嵌入式系统概论

《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。

嵌⼊式期末复习资料（9）第⼀章嵌⼊式系统概论本章主要内容：1.什么是嵌⼊式系统（嵌⼊式系统是计算机软件与计算机硬件集成在⼀起，并嵌⼊到应⽤对象内部的计算机系统）嵌⼊式系统是以应⽤为中⼼，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适⽤于应⽤系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专⽤计算机系统。

它⼀般由嵌⼊式微处理器、外围硬件设备、嵌⼊式操作系统以及⽤户的应⽤程序等四个部分组成，⽤于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。

2.嵌⼊式系统分类（按技术复杂度分类：⽆操作系统控制的嵌⼊式系统NOSES；⼩型操作系统控制的嵌⼊式系统SOSES；⼤型操作系统控制的嵌⼊式系统LOSES。

按⽤途分类：军⽤，⼯业⽤，民⽤。

）系统级，板级，⽚级芯⽚级嵌⼊含程序或算法的处理器模块级嵌⼊系统中的某个核⼼模块板系统级嵌⼊主计算机系统3.嵌⼊式操作系统分类（按照源代码分类：商⽤型和开源型；按照实施性能分类：强实时性型和普通实时型；按内核结构分类：单内核型和为内核型。

）按⽤途分类：军⽤/民⽤按载体分类：宇航/车载? ? ?按通信性质分类：⽆线/有线按⽹络性质分类：联⽹/单机按环境分类：普通/恶劣按功耗分类：低功耗/普通功耗主要分类⽅法按硬件软件性质根据控制技术的复杂度可以把嵌⼊式系统分为三类：⽆操作系统控制的嵌⼊式系统NOSES，Non-OS control Embedded System；⼩型操作系统控制的嵌⼊式系统SOSES，Small OS control Embedded System；⼤型操作系统控制的嵌⼊式系统LOSES，Large OS control Embedded System。

4.嵌⼊式处理器特点,常见缩写特点：1.对实施多任务有较强的⽀持能⼒，能完成多任务处理，并且中断响应速度快2.处理器结构可扩展3.内部集成了测试电路4.低功耗常见缩写：通⽤型嵌⼊式微处理器（简称：EMPU，或者MPU）微控制器（MCU）数字信号处理器（DSP）(嵌⼊式DSP处理器：EDSP）混合处理器和⽚上系统（SOC）嵌⼊式双核处理器，双核（dual core）；多核处理器，多核DSP。

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。

第3章嵌入式系统随着信息技术的发展，嵌入式系统的应用越来越广，同时，在我国软件产业发展的规划中，也把嵌入式系统应用软件作为一个重点发展方面。

因此，系统架构设计师必须熟悉有关嵌入式系统的基础知识，掌握嵌入式系统架构设计技术。

根据考试大纲，本章要求考生掌握以下知识点：（1）信息系统综合知识：包括嵌入式系统的特点、嵌入式系统的硬件组成与设计、嵌入式系统应用软件及开发平台、嵌入式系统网络、嵌入式系统数据库、嵌入式操作系统与实时操作系统。

（2）系统架构设计案例分析：包括实时系统和嵌入式系统特征、实时任务调度和多任务设计、中断处理和异常处理、嵌入式系统开发设计。

3.1嵌入式系统概论嵌入式系统是一种以应用为中心，以计算机技术为基础，可以适应不同应用对功能、可靠性、成本、体积、功耗等方面的要求，集可配置可裁减的软、硬件于一体的专用计算机系统。

它具有很强的灵活性，主要由嵌入式硬件平台、相关支撑硬件、嵌入式操作系统、支撑软件以及应用软件组成。

3.1.1 嵌入式系统的特点嵌入式系统具有以下特点：（1）系统专用性强。

嵌入式系统是针对具体应用的专门系统。

它的个性化很强，软件和硬件结合紧密。

一般要针对硬件进行软件的开发和移植，根据硬件的变化和增减对软件进行修改。

（2）软、硬件依赖性强。

嵌入式系统的专用性决定了其软、硬件的互相依赖性很强，两者必须协同设计，以达到共同实现预定功能的目的，并满足性能、成本和可靠性等方面的严格要求。

（3）系统实时性强。

在嵌入式系统中，有相当一部分系统对外来事件要求在限定的时间内及时做出响应，具有实时性。

（4）处理器专用。

嵌入式系统的处理器一般是为某一特定目的和应用而专门设计的，通常具有功耗低、体积小、集成度高等优点，能够把许多在通用计算机上需要由板卡完成的任务和功能集成到芯片内部，从而有利于嵌入式系统的小型化和移动能力的增强。

80系统架构设计师考试全程指导（第2版）（5）多种技术紧密结合。

嵌入式系统通常是计算机技术、半导体技术、电力电子技术及机械技术与各行业的具体应用相结合的产物。