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嵌入式系统基础教学大纲

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《嵌入式系统基础》课程教学大纲

一 课程说明

1.课程基本情况

课程名称：嵌入式系统基础

英文名称：Base of Embedded System

课程编号：2413245

开课专业：计算机科学与技术

开课学期：第5学期

学分/周学时：5学分/5学时

课程类型：专业任选课

2．课程性质（本课程在该专业的地位作用）

本课程是计算机科学与技术专业嵌入式技术方向基础课程，紧密结合嵌入式应用软件开发实际，课堂讲授和上机实验相结合，熟悉嵌入式系统开发的基础理论和方法，搭建嵌入式系统的开发平台，初步掌握嵌入式系统开发的步骤。

3．本课程的教学目的和任务

本课程要求学生在课堂上有一定量的实例练习，提高使用专用工具进行程序设计的能力；要求学生在课后要进行一定的训练以达到能够熟练应用嵌入式系统工具实现工程设计、操作等方面的能力，掌握嵌入式系统设计的基本方法，熟悉ARM处理器的开发环境及软硬件的调试过程，巩固和加深对理论课中知识的理解，提高对所学知识的综合运用能力。

4．本课程与相关课程的关系、教材体系特点及具体要求

学习本课程前应具有一定的计算机基础知识、数字电路与逻辑技术、电子电路知识、程序设计知识、操作系统知识。

本课程的学习需要以下先导课程：《计算机组成原理》、《操作系统》、《汇编语言程序设计》、《C（标准 C）语言程序设计》、《电路与模拟电子技术》、《数字电子技术》、《数据结构》

本课程是嵌入式系统后继课程《嵌入式操作系统》、《嵌入式应用与开发》、《移动智能设备应用开发》的先导课程。

5．教学时数及课时分配

二 教材及主要参考书

1.赵宏,王小牛. 嵌入式系统应用教程. 北京：人民邮电出版社，2010

2.周立功等编著. ARM嵌入式系统基础教程. 北京：北京航空航天大学出版社，2005

3.王田苗编. 嵌入式系统设计与实例开发. 北京：清华大学出版社,2002

4.赵宏，曹洁编著.linux系统指南. 成都：西南交通大学出版社，2008

5.嵌入式Linux设计与应用. 北京：清华大学出版社

6.坂村健著.嵌入式实时操作系统T-Kernel.北京：北京航空航天大学出版社，2005

7.张绮文等编著.ARM嵌入式常用模块与综合系统设计实例精讲.北京：电子工业出版社，2007

8.北京博创.UP-CUP S2410经典Linux实验指导书. 章（专题） 主要内容 学时安排

理论 实验

1 嵌入式系统概论 4 0

2 Linux系统操作基础 12 10

3 嵌入式微处理器技术基础 6 0

4 嵌入式开发环境的搭建 8 6

5 ARM体系结构与指令集 12 10

6 Linux的c语言编程 12 10

合计学时 54 36 9.俞建新,王健,宋健建.嵌入式系统基础教程 北京:机械工业出版社 2008年3月

10.俞建新等编著. 嵌入式应用程序开发综合实验9例 北京：清华大学出版社

11.Real-time Embedded Software Systems

12.OSEK/VDX Operating System. Version 2.2.2. July 5th, 2004.

13.Charting Past, Present, Future Research in Ubiquitous Computing.

14.Priority Inheritance Protocols: An Approach to Real-Time

Synchronization

三 教学方法和教学手段说明

本课程要求学生在课堂上有一定量的实例练习，能够熟练应用嵌入式系统工具实现工程设计、操作等方面的能力，推荐使用多媒体教学（机房或多媒体教室），机房教学好一些，注重理论教学与实验教学相结合。

四 成绩考核办法

建议采用开卷考试或者考查考试（以综合性实验方式考核）。最终的课程成绩可按照考查成绩占60％，平时成绩（实验成绩）按20％，半期考查成绩按20％处理。

五 教学内容

第1部分 嵌入式系统概论（理论4学时）

一、教学目的

使学生明确学习本课程的目的、意义、任务，掌握嵌入式系统的定义，了解其主要应用领域、研究范围及发展方向；了解掌握几种典型的嵌入式实时操作系统和嵌入式软实时操作系统的特色、优缺点和常见应用领域。

