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湖南工业大学课程设计资料袋电气与信息工程学院（系、部）2015－2016学年第1学期课程名称嵌入式系统指导教师欧阳洪波职称讲师学生姓名联想专业班级电子信息1203学号124017205XX题目Linux操作系统开发环境的构建、移植与使用成绩起止日期 2015年 12 月 14 日～ 2015年 12 月 27 日目录清单湖南工业大学课程设计任务书2015 —2016学年度第 1学期电气与信息工程学院（系、部）电子信息专业 1203 班级课程名称：嵌入式系统课程设计设计题目：Linux操作系统开发环境的构建、移植与使用完成期限： 2015年12月14日～ 2015年12月27日共2周指导教师（签字）： 2015年12月 06日系（教研室）主任（签字）： 2015年12月06日嵌入式系统课程设计说明书Linux操作系统开发环境的构建、移植与使用起止日期：2015年 12 月 14 日～ 2015年 12 月 27 日共2周学生姓名联想班级电子信息1203学号124017205XX成绩指导教师(签字)电气与信息工程学院2015年12月27日目录一、课程设计目的 (5)二、课程设计要求 (5)三、Linux 操作系统的安装及设置 (5)四、Linux 开发环境的构建及移植 (7)五、Linux 基本操作命令的使用 (14)六、课程设计收获和体会 (16)一、课程设计目的在学习和初步掌握ARM嵌入式系统的硬件结构与工作原理、ARM汇编程序设计语言、Linux操作系统等ARM嵌入式系统基础理论以及嵌入式系统设计与开发基本方法的基础上，进行Linux操作系统开发环境的构建、移植与使用等综合实践，为实际从事ARM+Linux嵌入式系统的设计与开发打下良好的基础。
二、课程设计要求进行Linux操作系统开发环境的构建、移植与使用等综合实践，具体任务为：（1）Linux操作系统的安装及设置：包括VMware的安装，Linux操作系统的安装及设置；（2）Linux开发环境的构建及移植：包括：交叉编译器的安装，U-BOOT的配置与编译，Linux内核的配置与编译；Busybox等实用工具的安装；GUI工具包QT 的安装等；（3）Linux基本操作命令的使用：各种Linux基本操作命令的使用。
ARM嵌入式系统基础与开发教程课程设计一、课程设计简介本课程设计旨在帮助学生全面了解ARM嵌入式系统的基本概念、架构和应用，掌握ARM嵌入式系统的开发方法和技术，提高学生在嵌入式系统开发方面的实际能力和解决问题的能力。
二、课程设计目标1.了解ARM嵌入式系统的基本概念和架构；2.掌握ARM芯片的应用和开发方法；3.熟悉ARM嵌入式系统的软件、硬件设计和开发流程；4.了解常用的ARM芯片和相应的开发工具；5.通过实际操作，掌握ARM嵌入式系统的开发技术。
三、课程设计内容1.ARM嵌入式系统基础知识–嵌入式系统概述–ARM处理器前置知识–ARM体系结构介绍–ARM开发环境2.ARM芯片应用和开发方法–ARM芯片应用场景–ARM开发板介绍–ARM芯片选型–ARM编程工具介绍及使用3.ARM嵌入式系统软件设计–嵌入式系统软件结构–嵌入式系统软件设计案例分析–ARM嵌入式系统开发流程–ARM编译器介绍4.ARM嵌入式系统硬件设计–嵌入式系统硬件架构–嵌入式系统硬件设计案例分析–ARM嵌入式系统硬件开发流程介绍–嵌入式系统测试方法–嵌入式系统调试技巧5.ARM嵌入式系统开发实战–ARM嵌入式系统板级支持包移植–基于ARM系统设计驱动程序–基于ARM系统实现应用程序–ARM嵌入式系统性能测试与分析四、教学模式本课程设计采用理论讲授和实践操作相结合的教学模式。
在理论讲授阶段，通过教师讲授、课件展示和案例分析等方式，向学生介绍ARM嵌入式系统的基本概念、架构和应用、开发方法和技术，同时注重实践教学，通过实际操作，让学生掌握开发技术和解决实际问题的能力。
在实践操作阶段，学生将采用个人或小组合作方式，进行实际的嵌入式系统开发和测试，完整地实现一个基于ARM嵌入式系统的应用方案。
五、课程设计评估方式本课程设计将采用多种评估方式，包括课堂作业、报告答辩、项目实践和期末考试等。
其中，课堂作业和报告答辩将重点考察学生对ARM嵌入式系统的理论掌握程度和实际应用能力；项目实践将对学生的综合实践操作水平和团队协作能力进行评估；期末考试将全面考察学生对ARM嵌入式系统的掌握程度和应用能力。
专业课程设计任务书学生姓名专业班级学号题目基于ARM微处理器的数码管驱动设计课题性质 A 课题来源 D 指导教师同组姓名主要内容1. 利用ARM微处理器实现数码管显示驱动；2. 能够显示0 1 2 3 4 5 6 7 8 9等数字，且循环显示；3. 通过按键改变循环显示速度。
任务要求1. 设计出具体电路，列出所用器件及布线图；2. 画出程序流程图，画出子程序或中断流程图；3. 说明系统工作原理，对系统进行调试；4. 写出课程设计报告。
