嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用

1、嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用Embedded System and Application課程編號(hào)：B0507011S學(xué) 分：3.5開課學(xué)院： 自動(dòng)化學(xué)院學(xué) 時(shí)： 56課程類別：專業(yè)課課程性質(zhì)： 必修一、課程的性質(zhì)和目的課程性質(zhì)：嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用是自動(dòng)化專業(yè)的一門專業(yè)課。目的：主要講述嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理及方法，內(nèi)容包括：MCS51單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、片上外設(shè)、系統(tǒng)擴(kuò)展與綜合應(yīng)用，ARM9微處理器處理器結(jié)構(gòu)及指令系統(tǒng)、嵌入式操作系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及分析方法。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握嵌入式系統(tǒng)的概念、體系結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)組成及設(shè)計(jì)方法；掌握MCS51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與指令系統(tǒng)、ARM9的微處理器結(jié)構(gòu)和指令

2、系統(tǒng)以及嵌入式系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)方法；了解嵌入式操作系統(tǒng)，并能夠進(jìn)行實(shí)際系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析。二、課程教學(xué)內(nèi)容及基本要求（一）課程教學(xué)內(nèi)容及知識(shí)模塊順序1知識(shí)單元一： 嵌入式系統(tǒng)緒論（2學(xué)時(shí)）（1）知識(shí)點(diǎn)一：嵌入式系統(tǒng)概述（2）知識(shí)點(diǎn)二：嵌入式系統(tǒng)的基本概念（3）知識(shí)點(diǎn)三：嵌入式操作系統(tǒng)（4）知識(shí)點(diǎn)四：嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域（5）知識(shí)點(diǎn)五：嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)教學(xué)基本要求：掌握嵌入式系統(tǒng)的基本概念，了解嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢(shì)，了解嵌入式操作系統(tǒng)的概念、作用及分類，通過(guò)本單元內(nèi)容，基本了解本課程的體系結(jié)構(gòu)，理解本課程的學(xué)習(xí)方法。2知識(shí)單元二： MCS51單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu) （4學(xué)時(shí)）（1）知識(shí)點(diǎn)一

3、：MCS51單片機(jī)引腳介紹（2）知識(shí)點(diǎn)二：MCS51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)（3）知識(shí)點(diǎn)三：MCS51單片機(jī)存儲(chǔ)器組織教學(xué)基本要求：掌握MCS51單片機(jī)引腳、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)器組織，掌握單片機(jī)并行I/O端口的工作原理，理解51單片機(jī)的位處理功能，了解單片機(jī)的工作方式，重點(diǎn)掌握51單片機(jī)片內(nèi)存儲(chǔ)器的功能劃分與使用方法。3知識(shí)單元三： 指令系統(tǒng)與程序設(shè)計(jì) （10學(xué)時(shí)）（1）知識(shí)點(diǎn)一：MCS51單片機(jī)指令系統(tǒng)概述（2）知識(shí)點(diǎn)二：MCS51單片機(jī)指令介紹（3）知識(shí)點(diǎn)三：MCS51單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)教學(xué)基本要求：掌握單片機(jī)所采用的尋址方式、指令系統(tǒng)及指令分類，理解51單片機(jī)匯編語(yǔ)言的所有指令及其用法，理解偽指令的作用

4、及其用法，掌握基本編程方法，并能根據(jù)具體應(yīng)用進(jìn)行獨(dú)立編程。4知識(shí)單元四： 中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器及串行口 （6學(xué)時(shí)）（1）知識(shí)點(diǎn)一：MCS51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)原理與應(yīng)用（2）知識(shí)點(diǎn)二：MCS51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器原理與應(yīng)用（3）知識(shí)點(diǎn)三：MCS51單片機(jī)的串行口原理與應(yīng)用教學(xué)基本要求：掌握MCS51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器與串行口的工作原理與應(yīng)用，掌握51單片機(jī)兩級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)、基本5個(gè)中斷源的作用和使用方法，掌握51單片機(jī)基本的2個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式、應(yīng)用場(chǎng)合及使用方法，掌握51單片機(jī)通用串行口的四種工作方式及其使用方法。5知識(shí)單元五：系統(tǒng)擴(kuò)展與綜合應(yīng)用實(shí)例 （2學(xué)時(shí)）（1）

