浙江大学嵌入式嵌入式系统7

课程简介和教学大纲课程代码：15120660 课程名称：嵌入式系统设计学分： 5.0 周学时：4.0-2.0面向对象：大学本科生预修课程要求：微机原理、C程序设计一、课程介绍（100-150字）（一）中文简介《嵌入式系统设计》是工科学生学习掌握嵌入式系统的结构原理、ARM处理器核的设计原理和方法、理解操作系统的基本原理、学习掌握嵌入式应用软件开发的主要流程和相关技术的一门课程，重点在于理解ARM体系结构及其组成嵌入式系统的结构原理基础上，培养学生具备初步的嵌入式系统软硬件设计开发能力。

课程内容主要包括ARM处理器核的设计原理，ARM体系结构，ARM编程模型及指令集，ARM调试结构与存储器层次，操作系统的I/O接口技术、操作系统进程与线程的概念和管理、并发、进程间通信，操作系统的内存管理策略，调度算法和实时调度算法等内容，并以树莓派实验板为基础进行相应的实验设计，掌握嵌入式系统设计开发能力。

（二）英文简介《Embedded System Design》is one of the basic courses for engineering students to master the structural principle of embedded system, principle and method of ARM core design, basic principle of operating system, the main process of embedded application software development and related technologies. The priority of this course is making students have an initial capacity of embedded system hardware and software design and development based on understanding the ARM architecture and composition of the embedded system. Course content includes core design of ARM processor, ARM architecture, ARM programming model and instruction set, ARM debug architecture and memory hierarchy, IO technologies of operating system, concept and management of operating system processes and threads, concurrent, inter-process communication, memory management, scheduling algorithm and real-time scheduling algorithm etc. Experimental design on Raspberry Pi2 development board may also be made to know the embedded system design and development process well.二、教学目标（一）学习目标本课程通过嵌入式系统的开发平台，使学生熟悉嵌入式应用开发流程，更方便地学习和理解嵌入式系统的基础知识，使学生具备基本的嵌入式系统的软硬件设计能力。

第一章思考与练习1、举出3个书本中未提到的嵌入式系统的例子。

答:红绿灯控制,数字空调,机顶盒2、什么叫嵌入式系统嵌入式系统：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。

3、什么叫嵌入式处理器？嵌入式处理器分为哪几类？嵌入式处理器是为完成特殊的应用而设计的特殊目的的处理器。

嵌入式微处理器(Embedded Microprocessor Unit, EMPU)嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU)嵌入式DSP 处理器(Embedded Digital Signal Processor, EDSP)嵌入式片上系统(System On Chip)4、什么是嵌入式操作系统？为何要使用嵌入式操作系统？是一段在嵌入式系统启动后首先执行的背景程序，首先，嵌入式实时操作系统提高了系统的可靠性。

其次，提高了开发效率，缩短了开发周期。

再次，嵌入式实时操作系统充分发挥了32 位CPU 的多任务潜力。

第二章1、嵌入式系统项目开发的生命周期分哪几个阶段？各自的具体任务是什么？项目的生命周期一般分为识别需求、提出解决方案、执行项目和结束项目4 个阶段。

识别需求阶段的主要任务是确认需求，分析投资收益比，研究项目的可行性，分析厂商所应具备的条件。

提出解决方案阶段由各厂商向客户提交标书、介绍解决方案。

执行项目阶段细化目标，制定工作计划，协调人力和其他资源；定期监控进展，分析项目偏差，采取必要措施以实现目标。

结束项目阶段主要包括移交工作成果，帮助客户实现商务目标；系统交接给维护人员；结清各种款项。

2、为何要进行风险分析？嵌入式项目主要有哪些方面的风险？在一个项目中，有许多的因素会影响到项目进行，因此在项目进行的初期，在客户和开发团队都还未投入大量资源之前，风险的评估可以用来预估项目进行可能会遭遇的难题。