参考文献1. 嵌入式系统有关教材；2. 电路设计手册；3. 其他资料。
审查意见指导教师签字：教研室主任签字：年月日基于ARM微处理器的数码管驱动设计一、设计要求1、利用ARM微处理器实现数码管显示驱动；2、能够显示0 1 2 3 4 5 6 7 8 9等数字，且循环显示；3、通过按键改变循环显示速度；二、设计方案本次试验选用的芯片为PXA270，使用的是PXA270集成试验箱。
基于Intel XScale架构的PXA270处理器，集成了存储单元控制器、时钟和电源控制器、DMA 控制器、LCD控制器、AC97控制器、I2S控制器、快速红外线通信 (FIR)控制器等外围控制器，可以实现丰富的外围接口功能。
其低电源运行模式以及动态电源管理技术可以有效的降低电源的功耗。
使用试验箱上的4X4的矩阵键盘作为输入，用来控制数码管显示的快慢速度，将需要输出的各个数码管状态从两个数码管中输出。
三、设计原理1、数码管结构七段数码管由8个发光二极管排列组成（包括小数点位）如下图所示：这8个独立的二极管通常被命名：a.b.c.d.e.f.g.h。
h表示小数点。
利用7段数码管能显示所有数字以及部分英文字母。
数码管有2种不同的形式：一种是8个发光二极管的阳极都连一起，成为共阳极8段数码管如图所示：共阳极8段数码管的8个发光二极管的正极一起接VCC，要控制数码管中的某一段亮，比如A段，只须要控制数码管的A脚为低电平就可以了，反之熄灭A段就控制A脚为高电平。
《嵌入式ARM教案》PPT课件第一章：嵌入式系统概述1.1 嵌入式系统的定义介绍嵌入式系统的概念、特点和应用领域强调嵌入式系统与传统计算机系统的区别1.2 嵌入式系统的发展回顾嵌入式系统的发展历程探讨未来嵌入式系统的发展趋势1.3 嵌入式系统的组成部分介绍嵌入式系统的硬件和软件组成解释嵌入式系统中的核心部件：中央处理器（CPU）第二章：ARM处理器简介2.1 ARM处理器的发展历程介绍ARM公司的成立和发展历程讲解ARM处理器的命名规则和版本更新2.2 ARM处理器的特点阐述ARM处理器的架构和指令集特点强调ARM处理器的功耗、性能和成本优势2.3 ARM处理器的应用领域分析ARM处理器在不同领域的应用案例展望ARM处理器在未来的应用前景第三章：ARM指令集和编程3.1 ARM指令集概述介绍ARM指令集的分类和特点讲解ARM指令的格式和操作码3.2 ARM指令的执行过程分析ARM指令的取指、译码、执行和写回过程解释ARM指令的流水线结构和流水线优化3.3 ARM编程实例介绍ARM编程的基本方法和技巧提供简单的ARM编程实例，让学员了解编程过程第四章：嵌入式系统设计和开发流程4.1 嵌入式系统设计原则讲解嵌入式系统设计的关键原则强调嵌入式系统设计的灵活性和可扩展性4.2 嵌入式系统开发流程介绍嵌入式系统开发的各个阶段阐述各阶段的主要任务和注意事项4.3 嵌入式系统开发工具和环境讲解常用的嵌入式系统开发工具和软件介绍嵌入式系统开发环境搭建的步骤和方法第五章：嵌入式系统硬件设计5.1 嵌入式系统硬件设计概述介绍嵌入式系统硬件设计的基本要求强调嵌入式系统硬件设计的可靠性和稳定性5.2 嵌入式系统硬件模块设计讲解嵌入式系统中的主要硬件模块分析各个模块的功能和相互之间的关系5.3 嵌入式系统硬件设计实例提供嵌入式系统硬件设计实例让学员了解硬件设计过程和注意事项第六章：嵌入式系统软件开发6.1 嵌入式操作系统概述介绍嵌入式操作系统的概念和分类强调嵌入式操作系统在嵌入式系统中的重要性6.2 嵌入式操作系统原理讲解嵌入式操作系统的核心组件和工作原理解释嵌入式操作系统的任务调度和资源管理6.3 嵌入式软件开发介绍嵌入式软件开发的基本方法和技巧提供嵌入式软件开发实例，让学员了解开发过程第七章：嵌入式系统应用案例分析7.1 嵌入式系统在工业控制中的应用分析嵌入式系统在工业控制领域的应用案例强调嵌入式系统在提高工业生产效率方面的作用7.2 嵌入式系统在消费电子中的应用讲解嵌入式系统在消费电子领域的应用案例探讨嵌入式系统在智能家居、可穿戴设备等领域的应用前景7.3 嵌入式系统在其他领域的应用介绍嵌入式系统在医疗、交通、教育等领域的应用案例展望嵌入式系统在未来各个领域的发展趋势第八章：嵌入式系统安全与防护8.1 嵌入式系统安全概述讲解嵌入式系统安全的重要性介绍嵌入式系统面临的安全威胁和攻击手段8.2 嵌入式系统安全防护策略阐述嵌入式系统安全防护的技术和方法强调安全防护策略在提高嵌入式系统安全性方面的作用8.3 嵌入式系统安全案例分析分析典型的嵌入式系统安全案例让学员了解嵌入式系统安全防护的实践应用第九章：嵌入式系统发展趋势与挑战9.1 嵌入式系统技术发展趋势分析嵌入式系统技术的发展趋势强调创新技术和新兴领域对嵌入式系统的影响9.2 嵌入式系统面临的挑战讲解嵌入式系统在发展过程中面临的挑战探讨应对挑战的方法和策略9.3 