嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用》(32+16)教學(xué)大綱

1、嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用課程教學(xué)大綱課程編號: 000253110 課程名稱：Embedded System and Application 英文名稱： Java Programming 課程性質(zhì): 專業(yè)基礎(chǔ)課 總 學(xué) 時： 48 學(xué)分： 2.5 適用對象: 物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)本科生 計算科學(xué)與計算專業(yè)本科生 先修課程： 高級語言程序設(shè)計,數(shù)字邏輯電路 一、編寫說明（一）本課程的性質(zhì)、地位和作用 本課程是物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，是一門理論和實踐相結(jié)合的課程，通過理論教學(xué)和系統(tǒng)設(shè)計實例的分析和編程，使學(xué)生理解掌握面嵌入式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、組成和應(yīng)用開發(fā)，并學(xué)會嵌入式系統(tǒng)設(shè)計，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下必要基礎(chǔ)。（二

2、）教學(xué)基本要求1.理解嵌入式系統(tǒng)的基本概念。2.掌握嵌入式系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。3.掌握ARM微處理器結(jié)構(gòu)以及ARM9指令。4.掌握Linux嵌入式開發(fā)環(huán)境與程序設(shè)計方法。5.掌握嵌入式內(nèi)部可編程模塊與接口應(yīng)用。（三）課程教學(xué)方法與手段本課程是一門理論和實踐相結(jié)合的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與開發(fā)設(shè)計相結(jié)合的課程，主要采用多媒體課件結(jié)合實戰(zhàn)式同步編寫案例的形式授課，按照知識結(jié)構(gòu)安排實驗鞏固，注重啟發(fā)式教學(xué)理念，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。（四）實踐環(huán)節(jié) 實踐形式:實驗操作的形式 實驗?zāi)康?1.熟練掌握嵌入式體系結(jié)構(gòu)、內(nèi)部模塊。2.學(xué)習(xí)嵌入式開發(fā)環(huán)境和Linux下編程方法。3.掌握嵌入式Linux設(shè)備驅(qū)動程序開發(fā)。4.掌握

3、嵌入式Linux文件I/O編程。5.掌握嵌入式Linux內(nèi)部編程模塊應(yīng)用。6.掌握嵌入式Linux網(wǎng)絡(luò)編程。實踐環(huán)節(jié)學(xué)時分配：序號上機(jī)內(nèi)容計劃學(xué)時要求1嵌入式程序設(shè)計基礎(chǔ)2掌握2嵌入式內(nèi)部可編程模塊2掌握3嵌入式接口技術(shù)應(yīng)用2掌握4嵌入式Linux內(nèi)核移植2掌握5嵌入式Linux設(shè)備驅(qū)動程序2掌握6嵌入式Linux操作系統(tǒng)移植2掌握7網(wǎng)絡(luò)通信2掌握8應(yīng)用實例2掌握總計16（五）教學(xué)時數(shù)分配表教學(xué)內(nèi)容各教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時分配采用何種多媒體教學(xué)手段章節(jié)主要內(nèi)容講授實驗討論習(xí)題課外其它小計1嵌入式系統(tǒng)概述26幻燈片課件2ARM微處理器概述與編程模型26幻燈片課件、現(xiàn)場編程講解3ARM9指令系統(tǒng)46幻燈片課

4、件、現(xiàn)場編程講解4嵌入式程序設(shè)計基礎(chǔ)2214幻燈片課件、現(xiàn)場編程講解5嵌入式內(nèi)部可編程模塊428幻燈片課件、現(xiàn)場編程講解6嵌入式接口技術(shù)應(yīng)用423幻燈片課件、現(xiàn)場編程講解7軟件開發(fā)環(huán)境222幻燈片課件8嵌入式系統(tǒng)BootLoader技術(shù)224幻燈片課件、現(xiàn)場編程講解9嵌入式Linux操作系統(tǒng)移植228幻燈片課件、現(xiàn)場編程講解10嵌入式Linux設(shè)備驅(qū)動程序開發(fā)424幻燈片課件、現(xiàn)場編程講解11嵌入式Linux應(yīng)用程序設(shè)計423現(xiàn)場編程講解合計321648（六）本課程與其它課程的聯(lián)系嵌入式系統(tǒng)是當(dāng)今最為流行的系統(tǒng)平臺之一，在物聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)療電子、智能家居、物流管理和電力控制等方面應(yīng)用廣泛，具有優(yōu)秀穩(wěn)

