嵌入式系统原理与设计
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嵌入式系统原理与设计课程教学大纲（黑体，三号）
课程名称 嵌入式系统原理与设计 课程性质：考查
总 学 时：48其中（理论学时：32 ； 实践学时：16 ） 学 分：3
适用专业：电子科学与技术 开课单位：
先修课程：单片机原理及应用,计算机硬件基础
一、课程性质、目的
“嵌入式系统原理与设计”是工科院校各专业重要的必修课程之一，培养学生具有嵌入式系统的应用知识、嵌入式系统的初步分析能力和具有用RTOS构成嵌入式系统的应用能力。本课程主要介绍嵌入式系统更广泛的概念、设计思想和其他技术。 本课程以介绍硬件知识为主，但在构成一个嵌入式计算机应用系统时，还必须具有用汇编语言、C或C++语言及程序设计编制源程序的能力，软硬件结合是本课程的一个特点。通过本课程的学习，使学生具有嵌入式计算机应用系统的分析能力和初步设计能力。
二、课程主要知识点及基本要求
通过本课程的学习使学生掌握嵌入式系统软硬件设计的基本方法；理解嵌入式系统的概念和基本要素；运用所学的专业基础理论、基本技能和专业知识分析问题和解决工程设计问题的能力，具有调查研究，查阅技术文献、资料、手册，进行程序设计、电路图纸绘制及编写技术文件的基本能力。
三、教学内容及学时分配
（此部分不能按照某一部具体教材编写，应根据课程的主要知识点编写，同时应给出教学基本要求、知识点的重点和难点内容）
教 学 内 容 章 目 本课程学分：3
学时分配
讲课 上机实验
第一章 嵌入式系统概述 2
第二章 嵌入式系统工程设计 2
第三章 ARM7体系结构 6
第四章 ARM7TDMI(-S)指令系统 8 4
第五章 LPC2000系列ARM硬件结构 4 4
第六章 接口技术与硬件设计 4 4
第七章 嵌入式系统开发平台 6 4
合 计 32 16
第一章 嵌入式系统概述
[目的要求]
通过本章学习对嵌入式系统、嵌入式处理器概念有初步了解，掌握嵌入式处理器的分类方法
[教学内容]
①嵌入式系统的概念
②嵌入式处理器的分类
③嵌入式系统的应用举例
[重点难点] 嵌入式处理器的分类方法
第二章 嵌入式系统工程设计
[目的要求]
通过本章学习了解嵌入式系统工程设计方法， 掌握 UML系统建模方法
[教学内容]
①嵌入式系统项目开发生命周期
1.识别需求。2.提出方案。3.执行项目 。4.结束项目
②嵌入式系统工程设计方法
1.由上而下与由下而上。2.UML系统建模。3.面向对象OO的思想。
[重点难点] UML系统建模
第三章 ARM7体系结构
[目的要求]
通过本章学习了解 ARM体系结构、各ARM体系结构版本； 理解处理器状态、处理器模式；掌握 各寄存器使用方法和场合；灵活应用寻址方式
[教学内容]
①ARM体系结构、各ARM体系结构版本。 ②ARM处理器核简介、ARM7、ARM9、ARM10、SecurCore、Xscale。
③ARM7TDMI简介、ARM7TDMI的模块和内核框图、处理器状态、处理器模式。
④内部寄存器、程序状态寄存器。
⑤异常、中断延迟、复位、存储器及存储器映射I/O、寻址方式。
[重点难点] ARM的不同工作模式
第四章 ARM7TDMI(-S)指令系统
[目的要求]
通过本章学习了解寻址方式分类; 理解ARM指令集与Thumb指令集的关系；掌握 寻址方式和每条指令的功能和用法；灵活应用指令的使用。
[教学内容]
①ARM处理器寻址方式。
②ARM7TDMI(-S)指令系统指令集。
③Thumb指令和ARM指令的异同。
[重点难点] 指令的使用；功能类似指令在不同场合不用条件下的区别。
第五章 LPC2000系列ARM硬件结构
[目的要求]
通过本章学习了解 LPC2000系列微控制器；理解芯片内部各单元功能；掌握存储器加速、看门狗；灵活应用各种接口的使用方法
[教学内容]
①LPC2000系列微控制器概述、芯片内部各单元简介
②LPC2000系列引脚配置、存储器寻址
③系统控制模块、系统时钟、PLL相关寄存器
④复位、向量中断控制器、A/D转换器
⑤外部中断、外部中断相关寄存器、看门狗
⑥存储器映射控制、功率控制、定时器、实时时钟 ⑦存储器加速模块、外部存储器控制器、引脚连接、GPIO、UART0、I2C接口、SPI接口
[重点难点] 重点：功率控制、定时器、GPIO、UART0、I2C接口、SPI接口；难点：向量中断控制器、PLL相关寄存器
第六章 接口技术与硬件设计