我国嵌入式系统发展现状与展望介绍我国嵌入式系统发展的现状展望我国嵌入式系统未来的发展前景第十章：总结与展望10.1 课程回顾总结本课程的主要内容和知识点强调嵌入式ARM教案在实际应用中的重要性10.2 实践与思考鼓励学员在实际工作中运用嵌入式ARM教案的知识提出针对性的思考题，引导学员深入思考和探索10.3 未来展望展望嵌入式系统领域的未来发展趋势强调继续学习和不断提升自身能力的重要性重点解析本文教案主要围绕嵌入式ARM系统进行讲解，涵盖了嵌入式系统的概述、ARM 处理器简介、ARM指令集和编程、嵌入式系统设计和开发流程、嵌入式系统硬件设计、嵌入式系统软件开发、嵌入式系统应用案例分析、嵌入式系统安全与防护、嵌入式系统发展趋势与挑战以及课程总结与展望等内容。
arm嵌入式课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解ARM处理器的结构与工作原理，掌握其基本功能和应用领域；2. 学会使用ARM汇编语言进行编程，掌握基本的指令集和程序设计方法；3. 熟悉ARM嵌入式系统的硬件接口和软件架构，能够进行简单的系统设计与调试。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识设计简单的ARM嵌入式系统，提高动手实践能力；2. 培养学生运用汇编语言编写程序，提高编程技能；3. 培养学生具备分析和解决嵌入式系统问题的能力。
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，形成主动学习的态度；2. 培养学生具备团队协作精神，能够在项目实践中相互支持、共同成长；3. 培养学生严谨的科学态度和良好的工程意识，注重实际应用和创新能力的培养。
课程性质：本课程为实践性较强的学科，注重理论联系实际，培养学生动手操作能力和实际问题解决能力。
学生特点：高二年级学生，已具备一定的电子技术和计算机编程基础，对嵌入式系统有一定了解，具备初步的编程和动手能力。
教学要求：结合学生特点，采用项目驱动教学，以实践为主线，引导学生通过动手实践掌握知识，提高技能。
将课程目标分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 教材章节：ARM嵌入式系统原理与设计- ARM处理器结构与工作原理- ARM汇编语言编程- 嵌入式系统硬件接口技术- 嵌入式系统软件架构与设计- 嵌入式系统项目实践与调试2. 教学内容安排与进度：- 第一周：ARM处理器结构与工作原理学习，了解CPU、内存、外设等基本组成部分；- 第二周：ARM汇编语言编程基础，掌握汇编指令、寄存器、程序流程控制等；- 第三周：嵌入式系统硬件接口技术，学习GPIO、中断、定时器等接口的使用；- 第四周：嵌入式系统软件架构与设计，了解Bootloader、操作系统、驱动程序等；- 第五周：项目实践与调试，分组进行实际项目设计，进行系统调试与优化。
目录1目的及意义 ------------------------------------------------- - 2 - 2 系统的基本原理及设计思想 ---------------------------- - 2 -2.1 基本原理--------------------------------------------- - 2 -2.2 设计思想--------------------------------------------- - 4 -3 核心程序设计 ---------------------------------------------- - 6 -3.1 程序流程图------------------------------------------ - 6 -3.2 源代码------------------------------------------------ - 7 -4 结果及分析 ----------------------------------------------- - 14 -5 总结 -------------------------------------------------------- - 15 - 参考文献------------------------------------------------- - 15 -1目的及意义●学习键盘接口的原理●掌握通过输入输出端口扩展键盘的方法●编写矩阵键盘的扫描程序，并将按键键值在数码管中显示，实现简单计算器的功能2 实验要求基于JXARM9-2410实验箱实现计算机器，要求可实现带括号以及优先级的计算器。
可运算加减乘除等基本运算。
3 系统的基本原理及设计思想3.1 基本原理●键盘原理JXARM9-2410教学实验系统的键盘电路由一块74HC273锁存器和74LVCH244缓冲器完成键盘识别。