5、定性與低功耗等特點。本課程可以在C語言程序設(shè)計、單片機(jī)、數(shù)字電路等基礎(chǔ)課程學(xué)完之后學(xué)習(xí)，最好在單片機(jī)之后學(xué)習(xí)。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以學(xué)會和掌握嵌入式系統(tǒng)的基本概念、系統(tǒng)架構(gòu)、系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)等技術(shù)，為以后的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)與設(shè)計打好基礎(chǔ)。（七）教材與主要參考書教 材：嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用教程 第一版 孟祥蓮 2010.9 清華大學(xué)出版社參 考 書：1ARM嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用教程 第一版 徐光憲,趙常松,吳顯義,楊興全 北京航空航天大學(xué)出版社 20142嵌入式系統(tǒng)原理、設(shè)計及開發(fā)施部克威(著), 伍微 (譯) 高等教育出版社 2012（八）考核方式與標(biāo)準(zhǔn)本課程為考試課程，標(biāo)準(zhǔn)參考考試大綱。 二、

6、教學(xué)內(nèi)容綱要第一章 嵌入式系統(tǒng)概述一、教學(xué)基本要求1.了解嵌入式的發(fā)展、特點、應(yīng)用領(lǐng)域和程序開發(fā)過程。2.掌握嵌入式開發(fā)和運行環(huán)境的安裝和配置3.理解嵌入式的原理和開發(fā)過程。4.掌握嵌入式的注釋和編程風(fēng)格。二、教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 嵌入式系統(tǒng)定義要點：1.嵌入式系統(tǒng)定義與特點第二節(jié) 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展概述要點：1. 嵌入式的特點和優(yōu)勢。2. 嵌入式系統(tǒng)的功能第三節(jié) 嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件特征要點：1.嵌入式系統(tǒng)硬件平臺。2.硬件抽象層。3、嵌入式操作系統(tǒng)。第四節(jié) 嵌入式系統(tǒng)的分類要點：1.嵌入式系統(tǒng)的基本分類。第五節(jié) 嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用要點：1.編寫一個簡單的嵌入式應(yīng)用。第六節(jié) 本章小結(jié)要點：1.嵌入式

7、系統(tǒng)的基本概念、特點。2.編譯及運行。第七節(jié) 習(xí)題課要點：1.復(fù)習(xí)嵌入式基本知識。第二章 ARM微處理器概述與編程模型一、教學(xué)基本要求1.理解和掌握嵌入式2.掌握嵌入式的基本方法。3.掌握嵌入式的使用。二、教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) ARM微處理器概述要點：1ARM微處理器的特點。第二節(jié) ARM微處理器結(jié)構(gòu)要點：1RISC體系結(jié)構(gòu)。2. ARM微處理器的寄存器結(jié)構(gòu)。3ARM微處理器的指令結(jié)構(gòu)。4. ARM微處理器的應(yīng)用選型第三節(jié) ARM微處理器的工作狀態(tài)要點：1工作狀態(tài)的類型。第四節(jié) ARM體系結(jié)構(gòu)的存儲器格式要點：1指令長度及數(shù)據(jù)類型。2存儲管理單元。第五節(jié) 處理器模式要點：1 處理器的基本模式。第六節(jié)

