《嵌入式系统设计与应用》综合培训

《嵌入式系统原理与应用》教学大纲一、课程基本信息二、课程性质、地位和任务嵌入式系统原理与应用是计算机科学技术专业的一门专业课，讲述嵌入式系统的基本理论、原理。

本课程是一门既与硬件关系紧密，又与嵌入式操作系统、嵌入式软件关系十分紧密课程。

它围绕目前流行的32位ARM处理器和源码开放的Linux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开发设计方法。

本课程的知识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、课程基本要求通过对基于ARM嵌入式芯片的系统的基本组织结构与工作原理的学习，使学生对计算机系统的硬件部分有一个全面的了解，对嵌入式软件的开发过程有一个清楚的认识，通过对嵌入式操作系统的工作原理的学习，使学生对嵌入式操作系统有一个清晰的认识，提高学生在嵌入式软件设计设计能力及解决实际问题的动手能力，为后续专业课程的学习打下坚实的基础。

四、课程内容第一章嵌入式系统导论教学内容：1.1嵌入式系统概述1.2嵌入式系统的实时性与可靠性1.3嵌入式系统的应用领域和发展趋势教学目的：掌握嵌入式系统的特点、与通用计算机系统的区别、影响嵌入式系统实时性和可靠性的主要因素、了解嵌入式系统的发展趋势教学重点：嵌入式系统的特点、与通用计算机系统的区别、影响嵌入式系统实时性和可靠性的主要因素教学难点：影响嵌入式系统实时性和可靠性的主要因素教学方法：课堂讲授为主，布置部分作业，在讲解时多举一些嵌入式系统的应用实例，使学生对嵌入式系统有更好的认识与理解。

第二章嵌入式硬件系统教学内容：2.1嵌入式微处理器概述2.2嵌入式微处理器内核原理和指令系统教学目的：掌握嵌入式系统的硬件的基本组成、了解嵌入式微处理器的基本组成和运行模式、基本了解ARM芯片的指令系统教学重点：嵌入式系统的基本组成、CISC与RISC指令系统的对比、嵌入式微处理器的特点、嵌入式微处理器的体系结构、嵌入式微处理器的分类、AMBA总线、PCI总线、ARM指令系统教学难点：嵌入式微处理器的体系结构、ARM指令系统教学方法：课堂讲授为主，结合课堂练习为辅，布置部分作业。

《嵌入式系统及应用》教学大纲课程编号：06083017 适用专业：计算机科学与技术学时数：40+16 学分：开课学期：第7学期先修课程：计算机操作系统、数据结构、计算机组成原理、高级语言程序设计执笔者：罗蕾、桂盛霖编写日期：2013一、课程性质和目标授课对象：本科课程类别：专业核心课教学目标：本课程是计算机科学与技术专业的一门专业核心课程，属必修学科专业课。

它的前续课程是计算机组成原理、数据结构、计算机操作系统、高级语言程序设计等，为学生进一步学习和实践嵌入式系统相关知识打下基础。

课程目标：本课程将理论与实践结合起来，以嵌入式硬件的核心嵌入式微处理器及嵌入式软件的核心嵌入式实时操作系统为重点，以应用为目的，从硬件、软件、系统开发过程、环境、工具及方法等方面，对嵌入式系统进行系统性的讲解，能够让学生系统性地掌握嵌入式系统的原理，具备基本的嵌入式系统软件开发能力。

配合实验课程的实践活动，加深学生对理论知识的理解和掌握，并具备实际开发的能力和经验。

二、课程内容安排和要求（一）教学内容、要求及教学方法本课程共56学时，其中：课堂讲授40学时，上机16学时。

第1章嵌入式系统导论（4学时，多媒体课件结合板书面授）1.主要内容：嵌入式系统基本概念及特点，嵌入式系统分类，嵌入式系统发展历程，嵌入式系统的应用领域及嵌入式系统的发展趋势2.应达到的要求：了解：嵌入式系统的发展历程、应用领域，以及发展趋势。

理解：嵌入式系统的分类、嵌入式系统组成掌握：嵌入式系统的相关基本概念及特点、嵌入式系统的软件分类；第2章嵌入式硬件系统（14学时，多媒体课件结合板书面授）1.主要内容：嵌入式硬件的组成、特点、与通用处理器的异同；嵌入式微处理器的分类，主流的嵌入式微处理器（ARM/MIPS/PPC/SH等），嵌入式微处理器的发展；总线：片内总线，片外并行总线，片外串行总线；存储系统：组成、主存、外存、典型电子盘；ARM处理器介绍：体系结构、编程模式、指令集、异常处理、ARM V4T架构的指令体系（数据处理指令、加载存储指令、分支指令、状态寄存器访问指令、协处理器指令、异常处理指令）、Thumb指令集、ARM汇编语言程序设计（ARM程序的框架结构、C语言程序对汇编程序的调用、ARM与C语言混合程序设计）2.应达到的要求：本章是全课重点之一，要求通过本章学习，建立起嵌入式硬件系统的概念。

《嵌入式技术及应用》课程标准一、课程概述嵌入式技术是当前工业自动化、智能设备、物联网等领域中广泛应用的一种技术。

本课程旨在让学生了解嵌入式技术的概念、特点、应用场景和发展趋势，掌握嵌入式系统的基本原理和实现方法，提高学生的实际操作能力和解决问题的能力。

二、课程目标1.掌握嵌入式系统的基本原理和实现方法，包括处理器、内存、外设、操作系统等方面的知识。

2.熟悉嵌入式系统的开发流程和方法，包括需求分析、系统设计、代码编写、测试、调试等环节。

3.能够根据实际需求，选择合适的嵌入式系统平台和应用软件，实现嵌入式系统的应用。

4.能够解决嵌入式系统开发中遇到的问题和故障，提高实际操作能力和解决问题的能力。

三、教学内容与要求1.嵌入式系统概述：介绍嵌入式系统的概念、特点、应用场景和发展趋势，让学生了解嵌入式系统的基本概念和背景知识。

2.处理器和内存：介绍嵌入式系统常用的处理器类型（如ARM、MIPS、X86等），以及内存的种类和特点，让学生了解嵌入式系统中的硬件基础。

3.外设接口：介绍嵌入式系统常用的外设接口（如USB、SPI、I2C、UART等），以及它们在嵌入式系统中的应用，让学生了解嵌入式系统中的外设接口技术。

4.操作系统：介绍嵌入式系统常用的操作系统（如Linux、QNX、uClinux等），以及它们的特点和应用场景，让学生了解嵌入式系统中的操作系统技术。

5.开发环境：介绍嵌入式系统的开发环境（如IDE、编译器、调试器等），以及如何使用它们进行开发，让学生掌握嵌入式系统的开发工具和环境。

6.应用开发：通过实例项目，让学生掌握如何根据实际需求选择合适的嵌入式系统平台和应用软件，实现嵌入式系统的应用，并掌握如何进行测试和调试。

7.问题解决：通过案例分析，让学生了解在嵌入式系统开发中遇到的问题和故障，并掌握如何分析和解决这些问题，提高学生的实际操作能力和解决问题的能力。

四、教学方法与手段1.理论教学与实践教学相结合：通过课堂讲解、案例分析、实践操作等方式，让学生全面了解嵌入式技术的原理和应用。

《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。