《嵌入式系统》课程设计任务书三2011-2012学年第一学期理工科软件机电专业适用一、目的《嵌入式系统》课程设计为学生提供了一个理论与实践相结合的机会。
既锻炼了学生动手能力，又会加深理解学生在课堂所学习的理论知识。
通过课程设计可以将课本上的理论知识和实际应用有机的结合起来，培养学生又动脑，又动手，独立思考分析问题的能力，提高学生运用所学知识解决实际问题的综合素质。
《嵌入式系统》课程设计的主要目标是：（1）掌握构建嵌入式系统软硬件平台的基本技能；（2）具备基本嵌入式系统下C语言编程能力、嵌入式操作系统基本调试的能力；（3）了解应用嵌入式系统技术开发一套嵌入式系统设备的方法。
二、设计题目基于ARM的滚屏LED广告牌开发三、设计原理1、点阵LED屏硬件原理EMBEST实验平台设计了一个 16×16的点阵屏。
点阵屏由发光LED矩阵块组成。
16×16点阵屏即屏上有 16×16 个LED发光二极管，每个发光二极管可理解为一个像素点，它们被按着行与列的形式整齐地排列，通过控制每个LED（像素点）的亮灭，点阵屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形。
本实验平台的点阵屏电路如下图：图1 点阵屏的行扫描信号图2 点阵屏的列扫描信号图3 点阵屏的行驱动信号图4 点阵屏的接口电路本实验平台使用的16×16点阵屏上，每一行16个LED，它们采用共阳极的接法；每一列16个LED，它们采用共阴极的接法。
如上图4中，QL1～QL16是点阵屏的行驱动信号，每一个信号控制一行；LR1～LR16是点阵屏的列驱动信号，每一个信号控制一列。
故通过利用相应行线输出高电平，相应列线输出低电平，就可以点亮点阵屏上相应的LED。
如果按着一定的控制或扫描方法，就可以实现汉字、图形的显示。
为了能够稳定地控制点阵屏的显示，本实验平台采用了CD4094作为行线和列线扫描信号的控制芯片。
CD4094芯片简单来说就是一串入并出的功能，将CPU的串行数据转化为并行数据输出。
《嵌入式ARM教案》课件第一章：嵌入式系统概述1.1 嵌入式系统的定义介绍嵌入式系统的概念、特点和应用领域解释嵌入式系统与通用计算机系统的区别1.2 嵌入式系统的历史与发展概述嵌入式系统的发展历程介绍嵌入式系统在不同领域的应用发展情况1.3 嵌入式系统的组成与架构讲解嵌入式系统的常见架构介绍嵌入式系统的主要组成部分及其作用1.4 嵌入式系统的优势与挑战阐述嵌入式系统的优势分析嵌入式系统面临的挑战和发展趋势第二章：ARM处理器简介2.1 ARM处理器的发展历程介绍ARM公司的起源和发展历程讲解ARM处理器的发展阶段和产品系列2.2 ARM处理器的特点与优势阐述ARM处理器的特点分析ARM处理器在嵌入式系统中的应用优势2.3 ARM处理器的架构与工作原理讲解ARM处理器的架构设计介绍ARM处理器的工作原理和指令集2.4 ARM处理器的选型与评估指导如何选择合适的ARM处理器介绍评估ARM处理器性能的方法和指标第三章：嵌入式操作系统基础3.1 嵌入式操作系统的概念与分类解释嵌入式操作系统的定义和分类介绍常见的嵌入式操作系统及其特点3.2 嵌入式操作系统的核心功能与架构讲解嵌入式操作系统的核心功能阐述嵌入式操作系统的常见架构设计3.3 嵌入式操作系统的移植与优化介绍嵌入式操作系统移植的基本步骤讲解嵌入式操作系统的优化方法和技巧3.4 嵌入式操作系统的应用与案例分析分析嵌入式操作系统在实际应用中的案例探讨嵌入式操作系统的发展趋势和挑战第四章：嵌入式系统设计与开发流程4.1 嵌入式系统设计的基本原则介绍嵌入式系统设计的重要原则讲解设计过程中需要考虑的因素4.2 嵌入式系统硬件设计讲解嵌入式系统硬件设计的基本步骤和方法介绍硬件选型和硬件设计中的注意事项4.3 嵌入式系统软件设计阐述嵌入式系统软件设计的基本步骤和方法讲解软件开发工具和编程语言的选择4.4 嵌入式系统开发的流程与实践介绍嵌入式系统开发的典型流程分析实际开发过程中需要注意的问题和实践经验第五章：嵌入式系统编程基础5.1 嵌入式编程语言概述介绍嵌入式编程的常用语言及其特点分析不同编程语言在嵌入式系统中的应用场景5.2 C语言编程基础讲解C语言的基本语法和编程技巧介绍C语言在嵌入式编程中的应用和实践5.3 汇编语言编程基础介绍汇编语言的基本概念和语法讲解汇编语言在嵌入式编程中的应用和实践5.4 嵌入式编程的实践技巧讲解嵌入式编程的常见技巧和注意事项分析实际项目中遇到的问题和解决方法《嵌入式ARM教案》课件第六章：嵌入式系统硬件接口与驱动6.1 嵌入式系统硬件接口概述介绍嵌入式系统中常见的硬件接口类型讲解硬件接口的工作原理和功能6.2 UART接口与驱动编程讲解UART接口的基本概念和功能介绍UART接口的驱动编程方法和实践6.3 I2C接口与驱动编程介绍I2C接口的基本概念和协议讲解I2C接口的驱动编程方法和实践6.4 