二、教学重点

嵌入式系统的基本组成和分类、发展趋势、相关研究领域。

VxWorks、Windows CE、Embedded Linux等嵌入式系统的特点与应用领域。

三、教学难点

嵌入式系统体系结构

嵌入式操作系统选型方法

四、讲授要求

本部分推荐多媒体教学，最好使用机房授课，注重实验与理论相结合。

五、讲授要点

嵌入式系统的发展历史和应用现状；嵌入式系统的定义、体系结构与基本特征；嵌入式系统的常见种类。

六、实验及实践要求

无

第2部分 Linux系统操作基础（理论12学时，实验10学时）

一、教学目的

掌握常见的linux操作系统的安装与定制；掌握嵌入式开发过程中常用的linux命令；熟练使用VI编辑器。。

二、教学重点

linux操作系统的安装与定制

常用的linux命令的使用

三、教学难点

linux操作系统的安装与定制

使用VI编辑器进行文件编辑

四、讲授要求

多媒体教学（机房或多媒体教室），理论教学

五、讲授要点

本部分主要介绍linux系统的安装以及linux常用命令，介绍Linux系统中常见文件类型和常用目录，文件通配符用法和文件操作权限，应用实例示范常用命令的用法和参数选择，简单介绍输入输出转向和管道功能，最后，对嵌入式系统开发过程中常用的VI编辑器进行较详细的讲解。

此处所描述的Linux安装是指在上位机中安装通用Linux操作系统，在下位机中一般称为“烧写”软件系统，需要通过专门的接口，如JTAG或网络传输。

我们以RedHat linux9.0为例进行描述，其他版本的Linux与此相似。

六、实验及实践要求

实验一：Linux系统操作实验

1、实验项目名称：Linux系统操作实验

2、实验类型：验证性

3、学时分配：10学时

4、每组人数：1人

5、实验内容及要求：在计算机上面安装虚拟机，虚拟机里面定制安装linux操作系统；熟练使用常见的linux命令和VI编辑器。

第3部分 嵌入式微处理器技术基础（理论6学时）

一、教学目的

理解嵌入式微处理器典型技术；理解主流嵌入式处理器；理解和掌握嵌入式系统调试技术。

二、教学重点

嵌入式微处理器典型技术

指令集模拟器

在线仿真器

片上调试技术：BDM、JTAG，Nexus

边界扫描测试技术JTAG

三、教学难点

嵌入式微处理器典型技术

嵌入式系统调试技术

四、讲授要求

本部分主要是理论教学，推荐使用多媒体教学。

五、讲授要点

本部分主要讲解嵌入式处理器的基础知识 六、实验及实践要求

无

第4部分 嵌入式开发环境的搭建（理论8学时，实验6学时）

一、教学目的

掌握建立嵌入式系统开发环境，熟悉嵌入式开发工程中使用的TFTP、Telnet和NFS服务，学会使用minicom终端

二、教学重点

建立嵌入式系统开发环境

TFTP、Telnet和NFS服务

使用minicom终端

三、教学难点

建立嵌入式系统开发环境

TFTP、Telnet和NFS服务

四、讲授要求

多媒体教学（推荐使用机房教学），理论教学与实验相互结合。

五、讲授要点

本章主要讲解如何建立嵌入式系统开发环境，首先学习与嵌入式系统开发相关的linux服务TFTP、NFS服务并如何配置，随后介绍配置linux里面的超级终端minicom，最后学习如何编译嵌入式Linux内核，

六、实验及实践要求

实验二：嵌入式开发环境的搭建

1、实验项目名称：嵌入式开发环境的搭建

2、实验类型：综合性

3、学时分配：6学时

4、每组人数：1人

5、实验内容及要求：熟悉linux开发环境，认识并学会使用实验设备试验箱，学会搭建嵌入式系统开发环境，了解下位机的系统组成与各部分的功能，掌握下位机系统的烧写方法与步骤。

第5部分 ARM体系结构和指令集（理论12学时，实验10学时）

一、教学目的

理解ARM体系结构；了解ARM处理器流水线；掌握ARM的工作模式和工作状态；理解ARM存储器组织；掌握ARM处理器的寻址方式和指令集；了解ARM开发工具概述；理解ARM映像文件格式；掌握ADS的组成与使用；掌握ARM汇编语言程序的格式与编写规范；理解ARM汇编语言指示符（ADS格式）；掌握典型的ARM汇编语言程序范例。