5、知識(shí)點(diǎn)一：系統(tǒng)擴(kuò)展原理（2）知識(shí)點(diǎn)二：程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展（3）知識(shí)點(diǎn)三：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展（4）知識(shí)點(diǎn)四：I/O擴(kuò)展及應(yīng)用（5）知識(shí)點(diǎn)五：人機(jī)接口及應(yīng)用（6）知識(shí)點(diǎn)六：綜合應(yīng)用實(shí)例教學(xué)基本要求：掌握MCS51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展方法與綜合設(shè)計(jì)的方法，熟練掌握外部程序存儲(chǔ)器、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器及I/0口的擴(kuò)展方法，掌握鍵盤與LED的擴(kuò)展方法和基本工作原理，掌握單片機(jī)帶外部擴(kuò)展幾個(gè)芯片的小系統(tǒng)的硬軟件設(shè)計(jì)方法。6知識(shí)單元六: 嵌入式系統(tǒng)硬件基礎(chǔ) （2學(xué)時(shí)）（1）知識(shí)點(diǎn)一：嵌入式微處理器（2）知識(shí)點(diǎn)二：嵌入式最小系統(tǒng)（3）知識(shí)點(diǎn)三：嵌入式系統(tǒng)的常用總線（4）知識(shí)點(diǎn)四：嵌入式系統(tǒng)的常用借口與外設(shè)教學(xué)基本要求：掌握嵌

6、入式系統(tǒng)的硬件組成，了解主流的嵌入式處理器，掌握嵌入式最小系統(tǒng)的概念及作用，了解I2C、I2S、SPI、USB等總線的基本知識(shí)，了解嵌入式系統(tǒng)常用通訊接口的基本原理，了解紅外、藍(lán)牙模塊等嵌入式系統(tǒng)常用外設(shè)的特點(diǎn)及使用方法。7知識(shí)單元七： ARM體系結(jié)構(gòu) （10學(xué)時(shí)）（1）知識(shí)點(diǎn)一：RISC體系結(jié)構(gòu)的繼承（2）知識(shí)點(diǎn)二：ARM處理器工作模式（3）知識(shí)點(diǎn)三：ARM 寄存器組織教學(xué)基本要求：掌握ARM體系結(jié)構(gòu)與ARM編程模型，掌握ARM體系結(jié)構(gòu)支持的7種處理器模式、兩種工作狀態(tài)、寄存器組織、存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)器映射I/0，異常與復(fù)位。8知識(shí)單元八： ARM指令集與程序設(shè)計(jì) （6學(xué)時(shí)）（1）知識(shí)點(diǎn)一：ARM

7、基本尋址方式（2）知識(shí)點(diǎn)二：ARM指令分類說(shuō)明（3）知識(shí)點(diǎn)三：ARM匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)（4）知識(shí)點(diǎn)四：ARM高級(jí)語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言的混合編程教學(xué)基本要求：掌握ARM基本尋址方式與指令系統(tǒng)，掌握獨(dú)立應(yīng)用編程的方法，了解ARM存儲(chǔ)器訪問(wèn)、數(shù)據(jù)處理、分支轉(zhuǎn)移、協(xié)處理器等指令以及偽指令的用法，掌握ARM高級(jí)語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言混合編程的基本方法。9知識(shí)單元九: 嵌入式系統(tǒng)軟件基礎(chǔ) （2學(xué)時(shí)）（1）知識(shí)點(diǎn)一：嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（2）知識(shí)點(diǎn)二：嵌入式軟操作系統(tǒng)（3）知識(shí)點(diǎn)三：嵌入式操作系統(tǒng)的分類及選型教學(xué)基本要求：了解嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、嵌入式軟操作系統(tǒng)的基本工作原理，理解嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核與板級(jí)支持包的概念與用途，

