SE05221《嵌入式操作系统》教学大纲
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附表1-1 理论课程教学大纲
课程名称嵌入式操作系统
英文名称Building Embedded Linux Systems
课程编号总学时50/20 学分 3
预修课程操作系统、C语言程序设计开课学期春or 秋
大纲撰写人陈香兰
一、教学目标和基本要求
本课程是为嵌入式系统专业开设的专业课，其教学目的是让学生了解有关在开发板上嵌入式操作系统的构建方法和操作系统的基本原理；掌握linux操作系统的基本功能以及ARM 体系结构、编程方法；熟悉嵌入式操作系统开发的过程及常用开发工具；掌握嵌入式操作系统软件设计的基本方法。
嵌入式系统是一个工程、实践性很强的课程，要求开发者对体系结构和操作系统等计算机系统级的知识具有扎实的基础。
二、课程简介
嵌入式操作系统技术是目前电子产品设计领域最为热门的技术之一。
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linux操作系统进行详细分析，并结合具体嵌入式操作系统开发实验，使学生能够掌握嵌入式操作系统的开发方法，并了解操作系统的原理，为进一步学习或者工作打下良好的基础。
三、教学重点、难点
教学重点：嵌入式操作系统构建
教学难点：嵌入式操作系统的原理
四、教材名称及主要参考书
1、Building Embedded Linux Systems By Karim Yaghmour，Publisher: O'Reilly，April 2003
2、Understanding the Linux Kernel, 2nd Edition By Daniel P. Bovet, Marco Cesati ，Publisher:
O'Reilly，December 2002
3 ARM体系结构与编程杜春雷著，清华大学出版社，2003
五、课程章节主要内容及学时分配
第1章嵌入式系统介绍（3学时）
1.1 嵌入式系统定义
1.2 嵌入式系统的硬件部分
1.3 嵌入式系统的软件部分
1.4 嵌入式系统的总体设计开发过程
第2章嵌入式开发环境（3学时）
2.1 开发环境的选择与搭建
2.2 开发工具的使用
2.2.1 gcc
2.2.2 make
2.2.3 gdb
2.2.3 ld等等
第3章ARM体系结构和指令集介绍（1学时）
3.1 ARM的处理器模式3.2 ARM体系结构中的寄存器3.3 ARM指令的简单介绍3.4 ARM 中中断的处理过程
第4章BootLoader技术（3学时）
4.1 bootloader的概念
4.2 rom版内核镜像与ram版内核镜像
4.3 bootloader的主要任务
4.4 bootloader的结构框架
第5章Linux的编译配置与根文件系统的建立（3学时）
5.1 Linux的编译配置
5.2 µCLinux的编译配置
5.3 ARMLinux的编译配置
5.4 简单根文件系统的建立
第6章Skyeye（2课时）
6.1Skyeye简介
6.2为skyeye编译嵌入式操作系统
6.3加载应用程序
第7章操作系统总体介绍（3学时）
7.1 总体结构的介绍
7.2 一些基本概念
7.2.1 堆栈
7.2.2 用户态和内核态
7.3 从eip寄存器的角度看进程的运行
7.4 从内存的角度看系统的组成
第8章内存寻址（3学时）
8.1 内存寻址的意义
8.2 硬件的分段单元
8.3 硬件的分页单元
8.4 Linux中寻址机制的实现
第9章进程（3学时）
9.1 进程的概念
9.2 进程描述符及其相关数据结构
9.3 进程上下文
9.4 进程状态的转换
9.5 进程的创建与撤销
第10章中断和异常（3学时）
10.1 中断和异常的概念
10.2 中断信号的处理原则
10.3 中断信号的产生
10.4 在硬件级别对中断的响应
10.5 在软件级别对中断的处理
第11章内存管理（3学时）
11.1 页框描述符
11.2 buddy算法
11.3 slab分配器
第12章系统调用（3学时）
12.1 系统调用的作用
12.2 系统调用的过程
12.3 系统调用的实现
第13章信号（3学时）
13.1 信号的概念和作用
13.2 信号的生成
13.3 信号的应答与处理
13.4 信号的相关数据结构
13.5 捕获信号
第14章操作相关实验（1学时）
14.1 linux系统的初始化
14.2 操作系统的相关实验
14.2.1 进程相关实验
14.2.2 中断相关实验
14.2.3 信号相关实验
14.2.4 内存管理相关实验
第15章调度（3学时）
15.1 调度策略
15.2 时间片长短对系统性能的影响
15.3 调度算法
15.4 调度算法的性能
第16章进程地址空间（3学时）
16.1 进程线性区的概念
16.2 进程的内存描述符
16.3线性区的组织和处理
16.4缺页异常处理程序
第17章典型嵌入式操作系统实例（非Linux）（7课时）
17.1 uC/OS-II （2课时）
17.2 RTEMS （3课时）
17.3 VxWorks （2课时）
六、院系负责人审批意见
负责人签字：年月日
附表2 实验课程教学大纲
实验课程名称嵌入式操作系统实验
英文名称
课程编号总学时20 学分
实验项目数实验课类型□基础□专基□专业□上机预修实验课程开课学期 1
大纲主撰写人
一、实验教学目标与基本要求
实验课是《嵌入式操作系统》课程的一个重要环节。
通过本课程的教学活动使学生在分析、解决嵌入式系统问题的思考能力和动手能力方面均有较大提高，对嵌入式操作系统的设计与开发过程有更深地体会。
整个实验体系分为三个层次，这三个层次分别是：
基本知识部分：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，掌握实验开发工具的操作方法及使用，熟悉软件编程环境，为更进一步实验做准备。
基础技能部分，目的是让同学掌握基本的嵌入式程序开发，可以根据实验指导书内容进行实验的调试。
能根据《实验指导书》的内容对实验源码进行一定程度的修改，从而实验其他类似的功能。
综合应用部分，目的在于综合运用同学在基础技能部分所学，创造性地进行综合应用。
此部分内容学生可以自拟题目，进行综合训练，包括设计、编程、测试各个阶段。
二、实验项目内容及学时分配
序号实验项目内容学时实验内容类型
1 Skyeye和工具链使用入门 4 验证型
2 嵌入式Linux的配置和编译 4 验证型
3 RTEMS的配置和编译
4 验证型
4 三选一：进程／中断／内存管理实验 4 验证型
5 驱动实验 4 验证型
6
7
8
9
10
11
12
三、实验讲义、参考书
自编
四、院系负责人审批意见
负责人签字：年月日
*实验内容类型：注明该项实验是验证型、演示型、开放型、综合型或设计型等。