二、教学重点

ARM体系结构版本

ARM处理器结构

ARM存储器组织

ARM处理器的寻址方式和指令系统

ARM异常中断响应和返回

ARM汇编语言程序的格式与编写规范

典型的ARM汇编语言程序

三、教学难点

ARM处理器的寻址方式和指令系统

ARM异常中断响应和返回

ARM映像文件格式

ARM汇编语言指示符

四、讲授要求

多媒体教学（机房或多媒体教室），理论教学与实验相互结合。

五、讲授要点

本部分首先讲解ARM嵌入式处理器的基础知识，介绍ARM公司与其处理器的特点，详细叙述ARM各种指令集结构与处理器系列的特点，讲解ARM的工作模式和工作状态，并说明ARM存储器组织结构，介绍ARM的异常处理机制。

其次重点讲解ARM处理器的寻址方式和指令集，这是本部分一个难点，学习使用ARM开发工具，理解ARM映像文件格式，掌握ADS的组成与使用。

最后介绍ADS环境下标准ARM汇编语言程序设计，学习ARM汇编语言程序的格式与编写规范；学会使用ARM汇编语言指示符（ADS格式）；掌握给出的典型

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嵌入式系统应用设计教学大纲

嵌入式系统应用设计教学大纲

《嵌入式系统应用设计》课程教学大纲

一 课程说明

1.课程基本情况

课程名称：嵌入式系统应用设计

英文名称：Application of embedded system design

课程编号：2413255

开课专业：计算机科学与技术

开课学期：6学期

学分/周学时：3/2+1

课程类型：专业任选课

2．课程性质（本课程在该专业的地位作用）

本课程嵌入式系统开发的综合教程，是计算机科学与技术专业嵌入式系统方向高级课程。通过本课程的学习，使学生深入了解嵌入式技术的理论、知识，学生应对嵌入式技术的开发与应用有一定的提高，较为深入的掌握基于ARM处理器的应用设计方法，掌握ARM应用系统的开发方法及手段，为今后进一步的学习和工作打好基础。

3．本课程的教学目的和任务

通过本课程的学习，使学生具有嵌入式系统应用开发的设计能力。

本课程采用课堂教学和试验教学相结合，以课堂教学为主的教学形式。通过本课程的学习，要求学生能够达到：

（1）较深入地学习嵌入式系统的组成及工作原理；

（2）具有较高的c语言和汇编语言源程序的阅读能力和一定的程序编写能力；

（3）掌握常用的嵌入式应用程序设计方法与手段；

4．本课程与相关课程的关系、教材体系特点及具体要求

学习本课程前应具有一定的计算机基础、数字电路与逻辑技术、电子电路知识、程序设计知识、操作系统知识。 先修课程：《计算机电路基础》、《数字电路与逻辑技术》、《计算机组成原理》《单片机原理与应用》、《嵌入式系统基础》、《操作系统》、《数据结构》、《C语言程序设计》

5．教学时数及课时分配

二 教材及主要参考书

1. 赵宏,王小牛. 嵌入式系统应用教程. 北京：人民邮电出版社，2010

2. 周立功等编著. ARM嵌入式系统基础教程. 北京：北京航空航天大学出版社，2005

3. 王田苗编. 嵌入式系统设计与实例开发. 北京：清华大学出版社,2002

4．赵宏，曹洁编著.linux系统指南. 成都：西南交通大学出版社，2008

《嵌入式系统》课程教学大纲

《嵌入式系统》课程教学大纲

《嵌入式系统》课程教学大纲

学分：3

学时：64

适用专业：电子信息、通信技术

前导课程：电路分析基础、模拟电路、数字电路、高频电路、单片机原理、C语言

后续课程：

一、 课程的性质和任务

本课程围绕目前流行的32位ARM处理器和嵌入操作系统，讲述嵌入式系统的概念、软硬件组成、开发过程以及嵌入式应用程序和驱动程序的开发设计方法。《嵌入式系统》是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使用RTOS（实时操作系统）构成嵌入式系统的应用能力等方面的学科，是电子信息与计算机类或相关工科专业的一门专业课。