8、理解驅(qū)動(dòng)程序的基本結(jié)構(gòu)，了解嵌入式操作系統(tǒng)的分類及選型原則。10知識(shí)單元十：嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基礎(chǔ) （6學(xué)時(shí)）（1）知識(shí)點(diǎn)一：嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基本模式（2）知識(shí)點(diǎn)二：嵌入式系統(tǒng)硬件開發(fā)（3）知識(shí)點(diǎn)三：嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)（4）知識(shí)點(diǎn)四：嵌入式系統(tǒng)開發(fā)實(shí)例教學(xué)基本要求：掌握嵌入式系統(tǒng)開發(fā)軟硬件開發(fā)的基本方法，了解主流的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工具。本課程教學(xué)要突出基本概念和基本理論，加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，重視理論和實(shí)踐相結(jié)合的環(huán)節(jié)。本課程的重點(diǎn)是單片機(jī)定時(shí)器、中斷、串口等模塊的理解和應(yīng)用，ARM體系結(jié)構(gòu)及軟件開發(fā)，難點(diǎn)是涉及知識(shí)面寬、教學(xué)信息量大，尤其是嵌入式系統(tǒng)需要軟硬件協(xié)同開發(fā)，要求學(xué)生有堅(jiān)實(shí)的軟硬件基礎(chǔ)。因此在教學(xué)

9、中采用教師講授、課堂討論、學(xué)生自學(xué)相結(jié)合的教學(xué)模式，努力形成教師和學(xué)生的雙向互動(dòng)，加大實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)踐的力度，采用“多媒體課件+軟件演示”的教學(xué)方法。三、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)及基本要求1實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)在本課程中的作用及要求（實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱單獨(dú)編寫）2實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（具體要求見(jiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱）實(shí)驗(yàn)一：51基本開發(fā)環(huán)境實(shí)驗(yàn)（2學(xué)時(shí)）實(shí)驗(yàn)二：加、減法實(shí)驗(yàn)（2學(xué)時(shí)）實(shí)驗(yàn)三：代碼轉(zhuǎn)換與邏輯運(yùn)算實(shí)驗(yàn)（2學(xué)時(shí)）實(shí)驗(yàn)四：ARM開發(fā)環(huán)境實(shí)驗(yàn)（2學(xué)時(shí)）實(shí)驗(yàn)五：C語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言編程實(shí)驗(yàn)（2學(xué)時(shí)）實(shí)驗(yàn)六：串口通信實(shí)驗(yàn)（2學(xué)時(shí)）實(shí)驗(yàn)七：鍵盤輸入與IO實(shí)驗(yàn)（2學(xué)時(shí)）實(shí)驗(yàn)八：ARM綜合實(shí)驗(yàn)（2學(xué)時(shí)）四、本課程與其它課程的聯(lián)系與分工先修課程：

10、模擬和數(shù)字電子技術(shù)、微機(jī)原理與接口技術(shù)。后續(xù)課程：DSP技術(shù)及應(yīng)用本課程是一門專業(yè)課程，主要是綜合利用以前所學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，從實(shí)際出發(fā)分析問(wèn)題、研究問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。為今后的綜合設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、工作、學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。五、對(duì)學(xué)生能力培養(yǎng)的要求通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解嵌入式系統(tǒng)體系架構(gòu)、ARM體系結(jié)構(gòu)、嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)、嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)、嵌入式操作系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)編程語(yǔ)言等，在掌握單片機(jī)、嵌入式技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)、基本原理的基礎(chǔ)上，具有基本的嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)開發(fā)與實(shí)現(xiàn)能力，維護(hù)與配置嵌入式系統(tǒng)設(shè)備的能力，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生獲取資料、綜合分析、開發(fā)創(chuàng)新以及設(shè)計(jì)

11、制作的能力。六、課程學(xué)時(shí)分配總學(xué)時(shí)56，其中講課40學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)16學(xué)時(shí)。課程主要內(nèi)容和學(xué)時(shí)分配見(jiàn)課程學(xué)時(shí)分配表。課程學(xué)時(shí)分配表教學(xué)環(huán)節(jié)時(shí)數(shù)課程內(nèi)容講課上機(jī)實(shí)驗(yàn)課外小計(jì)嵌入式系統(tǒng)緒論22MCS51單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)44指令系統(tǒng)與程序設(shè)計(jì)4610中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器及串行口66系統(tǒng)擴(kuò)展與綜合應(yīng)用實(shí)例44嵌入式系統(tǒng)硬件基礎(chǔ)44ARM體系結(jié)構(gòu)6410ARM指令集與程序設(shè)計(jì)448嵌入式系統(tǒng)軟件基礎(chǔ)22嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基礎(chǔ)426總 計(jì)401656七、建議教材和教學(xué)參考書目1教材1 高鋒.單片微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù).（第二版）.北京：科學(xué)出版社，2007年2 嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用.自編2主要參考書1 王田苗.嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)例開發(fā).北京：清華大學(xué)出版社，20032 陳賾.ARM9