[目的要求]
通过本章学习了解最小系统的构成；理解构成最小系统各模块的作用；掌握最小系统的基本设计方法；灵活应用片内外设和总线接口
[教学内容]
最小系统的构成
②片内外设的构成和使用
③总线接口的使用和设计
④其它外设的使用和设计
[重点难点] 片内外设的使用和其它外设的使用
第七章 嵌入式系统开发平台
[目的要求]
通过本章学习了解建立嵌入式系统开发平台的概念； 理解建立嵌入式系统开发平台的作用；掌握建立嵌入式系统开发平台的方法；灵活应用各种模块建立嵌入式系统开发平台
[教学内容]
①建立嵌入式系统开发平台的概念
②数据队列、API函数
③串口驱动
④MODEM接口模块
⑤I2C总线模块
⑥SPI总线模块 ⑦其它软件模块
[重点难点] 串口驱动、MODEM接口模块、I2C总线模块、SPI总线模块、其它软件模块
四、课程考核及成绩评定
（课程考核分考试和考查2种，应与教学计划一致；成绩评定：纯理论课程一般卷面90%，平时与作业10%；理论+实践课程一般卷面80%，平时、作业和实践20%）
仿真结果与分析报告。
五、推荐教材和教学参考书
教 材：《ARM嵌入式系统基础教程》，周立功等编著，北京航空航天大学出版社，2005年。
参考书：
[1] 《嵌入式系统设计与实例开发》，王田苗著，清华大学出版社，2002年。
[2] 《ARM体系结构与编程》，杜春雷编著，清华大学出版社，2003年
嵌入式系统原理与设计课程实验教学大纲（三号黑体）
课程名称 嵌入式系统原理与设计 课程性质：考查
总 学 时：48其中（理论学时：32 ； 实践学时：16 ） 学 分：3
适用专业：电子科学与技术 开课单位：电力学院
先修课程：单片机原理及应用,计算机硬件基础
一、实验教学目的
通过本课程的学习使学生初步，掌握ARM体系结构与编程后，进入本实验环节，有助于学生深入理解课程内容，有利于提高学生的实践能力，提高分析和解决问题的能力，创造独立思维的氛围，培养创新能力，激发学习兴趣。通过实验，要求学生掌握嵌入式系统的基础概念、基本原理、开发流程和步骤、工程师设计的方法和解决技术问题的方法。为学生今后从事嵌入式系统研究与开发打下坚实的基础。
二、实验内容与要求
序号 实验内容与要求 实验项目及要求 实验性质 实验类型
1 EELiod 270开发平台的使用和Windows CE开发平台构建及系统定制 1． 熟悉EELiod 270开发平台使用 方法；
2． 熟悉Windows CE
Platform Builder、Visual Studio 开发工具的使用方法； 2 验证
2
EELiod 270开发平台的使用和Windows CE开发平台构建及系统定制 1． 掌握Windows CE内核的配置和 编译。
2．构建适合EELiod 270开发平台 的Windows CE系统。 2 验证
3 I/O接口控制实验 1.掌握在Windows CE下访问一般 硬件寄存器的方法；
2． 使用EVC或Visual
Studio 编程对EELiod 270开发平台的LED和七段数码管进行控制 4 验证
4 嵌入式系统应用设计 在EELiod 270开发平台上，基于Windows-CE或Linux，进行嵌入式系统应用设计。从以下三项中任选一项：
1. 自选项目,由主讲教师审核。
2. 嵌入式多媒体播放器设计 实现可以支持音频或视频文件的播放或图片文件显示的播放器。在图形播8 设计 放界面可以实现暂停、停止、重播等功能。
3. 嵌入式机器人平台实现 基于嵌入式ARM平台实现对机器人外部设备的基本控制；通过红外线、感光元件等外围传感器的信号获取；通过控制程序的设计，实现对机器人的有效控制与协调。
三、实验成绩考核办法
考核方式：实验报告。版面整洁，实验态度认真，实验目的明确，实验环境熟悉：20%
实验结果清晰，实验内容丰富，心得体会深刻：80% 实验要求提交相应的文档及实验报告，教师对其进行评分，最后纳入课程总成绩。
四、实验教材、参考资料
[1] 《嵌入式系统原理及应用—基于XScale和Windows CE 6.0》，杨永杰等，北京航 天航空大学出版社，2009
[2] 《嵌入式Linux系统设计》，郑灵翔，北京航天航空大学出版社，2008
[3] 《EELiod 270 WINCE实验上机指导书》
[4] 《EELiod 270 LINUX实验上机指导书》
[5] 《EELiod 270 WINCE版使用手册》
[6] 《EELiod 270 LINUX版使用手册》