SPI接口与驱动编程讲解SPI接口的基本概念和协议介绍SPI接口的驱动编程方法和实践第七章：嵌入式系统存储与文件系统7.1 嵌入式系统存储概述介绍嵌入式系统中常见的存储设备和技术讲解存储器接口和存储器控制器的选择7.2 NAND闪存与驱动编程介绍NAND闪存的基本概念和特点讲解NAND闪存的驱动编程方法和实践7.3 NOR闪存与驱动编程讲解NOR闪存的基本概念和特点介绍NOR闪存的驱动编程方法和实践7.4 文件系统的设计与实现讲解嵌入式文件系统的设计原理介绍常见嵌入式文件系统的实现方法和实践第八章：嵌入式系统网络通信8.1 嵌入式系统网络通信基础介绍嵌入式系统网络通信的基本概念和技术讲解网络通信协议和网络架构8.2 TCP/IP协议栈与嵌入式网络应用讲解TCP/IP协议栈的基本原理和组成介绍基于TCP/IP协议栈的嵌入式网络应用实践8.3 Wi-Fi通信模块与驱动编程介绍Wi-Fi通信模块的基本概念和功能讲解Wi-Fi通信模块的驱动编程方法和实践8.4 蓝牙通信模块与驱动编程讲解蓝牙通信模块的基本概念和功能介绍蓝牙通信模块的驱动编程方法和实践第九章：嵌入式系统实时性与调度策略9.1 嵌入式系统实时性概述讲解嵌入式系统实时性的概念和重要性介绍实时系统的分类和实时性要求9.2 嵌入式调度策略与算法讲解嵌入式系统的调度策略和算法分析不同调度策略的优缺点和适用场景9.3 实时操作系统（RTOS）简介介绍实时操作系统的基本概念和特点讲解RTOS在嵌入式系统中的应用和实践9.4 实时调度器的实现与优化讲解实时调度器的实现方法和流程介绍调度器的优化技巧和注意事项第十章：嵌入式系统项目管理与实践10.1 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和重要性讲解项目管理工具和方法在嵌入式系统中的应用10.2 项目需求分析与规划讲解项目需求分析和规划的方法介绍需求文档编写和项目进度管理的实践经验10.3 嵌入式系统开发的实践技巧讲解嵌入式系统开发中的实践技巧和注意事项分享实际项目开发中的经验和最佳实践10.4 项目验收与维护介绍项目验收的标准和方法讲解项目维护和升级的策略与实践《嵌入式ARM教案》课件第十一章：嵌入式系统安全与加密技术11.1 嵌入式系统安全概述讲解嵌入式系统安全的重要性介绍常见的嵌入式系统安全威胁和攻击手段11.2 加密技术在嵌入式系统中的应用介绍加密技术的基本原理和算法讲解加密技术在嵌入式系统中的应用场景和实践11.3 安全存储与传输讲解如何在嵌入式系统中实现安全存储和传输介绍常见的加密存储和传输技术及其实现方法11.4 安全认证与授权讲解嵌入式系统中的安全认证和授权机制介绍常见的认证和授权方法及其在嵌入式系统中的应用第十二章：物联网与嵌入式系统的融合12.1 物联网概述介绍物联网的概念、架构和应用领域讲解物联网与嵌入式系统的关联和融合趋势12.2 物联网协议与技术讲解物联网中常用的通信协议和技术介绍物联网协议栈和网络架构12.3 物联网在嵌入式系统中的应用案例分析物联网在嵌入式系统中的应用案例探讨物联网技术在嵌入式系统中的实践经验和挑战12.4 物联网安全与隐私保护讲解物联网安全的重要性和挑战介绍物联网中的安全技术和隐私保护措施第十三章：嵌入式系统在智能家居的应用13.1 智能家居系统概述介绍智能家居系统的概念、架构和应用讲解智能家居系统与嵌入式系统的关联和融合13.2 智能家居设备与控制讲解智能家居设备的选择和控制方法介绍智能家居设备的嵌入式系统设计和开发实践13.3 智能家居平台的构建与优化讲解智能家居平台的构建方法和实践介绍智能家居平台的优化技巧和注意事项13.4 智能家居安全与隐私保护讲解智能家居系统中的安全问题和隐私保护需求介绍智能家居系统中的安全技术和隐私保护措施第十四章：嵌入式系统在工业控制的应用14.1 工业控制系统概述介绍工业控制系统的概念、架构和应用领域讲解嵌入式系统在工业控制中的应用和重要性14.2 工业控制设备与接口讲解工业控制设备的选择和接口技术介绍工业控制设备的嵌入式系统设计和开发实践14.3 工业控制协议与通信讲解工业控制中常用的通信协议和技术介绍工业控制协议的实现和通信实践14.4 工业控制系统的安全性与优化讲解工业控制系统中的安全问题和优化需求介绍工业控制系统中的安全技术和优化措施第十五章：嵌入式系统在自动驾驶的应用15.1 自动驾驶系统概述介绍自动驾驶系统的概念、架构和应用前景讲解嵌入式系统在自动驾驶中的应用和挑战15.2 自动驾驶感知与决策讲解自动驾驶系统中的感知技术和决策算法介绍嵌入式系统在自动驾驶感知和决策中的应用15.3 自动驾驶控制与执行讲解自动驾驶系统中的控制技术和执行策略介绍嵌入式系统在自动驾驶控制和执行中的应用15.4 自动驾驶安全与伦理问题讲解自动驾驶系统中的安全问题和伦理挑战介绍自动驾驶系统中的安全技术和伦理指导原则重点和难点解析1. 嵌入式系统的基本概念、特点和应用领域。
