信息工程學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)嵌入式系統(tǒng)大綱嵌入式系統(tǒng)

1、信息工程學(xué)院 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)大綱嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱（模版初稿）課程編號(hào)：031210517課程名稱：嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)英文名稱：EmbeddedSystemFoundation課程性質(zhì)：嵌入式應(yīng)用技術(shù)方向必修復(fù)驗(yàn)學(xué)時(shí)：16適用對(duì)象：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)嵌入式方向一、課程實(shí)驗(yàn)說明（一）本課程的性質(zhì)和教學(xué)要求本課程是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)等相關(guān)專業(yè)的一門專業(yè)必修課。本課程的教學(xué)目標(biāo)及任務(wù)是使學(xué)生理解和掌握嵌入式系統(tǒng)的基本原理、方法和應(yīng)用技術(shù)，了解嵌入式系統(tǒng)相關(guān)知識(shí)，學(xué)習(xí)掌握嵌入式系統(tǒng)ARM處理器體系結(jié)構(gòu)，掌握ARM程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及ARM指令系統(tǒng)，學(xué)習(xí)了解嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)，理解心/OS-II

2、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，能夠有效使用現(xiàn)有的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工具，了解嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)流程，具有繼續(xù)學(xué)習(xí)開與發(fā)嵌入式系統(tǒng)的基礎(chǔ)，使學(xué)生了解嵌入式系統(tǒng)軟件的研究與發(fā)展，提高學(xué)生的理論知識(shí)和水平，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力。為嵌入式方向?qū)W習(xí)打下基礎(chǔ)。（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的與基本要求學(xué)生通過本課程實(shí)驗(yàn)，應(yīng)學(xué)會(huì)配置嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)平臺(tái)，熟悉嵌入式系統(tǒng)硬件平臺(tái)的構(gòu)成，掌握一種軟件開發(fā)環(huán)境，熟練掌握嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)流程，掌握嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)、調(diào)試等特點(diǎn)；通過實(shí)驗(yàn)理解嵌入式系統(tǒng)的概念、嵌入式系統(tǒng)的軟硬件構(gòu)成，理解ARM內(nèi)核與軟件程序的關(guān)系，學(xué)會(huì)ARM匯編語言，理解嵌入式C語言的特點(diǎn)，掌握嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)的原理，深入了解嵌入

3、式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)心OS-II的內(nèi)核機(jī)制和運(yùn)行原理。通過OS-II的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，了解嵌入式應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)方法，使對(duì)整個(gè)Cos和嵌入式操作系統(tǒng)的應(yīng)用有較為清楚的認(rèn)識(shí)與理解。具備初步的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)能力。為后續(xù)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)和從事嵌入式研發(fā)工作奠定基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)課前，學(xué)生應(yīng)預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，了解本次實(shí)驗(yàn)的目的、要求、儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟等；實(shí)驗(yàn)過程中，按照指導(dǎo)老師的要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，理解實(shí)驗(yàn)原理和掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，遵守儀器設(shè)備的操作規(guī)程，愛護(hù)實(shí)驗(yàn)器材；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)將儀器恢復(fù)原狀并搞好實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場的環(huán)境衛(wèi)生。課后，應(yīng)按要求完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告送交指導(dǎo)老師審閱。（三）課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與手段本實(shí)驗(yàn)課程主要特點(diǎn)是軟硬件結(jié)

4、合，涉及整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相關(guān)的知識(shí)，與其他課程聯(lián)系密切又有所區(qū)別，所以在實(shí)際教學(xué)中講授實(shí)驗(yàn)原理時(shí)要求教師多聯(lián)系其他課程分析，學(xué)生多學(xué)、多思、多動(dòng)，有助于理論知識(shí)的掌握，在實(shí)驗(yàn)過程中要強(qiáng)調(diào)硬件連線與軟件程序設(shè)計(jì)并重，硬件是骨架，軟件是靈魂。做實(shí)驗(yàn)不能只是連接硬件與看結(jié)果，更重要的是讓學(xué)生理解嵌入式程序設(shè)計(jì)的思想與方法與嵌入式程序如何在硬件系統(tǒng)上運(yùn)行。（四）考核方式與成績?cè)u(píng)定考核方式：課程實(shí)驗(yàn)考核（非獨(dú)立實(shí)驗(yàn)課）或者實(shí)驗(yàn)課程考核（獨(dú)立實(shí)驗(yàn)課）。成績?cè)u(píng)定：課程實(shí)驗(yàn)成績以*（20%-40%）的比例計(jì)入該門課程的考試成績中；實(shí)驗(yàn)課程考核：依據(jù)實(shí)驗(yàn)考核辦法。（五）實(shí)驗(yàn)教材和主要參考書實(shí)驗(yàn)教材：自編，嵌入式系