需求风险；时间风险；资金风险；项目管理风险3、何谓系统规范？制定系统规范的目的是什么？规格制定阶段的目的在于将客户的需求，由模糊的描述，转换成有意义的量化数据。

《嵌入式系统》教学大纲注：课程类别是指公共基础课/学科基础课/专业课；课程性质是指必修/限选/任选。

（-）课程地位《嵌入式系统》是自动化专业的一门实用性很强的专业选修课程，在“计控管” 一体化课程体系中，属于控制类课程群的核心课程，是检测和优化管理的基础。

嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。

是目前自动化装置实现的首选技术，有广泛的应用领域。

课程的任务是使学生了解嵌入式系统的基本原理和基本组成；掌握典型的ARM嵌入式处理器的硬软件特点和开发方法。

学生通过本课程的学习，使学生掌握嵌入式系统开发的基本方法，具备嵌入式系统的初步设计能力和实践技能。

（二）课程目标1.理解嵌入式系统的基本原理和基本组成，在思政教育方面理解其在建设各领域所发挥的作用。

2.掌握典型的ARM嵌入式处理器的硬软件特点和开发方法。

3,掌握典型的ARM嵌入式开发技能，为工程中自动化仪表和系统产品的设计、开发和生产打下技术基础。

二、课程目标达成的途径与方法以课堂教学为主，学生自学和综合性实验等途径和方法达成课程目标。

课堂教学主要讲述嵌入式系统的基本概念，基本原理、典型产品的硬软件资源、开发工具、系统设计和开发方法。

并将实例融入理论教学中，使学生能够更加容易理解抽象的理论知识，提高学习的兴趣，熟悉嵌入式系统技术知识体系，形成良好的思维方式和学习方法。

在课堂教学中, 充分引入互动环节，提高教学效果。

学生自学，针对某些较为容易理解或先期讲解较为充分的知识点，列出部分内容作为学生自主学习环节，训练、形成良好的专业知识学习方法，培养学生自主学习意识和能力。

综合性实验，学生在理解和熟悉硬软件资源和开发工具基础上，设计系统方案并实施，给出数据处理、结果分析及结论。

实现基本实践技能的训练，培养理论知识的应用能力、实验数据分析和处理能力、以及团队协助能力。

三、课程目标与相关毕业要求的对应关系四、课程主要内容与基本要求第一章ARM处理器概述掌握ARM处理器的架构了解STM32系列ARM处理器的特点与性能掌握ARM处理器系统的开发要点了解如何提高ARM处理器的开发技能第二章STM32应用基础了解STM32系列处理器选型指南掌握STM32处理器的内部结构、电源管理、时钟管理、存储结构与映射第三章STM32常用固件库的使用与编程了解STM32固件库概述掌握STM32外设固件库调用基础和各类固件库第四章GPIO端口的结构与编程应用掌握GPIO的硬件结构和功能、锁定与配置机制掌握I/O端口外设的映射、GPIO寄存器了解GPIO编程应用第五章STM32处理器的中断技术掌握STM32中断通道的管理、中断优先级的设置、外部中断/事件控制器了解STM32中断编程实例第六章STM32定时/计数器的编程应用掌握通用定时器TIMx的结构、RTC的功能与操作掌握系统时钟SysTick的功能与使用、看门狗定时器的功能与使用了解定时器的编程应用实例第七章串口通信技术与编程应用掌握USART的功能和内部结构、寄存器、收发格式、波特率的设置、硬件流控制、中断请求与模式配置了解USART编程应用实例第八章A/D转换器的接口与编程应用掌握ADC的主要特征与架构、通道选择与工作模式、校准与数据对齐、寄存器与中断了解ADC应用编程实例第九章STM32处理器综合应用实例掌握各应用原理了解各应用编程五、课程学时安排六、实践环节及基本要求七、考核方式及成绩评定表1考核方式及成绩评定表考核类别考查注：试卷中，课程目标1总分C1。