嵌入式系统方向课程设计任务书嵌入式系统原理与应用课程设计任务书班级： 1106402专业：计算机科学与技术时间：18-19周指导老师：阳俊涂立一、课程设计的目的本课程设计作为高等院校计算机科学技术专业嵌入式方向（本科）的实践课程，主要为专业应用培养坚实的嵌入式系统基本理论和基本开发方法，着重提高嵌入式开发的理论与实践能力。
《嵌入式系统原理与应用课程设计》是利用Linux开发平台建立的交叉开发环境所进行的课程设计；利用GNU编译器进行开发的一门课程，它建立在Linux2.4内核的ARM9平台上，可以设计出适合的嵌入式Linux内核、根文件系统、完成中间层的移植以及应用层程序的开发。
二、课程设计的基本要求本课程设计主要依据嵌入式系统开发理论，提出一种基于ARM＋linux架构的系统实现结构，设计一个最小的嵌入式系统，进行硬件和软件的设计与调试，使系统具有一定的实用价值。
实现过程主要分析linux的移植步骤，包括linux 的内核和文件系统的配置，编译，对应硬件的驱动程序开发（如果有涉及到的要求有）等等。
然后，根据设计方案进行嵌入式图形引擎和数据库引擎的移植。
最后，部署嵌入式应用层，并对应用层的程序主体进行分析，给出程序流程图，描述将用户开发的应用程序添加到目标板上运行的方法和步骤。
系统最终应实现linux在FLASH上的启动，并能支持基本的网络功能。
在此基础上开发应用程序，验证这种结构在嵌入式领域中的应用价值和利用前景。
通过设计任务，熟悉linux系统，熟练使用各种常用命令和相应的内核知识，以及如何使用linux应用产品开发，linux 驱动开发及嵌入系统开发整个嵌入式开发步骤初步掌握。
学生必须充分利用理论课和实验课学到的原理和方法，通过选取具有一定难度的嵌入式系统设计题目，熟悉嵌入式系统的基本开发流程，及时查究错误，全部工作都要求独立完成。
学生可以根据自己的实际情况，通过与老师联系，共同确定具体的任务。
嵌入式软件设计课程设计任务书嵌入式课程设计任务书《嵌入式软件设计》课程设计任务书一、目的与任务《嵌入式软件设计课程设计》是是学习《嵌入式系统》课程后必要的实践教学环节。
课程设计是检验学生是否掌握相关专业课程知识的重要手段，以学生为主体，充分调动学生的积极性和创造性，重视学生实际动手能力的培养。
通过本课程设计使学生加深理解、巩固课堂教学和平时实验内容，使学生初步具备linux应用开发的系统分析、系统设计、系统实现与测试的实际能力，强化学生的知识实践意识、提高动手能力，发挥学生的想象力和创新能力，从而培养工程应用型人才。
二、教学基本要求1、学习态度：要有勤于思考、刻苦钻研的学习精神和严肃认真、一丝不苟、有错必改、精益求精的工作态度，积极查阅整理分析相关参考文献，精心设计、认真编码、确保质量。
对弄虚作假者，课程设计成绩一律按不及格记，并根据学校有关规定给予处理。
2、学习纪律：要严格遵守学习纪律，遵守作息时间，不得迟到、早退和旷课。
特殊情况不能上课者，必须请假，凡未请假或未获准假擅自不上课者，均按旷课论处。
3、课程目标：掌握linux应用开发的基本理论知识和基本方法技能，概念清楚准确，系统分析、系统设计、系统实现、系统测试符合软件工程相关规范，结构合理，程序运行良好，课程设计报告撰写规范，答辩中回答问题正确。
4、课程设计报告：按照《嵌入式系统课程设计》任务书的要求，认真设计、撰写好课程设计报告，总结课程设计的收获和心得体会，及时提交电子和纸质材料。
该设计为嵌入式系统课程设计，理论教学内容包括所学专业知识。
1）讲解设计基本过程及程序设计实现方式2）讲解嵌入式系统设计方法及实现过程在课程设计教学过程中，指导教师应对设计原理和设计方法进行必要的讲解，适当补充讲授有关设备设计和计算的内容，帮助学生明确任务、掌握工程计算和设计方法。
指导教师应适当安排时间，解答学生提出的问题。
三、课程设计内容（一）主要设计内容1、系统分析、总体设计、概要设计、详细设计、系统实现和测试。
河南工业大学嵌入式课程设计课程设计题目：基于ARM微处理器的数码管驱动设计学院：信息科学与工程学院班级：电科1304姓名：学号：2013160304指导老师姓名：李智慧13级电科专业课程设计任务书基于ARM微处理器的数码管驱动设计一、设计要求1.1实验内容：1. 利用ARM微处理器实现数码管显示驱动；2.能够显示0 1 2 3 4 5 6 7 8 9等数字，且循环显示；3. 通过按键改变循环显示速度；1.2实验设备：硬件：PXA270 实验平台，PXA270 ARM 标准/增强型仿真器套件，PC 机。
软件：VMware Workstation、Ubuntu、win7。
二、设计方案本次试验选用的芯片为 PXA270 ，使用的是 PXA270集成试验箱。
基于 IntelXScale 架构的 PXA270处理器，集成了存储单元控制器、时钟和电源控制器、 DMA控制器、 LCD控制器、 AC97控制器、 I2S 控制器、快速红外线通信 (FIR) 控制器等外围控制器，可以实现丰富的外围接口功能。
