基础上，重点阐述了如何基于KL25子系列微控制器开发一个相对完整的嵌入式系统的具体过程，以及嵌入式系统中所包含的基本接口及模块的编程方法，包括串行通信、中断、定时器、GPIO、FLASH、ADC、DAC、CMP、SPI、I2C、TSI、USB2.0、系统时钟及其它接口与模块。

通过对本书的学习，要求应考者对嵌入式计算机系统有一个全面和正确的了解。

具体应达到以下要求：1.了解嵌入式计算机系统的基本概念、发展过程、现状和发展趋势，嵌入式计算机系统的应用范畴，嵌入式计算机系统与通用计算机系统的区别与联系；2.理解并掌握嵌入式计算机系统的基本构成和基本原理；3.掌握基于KL25子系列微控制器的嵌入式计算机软件系统开发的方法以及对嵌入式计算机系统各基本接口及模块的开发编程方法。

（三）本课程与相关课程的联系嵌入式软件技术概论是一门综合性和应用性都比较强的课程，其内容涉及计算机相关专业的大部分专业课程，学习者需要具有一定的数字电路及编程基础，也要对计算机的一般组成有所了解。

嵌入式系统基础复习题第1章嵌入式系统概论1、什么是嵌入式系统？嵌入到对象体系中的专用计算机应用系统。

2、嵌入式系统的3个基本特点？嵌入性、专用性、计算机3、什么是嵌入式处理器，嵌入式处理器可以分为几大类？嵌入式处理器是为了完成特殊的应用而设计的特殊目的的处理器。

分为嵌入式微处理器、嵌入式微控制器、嵌入式DSP处理器、嵌入式片上系统（SOC）。

4、什么是嵌入式操作系统和？有何特点？列出常见的几种嵌入式操作系统及特点。

5、试比较说明JA TG工具和ISP工具的异同点？6、从硬件系统来看，嵌入式系统由哪几部分组成？画出简图。

第2章ARM7体系结构1、什么是RISC指令系统？什么是CISC指令系统？RISC是精简指令集计算机的缩写。

CISC是复杂指令集计算机的缩写。

2、ARM与ARM公司有什么区别？举出2个以上的ARM公司当前应用比较多的ARM处理器核？ARM7系列、ARM9系列、ARM10系列、ARM11系列、intel的Xscale系列和MPCore系列。

3、ARM7TDMI中的T、D、S、I分别表示什么含义？T：支持高密度16位的Thumb指令集D：支持片上调试S：ARM7TDMI 的可综合（synthesizable）版本（软核）I：支持EmbededICE观察硬件M：支持64位乘法4、ARM7TDMI处理器采用什么样的体系结构，其可寻址地址空间多大？ARM处理器使用冯.诺依曼结构使用单个平面的232个8位字节地址空间。

地址空间可以看作是包含230个32位字，或231个16位半字。

5、ARM7TDMI与ARM9处理器采用几级流水线处理，使用何种存储器编址方式？ARM7TDMI处理器采用三级流水线。

ARM处理器将存储器看做是一个从0开始的线性递增的字节集合。

6、ARM处理器有几种模式和ARM处理器状态有什么区别？各种工作模式下分别有什么特点?R M处理器模式指用户模式、快中断模式、中断模式、管理模式、中止模式、未定义模式和系统模式。

第一章．概论随着社会生产力的发展，人民生活水平的提高，作为快捷而便利的交通工具，出租车越来越受到人民的喜爱.出租车计价器是出租车上重要的电子产品，用于路程的计量和价格的计算。

其精确度和准确度直接影响到广大乘客的利益。

研究和设计计价器，提高其产品的精准度，越来越受到广泛的关注。

本次设计适用于计价标准不同的出租车上使用，单价，起步价，起步公里均可调整。

由于设计时是根据特定的车辆进行的，所以在使用时需要对相应的参数进行适当的更改，使用方便，不仅可以显示价格还可以显示里程数。

本设计使用V erilog HDL语言编写，Verilog HDL是一种硬件描述语言（HDL:Hardware Discription Language），是一种以文本形式来描述数字系统硬件的结构和行为的语言，用它可以表示逻辑电路图、逻辑表达式，还可以表示数字逻辑系统所完成的逻辑功能。

V erilog HDL和VHDL 是目前世界上最流行的两种硬件描述语言，都是在20世纪80年代中期开发出来的。

前者由Gateway Design Automation公司（该公司于1989年被Cadence公司收购）开发。

两种HDL均为IEEE标准。

并通过Quartus 仿真。

Altera Quartus II 设计软件是业界唯一提供FPGA和固定功能HardCopy器件统一设计流程的设计工具。

工程师使用同样的低价位工具对Stratix FPGA进行功能验证和原型设计，又可以设计HardCopy Stratix 器件用于批量成品。

系统设计者现在能够用Quartus II软件评估HardCopy Stratix器件的性能和功耗，相应地进行最大吞吐量设计。

并用sopc进行硬件调试。

System-on-a-Programmable-Chip，即可编程片上系统。

用可编程逻辑技术把整个系统放到一块硅片上，称作SOPC。

第二章．分模块设计2.1．总体结构设计设计可分为四个模块（speed，taxicount，hex-to-dec，ymq8421-display），其中speed模块的功能是根据速度输入产生脉冲，每行前行100米产生一个脉冲。