8、 寄存器組織要點：1. ARM狀態(tài)下的寄存器組織。2. Thumb狀態(tài)下的寄存器組織3. 程序狀態(tài)寄存器第七節(jié) 異常要點：1 ARM體系結(jié)構(gòu)所支持的異常類型。2 異常優(yōu)先級3 異常的響應(yīng)及返回4 應(yīng)用程序中的異常處理第三章 ARM9指令系統(tǒng)一、教學(xué)基本要求1掌握ARM9處理器的尋址方式。2. 理解和掌握ARM指令集。3Thumb指令集。二、教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) ARM處理器的尋址方式 要點：1寄存器尋址。2. 立即尋址。3. 寄存器間接尋址4. 變址尋址5. 寄存器移位尋址6. 多寄存器尋址7.堆棧尋址8.相對尋址第二節(jié) ARM指令集要點：1 指令格式。2 條件碼3 ARM存儲器訪問指令4 ARM數(shù)

9、據(jù)處理類指令5 ARM分支指令6 ARM協(xié)處理器指令7 ARM軟件中斷指令第三節(jié) Thumb指令集要點：1. Thumb指令集的指令第四節(jié) 本章小結(jié)第四章 嵌入式程序設(shè)計基礎(chǔ)一、教學(xué)基本要求1.理解嵌入式程序設(shè)計的方式。2.理解和掌握類偽指令。3.理解和掌握匯編語言的語句格式。 4.掌握匯編程序應(yīng)用。5.掌握匯編語言與C/C+的混合編程。二、教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 偽指令要點：1 通用偽指令。2 與ARM指令相關(guān)的偽指令3 與Thumb指令相關(guān)的偽指令第二節(jié) 匯編語言的語句格式要點：1.書寫格式。2.匯編語言中表達(dá)式和運算符。第三節(jié) 匯編程序應(yīng)用要點：1 匯編程序基本結(jié)構(gòu)。2 子程序調(diào)用第四節(jié) 匯編語

10、言與C/C+的混合編程要點：1 在C/C+程序中內(nèi)嵌匯編指令的語法格式。2 C/C+與匯編語言的混合編程應(yīng)用第五章 嵌入式內(nèi)部可編程模塊一、教學(xué)基本要求1.理解嵌入式的存儲控制模塊。2.理解GPIO端口。 3.理解和掌握中斷系統(tǒng)。4.理解和掌握DMA。5.理解和掌握定時部件。6.理解ADC及觸摸屏接口。二、教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 存儲控制模塊要點：1. 存儲器控制器。2. NANDFlash控制器3. 存儲器實例第二節(jié) GPIO要點：1端口功能。2端口配置寄存器。3. 端口其他寄存器4. I/O應(yīng)用實例第三節(jié) 中斷系統(tǒng)要點：1 中斷優(yōu)先級2 中斷控制寄存器3 中斷編程實例第四節(jié) DMA要點：1 S3C

11、2440A芯片的DMA方式。2 S3C2440A芯片的DMA寄存器3 S3C2440A芯片的DMA實例第五節(jié) 定時部件要點：1 看門狗定時器原理及實例。2 RTC部件3 Timer部件4 定時部件應(yīng)用實例第六節(jié) UART要點：1 UART的操作。2 UART接口寄存器3 UART實例第七節(jié) ADC及觸摸屏接口要點：1 功能描述。2 ADC及觸摸屏接口特殊寄存器3.A/D轉(zhuǎn)換實例第六章 嵌入式接口技術(shù)應(yīng)用一、教學(xué)基本要求1.理解LCD顯示器接口。2.理解和掌握I2C總線。 3.理解I2S編程實例。4.掌握AC97控制器。二、教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) LCD顯示器接口要點：1. LCD的控制器。2. S3C