5、統(tǒng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，信息工程學(xué)院，2015年。主要參考書：1 .（美）劉易斯著，陳宗斌譯嵌入式軟件基礎(chǔ)：C語言與匯編的融合第一版高等教育出版社2008;2 .任哲張永忠著嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)第一版北京航空航天大學(xué)出版社2012;3 .俞建新王健宋健健著嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程第一版機(jī)械工業(yè)出版社2008;4 .盧有亮著嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)科C/OS原理與實(shí)踐第二版電子工業(yè)出版社；5 .劉火良、楊森著STM32庫開發(fā)實(shí)戰(zhàn)指南第一版機(jī)械工業(yè)出版社2013;（六）實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)要求實(shí)驗(yàn)舊每套僅器人數(shù)主要實(shí)驗(yàn)儀器備注1ARM旨令2必選驗(yàn)證1人PC機(jī)上機(jī)2ARM旨令2必選驗(yàn)證1人PC機(jī)上機(jī)3實(shí)驗(yàn)平

6、臺(tái)及開發(fā)環(huán)境掌握2必選驗(yàn)證1-3人嵌入式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、PC機(jī)實(shí)驗(yàn)4STM32GP*驗(yàn)2必選驗(yàn)證1-3人嵌入式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、PC機(jī)實(shí)驗(yàn)5STM32中斷實(shí)驗(yàn)2必選驗(yàn)證1-3人嵌入式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、PC機(jī)實(shí)驗(yàn)6p/OS-II任務(wù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)2必選驗(yàn)證1-3人嵌入式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、PC機(jī)實(shí)驗(yàn)7仙C/OSLED實(shí)驗(yàn)2選修綜合1-3人嵌入式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、PC機(jī)實(shí)驗(yàn)8仙/OS-II中斷實(shí)驗(yàn)2選修綜合1-3人嵌入式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、PC機(jī)實(shí)驗(yàn)9*4選修綜合1-3人*實(shí)驗(yàn)10*4選修設(shè)計(jì)1-3人*實(shí)驗(yàn)11*4選修設(shè)計(jì)1-3人*實(shí)驗(yàn)二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容綱要實(shí)驗(yàn)一ARM指令上機(jī)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .熟悉MDK軟件開發(fā)環(huán)境;2 .掌握常用匯編指令的功能及用法；

7、二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：練習(xí)常用匯編指令，對(duì)簡單匯編程序及指令進(jìn)行調(diào)試跟蹤。實(shí)驗(yàn)二ARM指令上機(jī)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .掌握MDK軟件開發(fā)環(huán)境工程配置；2 .掌握匯編程序編寫；3 .理解掌握ARM映像文件內(nèi)容。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：以簡單匯編程序?yàn)槔M(jìn)行編程調(diào)試，分析初始化程序。實(shí)驗(yàn)三實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及開發(fā)環(huán)境掌握一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .學(xué)習(xí)掌握嵌入式硬件系統(tǒng)構(gòu)成。2,掌握STM32的基本編程結(jié)構(gòu)。3 .掌握嵌入式軟件編寫方法與流程。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：在軟件開發(fā)環(huán)境下建立工程，以STM32為硬件平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)工程的正確配置，編寫程序完成：PC機(jī)的串口與EduKit-M3實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的COM0口進(jìn)行輸入輸出通信。通過PC機(jī)鍵盤往EduKit-M