其低电源运行模式以及动态电源管理技术可以有效的降低电源的功耗。
使用试验箱上的 4X4 的矩阵键盘作为输入，用来控制数码管显示的快慢速度，将需要输出的各个数码管状态从两个数码管中输出。
三、设计原理1、数码管结构七段数码管由 8 个发光二极管排列组成（包括小数点位）如下图所示：这 8 个独立的二极管通常被命名： a.b.c.d.e.f.g.h 。
h 表示小数点。
利用 7段数码管能显示所有数字以及部分英文字母。
数码管有 2 种不同的形式：一种是 8 个发光二极管的阳极都连一起，成为共阳极 8 段数码管如图所示：共阳极 8 段数码管的 8 个发光二极管的正极一起接 VCC ，要控制数码管中的某一段亮，比如 A段，只须要控制数码管的 A 脚为低电平就可以了，反之熄灭 A 段就控制 A 脚为高电平。
另一种是 8 个发光二极管的阴极都连在一起，称为共阴极数码管，如图所示：共阴极 8 段数码管的 8 个发光二极管的正极一起接 GND ，要控制数码管中的某一段亮，比如 A段，只须要控制数码管的 A 脚为高电平就可以了，反之熄灭 A 段就控制 A 脚为低电平。
2、数码管显示方式数码管的显示方式有静态和动态之分。
分别介绍如下：（ 1）静态相示方式：当 8 段数码管显示一个字符时，该字符对应的发光二极管控制信号一直保持有效；静态显示方式的每个数码管都需要一组控制信号。
（ 2）动态显示方式：动态的多组控制信号，轮流扫描这些数码管，十多个数码管可以同时动态显示（相对人眼）。
该字符对应的发光二极管是轮流点亮的，即控制信号按一定的周期有效，在点亮过程中，点亮时间是很短暂的，所以视觉看到的依然是很稳定的。
电平信号按照dp，g，e…a 的顺序组合形成的数据字称为该字符对应的段码，常用字3、数码管驱动电路设计以共阳极数码管为例：用处理器的 8 个 GPIO分别控制数码管中的 8 段发光二极管，这样往 GPIO的引脚送一个低电平就能点亮该引脚对应的一段数码管，由于发光二极管能承受的电流大多是毫安级的，因此还需要外接一个限流电阻。
在实际设计中，处理器一般不是直接用 8 个 I/O 脚来控制数码管的显示，而是通过外接一个译码器来控制。
最常用的译码器是 BCD译码器。
如下图所示。
4、程序设计流程图5、如何让驱动程序加载到内核（ 1）添加步骤（括号内容为解释）：（以添加 led.c 驱动程序为例）①在确定了自己的代码位置的前提下，建立自己的源代码目录，文件，Makefile ，Config.in 等。
（对于本程序中 Makefile 文件和 Config.in 文件已有，只需添加相关内容即可，无需更改）；Makefile 文件：一个工程中的源文件不计其数，其按类型，功能，模块分别放在若干个目录中， makefile 定义了一系列的规则来指定，哪些文件需要先编译，哪些文件需要后编译，哪些文件需要重新编译，或是进行更复杂的功能操作。
当执行 make命令时，便会调用 makefile 文件，以告诉 make命令需要怎样的去编译和连接程序。
Config.in 文件：该文件可理解为内核的配置脚本，在执行 make menuconfig命令时被调用，依靠各子目录的 config.in 文件，构成整个 linux 的配置菜单，在内核配置 make menuconfig 时从 config.in 中读出菜单，用户选择后保存到.config 的内核配置文件中。
在内核编译时，主 makefile 调用这个 .config文件，就知道了用户的选择。
②将自己的 led.c 源程序放入内核源码 drive/char 下③修改 driver/charConfig.in 文件，把自己的驱动加入内核配置系统中。
在文件中的适当位置（任意，决定了 make menuconfig 窗口中的所在的位置）添加内容：dep_tristate ‘ s3c2410 led support ’CONFIG_S3C2410_GPIO_LED $ CONFIG_ARCH_S3C2410代码解释：只要定义了 CONFIG_ARCH_S3C2410 为 y 或是 m （即在 makemenuconfig 之后的窗口中选择 y 或是 m） character 分类下就会出现s3c2410led support 选项，它对应了 CONFIG_S3C2410_GPIO_LED 的定义。
当定义s3c2410 led support 为 m,即把驱动程序编译为模块（不会编译到内核）生成 .O 文件，然后手动用 insmod 加载。
当定义 s3c2410 led support 为 y, 即把驱动程序生成 .O 文件并且连接到内核，启动时自动加载。
执行 make编译时 makefile 文件会根据 obj-m 和 obj-y 编译并连接对应的源码。