二、 课程的教学基本要求

本课程是一门综合性、实践性、应用性很强的专业课。课程教学所要达到的目的是：使学生掌握嵌入式系统体系结构，嵌入式处理器结构（ARM架构为主），异常处理、系统控制过程、存储处理、ARM内部资源、各种I/O接口；嵌入式系统开发应用方法；实时多任务操作系统。本课程将为学生今后从事嵌入式系统研究与开发打下坚实的基础。

三、 教学内容和要求

（一） 理论教学内容和要求

第一章：嵌入式系统的概况

1、 讲授内容：

主要讲解嵌入式系统的定义、嵌入式系统的分类、嵌入式系统的组成及嵌入式系统的应用领域和发展趋势。

2、 基本要求：

使学生明确学习本课程的目的。

第二章：嵌入式系统的硬件基本知识

1、 讲授内容：

1、ARM体系的硬件架构

2、冯.诺依曼体系结构和哈佛体系结构 3、RISC体系结构

4、流水线技术

2、 基本要求：

了解嵌入式系统的硬件基础。

第三章：嵌入式操作系统

1、 讲授内容：

1、嵌入式操作系统的分类

2、嵌入式操作系统的特点

3、实时操作系统

4、目前市场上流行的嵌入式操作系统

2、 基本要求：

掌握嵌入式操作系统的分类和特点，明确实时操作系统的内核特点

第四章：ARM架构的嵌入式微处理器

1、 讲授内容：

目前基于ARM架构的嵌入式微处理器：I44B0，2410，LPC2000的架构及特点。

《嵌入式系统》教学大纲(本科)

《嵌入式系统》教学大纲(本科)

《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 英文名 Embedded Systems 课程代

码 01M0125

学分 2 总学时 32 理论学时 24 实验/实践学时8

课程类别 专业课 课程性质 选修 先修课程 《电路分析基础》、《电子技

术》、《单片机原理及应用》

适用专业 理工科专业（非计算机专业） 开课学院 机电工程学院

执笔人

审定人

制定时间 2020年11月

一、课程地位与课程目标

（-）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。

嵌入式操作系统基础知识

嵌入式操作系统基础知识

嵌入式操作系统基础知识

嵌入式操作系统是指运行在嵌入式系统中的操作系统。它是一种特殊的操作系统，具有高度的实时性、可靠性和稳定性，应用于嵌入式系统领域。

嵌入式操作系统的基础知识包括操作系统的概念、嵌入式系统的特点、嵌入式操作系统的分类、嵌入式操作系统的设计原则以及嵌入式操作系统的应用等方面。

首先，操作系统是指管理计算机软硬件资源、控制程序运行、为用户提供接口的系统软件。在嵌入式系统中，操作系统需要具有高度的实时性和可靠性，能够适应各种硬件平台和应用环境。

其次，嵌入式系统的特点主要包括资源受限、功耗低、体积小、价格低等方面。这些特点对于嵌入式操作系统的设计和实现都提出了更高的要求。

嵌入式操作系统可以分为裸机操作系统和实时操作系统两种。裸机操作系统是指没有任何操作系统支持的程序设计，程序本身必须包括对外设的访问和处理，开发难度较大；实时操作系统是指具有高度实时性的操作系统，其特点是实时性好、可靠性高、效率高，常用于控制系统等领域。常见的实时操作系统包括VxWorks、RTLinux等。

嵌入式操作系统的设计原则主要包括简洁、高效、可靠、可移植等方面。简洁是指嵌入式操作系统的核心功能尽量简单，代码量要小；高效是指嵌入式操作系统要具有快速响应、占用空间小等特点；可靠是指嵌入式操作系统要具有稳定性、可用性、可维护性等特点；可移植是指嵌入式操作系统应该能够适应各种硬件平台和应用环境。

嵌入式操作系统的应用广泛，包括通信设备、工业自动化、医疗设备、汽车电子、智能家居等领域。例如，手机中的操作系统就是嵌入式操作系统之一。

总之，嵌入式操作系统是一个广泛应用于嵌入式系统领域的特殊操作系统，具有高度的实时性、可靠性和稳定性。在嵌入式操作系统的设计和实现中，需要遵循简洁、高效、可靠、可移植等设计原则。嵌入式操作系统的应用范围广泛，在各种电子产品中都有应用。