8、3實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的COMB送字符，EduKit-M3實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上的COM0各收至U的字符再傳回給PC在PC超級(jí)終端上顯示其串口接收到的字符。實(shí)驗(yàn)四STM32GPIO實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .通過實(shí)驗(yàn)掌握ARM芯片使用GPIO端口。2 .掌握GPIO端口控制LED顯示。3 .掌握系統(tǒng)時(shí)鐘的配置。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：控制EduKit-M3實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的發(fā)光二極管LED1、LED2、LED3LED4,使它們有規(guī)律的點(diǎn)亮，具體順序如下：LED1亮->LED2亮->LED3亮->LED4亮，如此反復(fù)。實(shí)驗(yàn)五STM32中斷實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .通過實(shí)驗(yàn)掌握ARM處理器的中斷方式和中斷處理。2 .熟悉STM32

9、的中斷控制寄存器的使用。3 .通過實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)外部中斷控制器的使用方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：控制EduKit-M3實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的發(fā)光二極管LED1、LED2、LED3LED4,使它們有規(guī)律的點(diǎn)亮，具體順序如下：LED1亮->LED2亮->LED3亮->LED4亮，如此反復(fù)，當(dāng)按下EduKit-M3實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上的Key按鈕時(shí)，燈全部熄滅，2秒鐘后發(fā)光二極管全部點(diǎn)亮，再過一秒鐘后返回被中斷前的狀態(tài)，有規(guī)律的依次點(diǎn)亮。實(shí)驗(yàn)六心OS-II任務(wù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .理解任務(wù)管理的基本原理，了解任務(wù)的各個(gè)基本狀態(tài)及其變遷過程。2 .掌握pCOS-II中任務(wù)管理的基本方法（創(chuàng)建、啟動(dòng)、掛起、解掛任務(wù)）

10、。3 .熟練使用心OS-II任務(wù)管理的基本系統(tǒng)調(diào)用。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：建立兩個(gè)任務(wù)Taskl和Task2：任務(wù)Taskl不斷地掛起自己，再被任務(wù)Task2解掛，兩個(gè)任務(wù)不斷地切換執(zhí)行。并在串口打印相應(yīng)的信息。用戶可以通過串口進(jìn)行觀察。實(shí)驗(yàn)七心/OS-IILED實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .通過實(shí)驗(yàn)掌握ARM芯片使用I/O口控制LED顯示。2 .掌握將I/O口控制LED顯示以任務(wù)的形式在uC/OS-II中運(yùn)行。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：在C/OSI中建立三個(gè)任務(wù)Task1和Task2以及Task3,其中Task1順序熄滅四個(gè)LED,延遲一會(huì)再順序點(diǎn)亮四個(gè)LED=Task2以及Task3完成時(shí)間延遲任務(wù)。實(shí)驗(yàn)八uC/OS

11、-II中斷控制實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .通過實(shí)驗(yàn)掌握ARM處理器的中斷方式和中斷處理。2 .熟悉STM32的中斷控制寄存器的使用。3 .通過實(shí)驗(yàn)掌握uC/OS-II中中斷的處理方法。4 .通過本實(shí)驗(yàn)掌握在uC/OS-II中運(yùn)行多個(gè)任務(wù)的方法5 .掌握通過信號(hào)量的方法實(shí)現(xiàn)任務(wù)之間的通訊。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：在uC/OS-II中建立3個(gè)任務(wù)Taskled、Tasktep、Taskadc和三個(gè)中斷。Taskled初始化時(shí)，LED依次點(diǎn)亮，當(dāng)按下Key鍵時(shí)產(chǎn)生中斷。中斷服務(wù)子程序內(nèi)容：燈全部熄滅，2秒鐘后發(fā)光二極管全部點(diǎn)亮，再過1秒鐘后中斷返回。Tasktep用來實(shí)時(shí)檢測溫度傳感器u4的溫度。STM321過IIC接口獲取溫度傳感器的溫度。Taskadc用來將ADC的采樣值實(shí)時(shí)的顯示。第二個(gè)中斷是TIM2定時(shí)中斷，用來播放WAW波文件。第三個(gè)中斷是tamper按鍵中斷，用來停止或者重新開始播放音頻文件。實(shí)驗(yàn)九一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.2.二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)十一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .2 .二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)H一一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.2.二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：大綱制定要求:1、嚴(yán)格按照模版