如果在配置内核时被驱动编译为模块，则 CONFIG_S3C2410_GPIO_LED 被定义为 m，在 makefile 脚本对应的 obj-m 中，就会编译 led.o 为内核可加载的模块④修改driver/char/makefile 件添加内容：obj-$( CONFIG_S3C2410_GPIO_LED)+=led.o⑤执行命令： make modules( 在 linux —2.4.18 —2410cl 下执行 )⑥执行命令： make menuconfig⑦配置好后进入开发板执行命令： insmod led.o（ 2）测试驱动程序①通常测试一个驱动程序都需要相应的应用程序，但对于一些只有标准输入输出例如： open,close(release),read,write 等调用的驱动程序，有简单的办法，即使用 linux 现有的命令例如： cat,echo 等实现对设备的访问和控制。
②通过编写应用程序来测试驱动程序6、动态加载驱动1)lsmod 查看是否有驱动程序即 .o 文件2)insmod led.o 动态添加驱动3)rmmod led 删除驱动详细步骤如下：①建终端，进入 arm2410cl/kernel/linux-2.4.18-2410cl②行命令 >#make menuiconfig③在窗口中选中“ character device ，进行相关配置后④执行命令 >#make clean( 把环境清理干净 )⑤make dep ( 添加相关依赖文件 )⑥make modules⑦进入 driver/char 目录下，查看是否生成 .o 文件⑧进入开发板 cd host/kernel/linux-2.4.18-2410cl/drivers/char⑨执行命令 #insmod led.o⑩执行命令 lsmod ( 查看驱动是否添加成功 )在开发板找到相应程序，进入该目录下，运行 ./led将写好的控制源程序（由汇编程序和 C程序共同构成），以及 makefile 文件，放到共享目录下的文件夹中。
进入开发板的相关目录下，执行 make命令之后会生成led.bin 文件；四、设计程序Main.c#include "cvtpxa270.h"unsigned char seg7table[21] = { 0xc0,0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92,0x82, 0xf8,0x80, 0x90,0x88, 0x83, 0xc6, 0xa1, 0x86, 0x8e,0xf9, 0xb0, 0x92, 0xf8, 0x90};void delay(int count){while(count --);}int Main(int argc, char* argv[]){int i;int ch;int num;Uart_Select(FFUART);Uart_Init(115200);LibCommInit();Uart_Printf("Keyboard Test\r\n");for(i=0;i<0x15;i++){ch=Key_GetKey();switch(ch){case 1:num=num-0.19;break;case 2:num++; break;case 3:num=1;break;default:break;*((unsigned char *) 0x04006000)= seg7table[i];*((unsigned char *) 0x04007000) = seg7table[i];delay(0xffffff*num);}for(i=0x15;i>=0x00;i--){ch=Key_GetKey();switch(ch)case 1:num=num-0.19;break;case 2:num++; break;case 3:num=1; break;default:break;*((unsigned char *) 0x04006000) = seg7table[i];*((unsigned char *) 0x04007000) = seg7table[i];delay(0xffffff*num);}return 0;}一、调试结果在完成将上述程序烧入系统之后将会在试验箱上看到试验结果，数码管会依次显示数值，并且按下按键数码管的显示频率将会改变。
六、心得体会通过这次课程设计，我学到了不少课本上学不到的知识，我加深了对嵌入式系列知识及其系统的认识，同时也锻炼了自己的动手能力。
此次综合课程设计主要涉及硬件和软件两方面的内容，通过这些我的硬件和软件开发能力都获得了提高，首先硬件方面，基本了解了电子产品的开发流程和所要做的工作，在这次课程设计中，不仅对于以前的上理论课中一些不清楚的地方有了新的认识，对于ARM 微处理器有了一定的了解，而且对于如何将理论转化成程序有了些更深刻的体会，编程中处理问题的能力也有所增强。