2024年全国计算机等级考试四级大纲全国计算机等级考试（National Computer Rank Examination，简称NCRE）是经原国家教育委员会（现教育部）批准，由教育部考试中心主办，面向社会，用于考查应试人员计算机应用知识与技能的全国性计算机水平考试体系。

其中，四级是 NCRE 考试的最高级别，对考生的计算机专业知识和综合应用能力有较高的要求。

以下是 2024 年全国计算机等级考试四级大纲的详细内容。

一、考试科目2024 年全国计算机等级考试四级共设五个科目：1、数据库工程师2、信息安全工程师3、嵌入式系统开发工程师4、移动互联网应用开发工程师5、云计算工程师考生可以根据自己的兴趣和专业背景选择其中一个科目报考。

二、考试形式四级考试采用无纸化考试形式，考试时长为 90 分钟。

三、考试内容（一）数据库工程师1、数据库应用系统分析及规划（1）掌握系统需求分析和规划的方法，能够进行数据库应用系统的需求分析和规划。

（2）了解数据库应用系统的设计流程和方法，能够进行数据库应用系统的总体设计。

2、数据库设计及实现（1）熟练掌握数据库设计的方法和技术，能够进行数据库的概念设计、逻辑设计和物理设计。

（2）掌握数据库实现的技术，包括数据库的创建、数据加载、存储过程和触发器的编写等。

3、数据库存储技术（1）了解数据库存储结构和存储方式，能够进行数据库存储的优化。

（2）掌握数据库备份和恢复的技术，能够制定合理的备份和恢复策略。

4、数据库运行与管理（1）掌握数据库性能优化的方法和技术，能够对数据库进行性能调优。

（2）熟悉数据库的安全管理机制，能够进行数据库的用户管理、权限管理和安全审计。

5、数据库新技术（1）了解数据库领域的新技术和发展趋势，如大数据、数据仓库、NoSQL 数据库等。

（2）能够将新技术应用到数据库应用系统的设计和开发中。

（二）信息安全工程师1、信息安全基础（1）了解信息安全的基本概念、原理和技术，包括密码学、网络安全、操作系统安全等。

第一章嵌入式系统概论1.嵌入式系统的定义是什么？答：以应用为中心，以计算机技术为基础，硬件、软件可裁剪，功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。

2.简述嵌入式系统的主要特点。

答：（1）功耗低、体积小、具有专用性（2）实时性强、系统内核小（3）创新性和高可靠性（4）高效率的设计（5）需要开发环境和调试工具3. 嵌入式系统一般可以应用到那些领域？答：嵌入式系统可以应用在工业控制、交通管理、信息家电、家庭智能管理系统、网络及电子商务、环境监测和机器人等方面。

4. 简述嵌入式系统的发展趋势答：（1）嵌入式应用的开发需要强大的开发工具和操作系统的支持（2）连网成为必然趋势（3）精简系统内核、算法，设备实现小尺寸、微功耗和低成本（4）提供精巧的多媒体人机界面（5）嵌入式软件开发走向标准化5.嵌入式系统基本架构主要包括那几部分？答：嵌入式系统的组织架构是由嵌入式处理器、存储器等硬件、嵌入式系统软件和嵌入式应用软件组成。

嵌入式系统一般由硬件系统和软件系统两大部分组成，其中，硬件系统包括嵌入式处理器、存储器、I/O系统和配置必要的外围接口部件；软件系统包括操作系统和应用软件。

6.嵌入式操作系统按实时性分为几种类型，各自特点是什么？答：（1）具有强实时特点的嵌入式操作系统。

（2）具有弱实时特点的嵌入式操作系统。

（3）没有实时特点的嵌入式操作系统。

第二章嵌入式系统的基础知识1.嵌入式系统体系结构有哪两种基本形式？各自特点是什么？答：冯诺依曼体系和哈佛体系。

冯诺依曼体系结构的特点之一是系统内部的数据与指令都存储在同一存储器中，其二是典型指令的执行周期包含取指令TF，指令译码TD，执行指令TE，存储TS四部分，目前应用的低端嵌入式处理器。

哈佛体系结构的特点是程序存储器与数据存储器分开，提供了较大的数据存储器带宽，适用于数据信号处理及高速数据处理的计算机。

2.在嵌入式系统中采用了哪些先进技术？答：（1）流水线技术（2）超标量执行（3）总线和总线桥3.简述基于ARM架构的总线形式答：ARM架构总线具有支持32位数据传输和32位寻址的能力，通过先进微控制器总线架构AMBA支持将CPU、存储器和外围都制作在同一个系统板中。