12、2440A芯片的LCD專用寄存器3. S3C2440A芯片LCD寄存器的設(shè)置第二節(jié) I2C總線要點：1 S3C2440A的I2C接口。2 I2C總線接口特殊寄存器3 I2C編程舉例第三節(jié) I2S總線要點：1.發(fā)送接收模式2.音頻串行接口格式。3. I2S總線接口特殊寄存器4. I2S編程實例第四節(jié) AC97控制器要點：1.AC97控制器操作2.AC97控制器特殊寄存器3. AC97應(yīng)用實例第五節(jié) S3C2440A的攝像頭要點：1.S3C2440A的攝像頭接口2.攝像頭接口特殊寄存器3. 攝像頭接口實例第七章 軟件開發(fā)環(huán)境一、教學(xué)基本要求1.理解ADS1.2 集成開發(fā)環(huán)境。二、教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) A

13、DS1.2 集成開發(fā)環(huán)境要點：1. 使用ADS創(chuàng)建工程。2. 用AXD進(jìn)行代碼調(diào)試第二節(jié) 嵌入式Linux的軟件開發(fā)環(huán)境要點：1.安裝交叉編譯環(huán)境。2. 嵌入式Linux程序開發(fā)工程管理第八章 嵌入式系統(tǒng)BootLoader技術(shù)一、教學(xué)基本要求1.理解和掌握BootLoader。二、教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) BootLoader的基本概念要點：1. BootLoader的相關(guān)設(shè)備和機(jī)制。2. BootLoader的啟動過程3. BootLoader的操作模式4. BootLoader的總體設(shè)計第二節(jié) BootLoader(vivi)的代碼分析要點：1分析BootLoader(vivi)。第九章 嵌入式L

14、inux操作系統(tǒng)移植一、教學(xué)基本要求1.掌握嵌入式Linux。2.掌握如何下載目標(biāo)文件。二、教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 嵌入式Linux基本概念要點：1.嵌入式Linux基本概念。第二節(jié) 嵌入式Linux內(nèi)核移植要點：1 內(nèi)核修改2 內(nèi)核配置3 內(nèi)核編譯第三節(jié) 建立Linux根文件系統(tǒng)要點：1 建立Linux根文件系統(tǒng)。第四節(jié) 下載目標(biāo)文件要點： 1.如何下載目標(biāo)文件第十章 嵌入式Linux設(shè)備驅(qū)動程序開發(fā)一、教學(xué)基本要求1.了解嵌入式Linux驅(qū)動程序開發(fā)基礎(chǔ)。2.掌握Linux設(shè)備驅(qū)動重要技術(shù)使用。3.掌握字符設(shè)備驅(qū)動程序。4.掌握網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動程序。二、教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 嵌入式Linux驅(qū)動程序開發(fā)基礎(chǔ)

15、要點：1. 嵌入式Linux設(shè)備驅(qū)動程序分類。2. 最簡單的內(nèi)核模塊第二節(jié) 嵌入式Linux設(shè)備驅(qū)動重要技術(shù)要點：1 內(nèi)存與I/O端口。2 同步機(jī)制3 阻塞與非阻塞4 時間問題5 中斷處理第三節(jié) 字符設(shè)備驅(qū)動程序要點：1 字符設(shè)備驅(qū)動結(jié)構(gòu)。2 字符設(shè)備驅(qū)動實例LED驅(qū)動第四節(jié) 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動程序要點：1 Linux網(wǎng)絡(luò)設(shè)備簡介。2 網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3 網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序分析第五節(jié) 設(shè)備驅(qū)動實例要點：1 ADC設(shè)備驅(qū)動實例。2 PWM設(shè)備驅(qū)動實例3.觸摸屏設(shè)備驅(qū)動實例第十一章 嵌入式Linux應(yīng)用程序設(shè)計一、教學(xué)基本要求1.了解嵌入式LinuxC語言應(yīng)用程序開發(fā)基礎(chǔ)。2.理解文件I/O編程。3.掌握網(wǎng)絡(luò)編程。二、教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 嵌入式Linu