浙江大学控制科学与工程学系《微机原理与接口技术》教学大纲-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN浙江大学控制科学与工程学系《微机原理与接口技术》教学大纲课程代码：课程名称：微机原理与接口技术课程类别：必修课授课周数：16周学时：3+1课程学分：3.5面向对象：三年级本科生预修课程要求：《计算机文化基础》、《数字电子技术》、《模拟电子技术》一、课程介绍（100-150字）《微机原理与接口技术》是电子信息类本科生的基础课程之一，通过该课程的学习使学生从理论和实践上掌握微型计算机的基本组成和工作原理，熟悉微机的汇编指令体系及汇编程序设计方法，以及常用接口技术及其软硬件设计方法，建立微机系统的整体概念，达到初步具有微机应用系统的软硬件设计、开发能力。

二、教学目标(一) 学习目标该课程主要内容包括微处理机基本结构和组成，各部分工作原理和引脚特性；汇编语言指令系统和程序设计方法与技巧；定时器/计数器和异步串行通讯口的工作原理和应用；中断方式和中断处理过程；微机系统中存储器和I/O 的扩展方法，人机接口（按键与显示）和模数、数模接口技术，以及微机应用系统的设计方法。

(二)可测量结果通过学习本课程，学生应达到：1. 了解微型计算机的组成及基本工作原理，初步建立微机系统的概念。

2. 掌握汇编语言程序设计的基本方法。

3. 掌握微机中存储器系统及存储芯片与CPU的连接方法和系统应用扩展的基本原理4. 掌握中断、定时器、串行接口、人机交换等各模块的工作原理和应用。

5. 了解当前市场主流微处理器的功能及技术特色。

6. 学习嵌入式系统设计方法。

三、课程要求（一）授课方式1、采用多媒体投影教学。

2、实验环节每周1学时，共计16学时。

3、结合各章节授课内容，布置相应的作业量，用于巩固教学和实验内容。

4、对部分学有余力的同学进行一定的课后拓展训练。

（二）学习要求通过学习本课程，学生应了解微型计算机的组成及基本工作原理，初步建立微机系统的概念；掌握汇编语言程序设计的基本方法；掌握微机系统的开发与应用。

嵌入式实验（1-8）第一次实验1. 用汇编语言编程实现：若R0=0,则转移到标号L0处；若R0=1,则转移到标号L1处；若R0=2,则转移到标号L2处。

否则不转移。

2. 用汇编语言编程实现128位整数减法。

3. 用汇编语言编程实现：有4个数分别存放在R0~R3中，编程实现：4数相乘，其积存放在R4中。

4. 用汇编语言编程实现：R0中的高24位[31:8]保持不变，低8位[7:0]设置为0xB。

5. 用汇编语言编程实现：快速中断的使能和禁止。

第二次实验1. 用汇编语言编程实现：将存储器中起始地址M1处的4个字数据复制到地址M2处。

2. 用汇编语言编程实现：100+101+102+…+200，其和存于R0。

3. 用汇编语言编程实现：从存储器中起始地址M1处的20个字节数据中，找出一个最小数存放在R0中。

4. 利用跳转表的思想编写一个汇编子程序，根据键入的值（存放在R0中）不同来完成不同的子程序跳转（假设有四个子程序SUB0、SUB1、SUB2、SUB3）。

第三次实验1 用C语言和汇编语言混合编程实现：在C语言程序中调用汇编语言代码，完成字符串STR1与STR2内容的互换（假设STR1和STR2长度一致）。

2. 用C语言和汇编语言混合编程实现：在C语言程序中调用汇编语言代码，将输入的20个字节数据，从大到小加以排序，大数在前，小数在后。

3. 用C语言和汇编语言混合编程实现：用汇编语言完成对C语言全局变量的访问。

假设CV AR1和CV AR2是C语言中定义的全局变量，请用一段汇编语言访问它们，完成两者的相加运算，结果存放在CV AR1中。

第四次实验1. 用C语言和汇编语言混合编程实现：在C语言程序中调用汇编语言代码，完成两个字符串的比较，并返回比较结果。

如果比较字符串相同，返回1,否则返回0。

2. 用C语言和汇编语言混合编程实现：请完成一段字符串“Hello Zhejiang University of Technology!”的拷贝，要求主程序用C语言编写，字符串拷贝子程序用汇编语言编写。