嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)RTOS分析教學(xué)大綱

1、嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)RTOS分析教學(xué)大綱一、課程概述嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)技術(shù)是繼互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之后，計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的又一個(gè)發(fā)展熱點(diǎn)，它的發(fā)展，對(duì)人類的工作、生活的影響，將較之互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的影響更為深遠(yuǎn)，對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)科教學(xué)模式，人才培養(yǎng)模式也將產(chǎn)生重大的影響。嵌入式系統(tǒng)是一項(xiàng)以計(jì)算機(jī)開(kāi)發(fā)技術(shù)為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，在嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中，特別是嵌入式軟件開(kāi)發(fā)中，如何更好的使用各種開(kāi)發(fā)工具，組織各種開(kāi)發(fā)資源，是嵌入式軟件開(kāi)發(fā)的核心問(wèn)題，其中，操作系統(tǒng)作為嵌入式基本軟件資源，在嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中，具有及其重要的地位，因此，學(xué)生在學(xué)完前續(xù)課程之后，開(kāi)設(shè)嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)分析這門課程。嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)分析是一

2、門培養(yǎng)學(xué)生具有嵌入式系統(tǒng)管理軟件、應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)能力的技術(shù)基礎(chǔ)課。是計(jì)算機(jī)系嵌入式系統(tǒng)專業(yè)的主要課程之一,本課程在教學(xué)方面應(yīng)著重基本知識(shí)、基本理論和基本方法，在培養(yǎng)實(shí)踐能力方面著重于軟件設(shè)計(jì)，特別是計(jì)算機(jī)管理軟件設(shè)計(jì)構(gòu)思、設(shè)計(jì)技能的基本訓(xùn)練。嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)分析是計(jì)算機(jī)系嵌入式系統(tǒng)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用原理、單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)等課程處于同一層次。它與計(jì)算機(jī)組成原理、C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、單片機(jī)等課程構(gòu)成計(jì)算機(jī)系嵌入式系統(tǒng)專業(yè)系列課程體系。先修課程有電工電子電路、數(shù)字電路、計(jì)算機(jī)組成原理、C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、單片機(jī)、操作系統(tǒng)。這門學(xué)科的重點(diǎn)是為“計(jì)算機(jī)系

3、嵌入式系統(tǒng)專業(yè)”專業(yè)的學(xué)生，在系統(tǒng)軟件應(yīng)用設(shè)計(jì)與編程方面奠定最基本的知識(shí)和技能基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)1具有正確的系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)思想、勇于創(chuàng)新探索、實(shí)事求是的嚴(yán)謹(jǐn)學(xué)習(xí)態(tài)度2掌握系統(tǒng)管理軟件的基本工作機(jī)理，掌握實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)工作的般規(guī)律，進(jìn)而具有綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，研究改進(jìn)或開(kāi)發(fā)新的基礎(chǔ)管理軟件及設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的管理模塊的能力；3具有運(yùn)用編程規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)和查閱有關(guān)技術(shù)資料的能力；4掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)管理軟件的基本設(shè)計(jì)方法，獲得有關(guān)計(jì)算機(jī)管理軟件設(shè)計(jì)的基本技能的基本訓(xùn)練；5了解當(dāng)前的有關(guān)嵌入式技術(shù)的發(fā)展概況，并對(duì)嵌入式技術(shù)的新發(fā)展有所了解。三、課程內(nèi)容與教學(xué)要求這門學(xué)科的知識(shí)與技能要求分為知道、理解、掌握、熟悉四

4、個(gè)層次。這四個(gè)層次的一般涵義表述如下：知道是指對(duì)這門學(xué)科認(rèn)知。理解是指對(duì)這門學(xué)科所涉及的基本概念、原理、方法的領(lǐng)會(huì)，能作自主的解釋、說(shuō)明。掌握是指能運(yùn)用已理解的基本概念、原理和方法說(shuō)明、解釋、類推同類工程事件和現(xiàn)象。學(xué)會(huì)是指能運(yùn)用已掌握的技能、知識(shí)，獨(dú)立完成生產(chǎn)任務(wù)或技能操作，且能識(shí)別工程設(shè)計(jì)和操作中的一般差錯(cuò)。課程內(nèi)容和要求表中的“”號(hào)表示學(xué)科知識(shí)和技能的教學(xué)要求層次。本標(biāo)準(zhǔn)中打“”號(hào)的內(nèi)容為要求學(xué)生自學(xué)的內(nèi)容，教師可根據(jù)實(shí)際情況確定要求或不布置要求。課時(shí)安排及教學(xué)方法表教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求知道理解掌握學(xué)會(huì)1 實(shí)時(shí)系統(tǒng)概念1.1前后臺(tái)系統(tǒng) （FOREGROUND/BACKGROUND SYSTE

5、M）1.2代碼的臨界段1.3資源1.4共享資源1.5多任務(wù)1.6對(duì)存儲(chǔ)器的需求1.7實(shí)時(shí)系統(tǒng)小結(jié)2. 內(nèi)核結(jié)構(gòu)2.1任務(wù)狀態(tài)2.2任務(wù)控制塊（Task Control Blocks, OS_TCBs）2.3就緒表（Ready List）2.4任務(wù)調(diào)度（Task Scheduling）2.5空閑任務(wù)(Idle Task)2.6統(tǒng)計(jì)任務(wù)2.7C/OS中的中斷處理2.8時(shí)鐘節(jié)拍2.9C/OS-初始化2.10 C/OS-的啟動(dòng)3.任務(wù)管理3.1建立任務(wù)，OSTaskCreate()3.2建立任務(wù)，OSTaskCreateExt()3.3任務(wù)堆棧3.4堆棧檢驗(yàn)，OSTaskStkChk()3.5刪除任務(wù)

6、，OSTaskDel()3.6請(qǐng)求刪除任務(wù)，OSTaskDelReq()3.7改變?nèi)蝿?wù)的優(yōu)先級(jí)，OSTaskChangePrio()3.8掛起任務(wù)，OSTaskSuspend()3.9恢復(fù)任務(wù)，OSTaskResume()3.10獲得有關(guān)任務(wù)的信息，OSTaskQuery()4 時(shí)間管理4.1任務(wù)延時(shí)函數(shù)，OSTimeDly()4.2 按時(shí)分秒延時(shí)函數(shù) OSTimeDlyHMSM()4.3 讓處在延時(shí)期的任務(wù)結(jié)束延時(shí)，OSTimeDlyResume() 4.4 系統(tǒng)時(shí)間，OSTimeGet()和OSTimeSet()5 任務(wù)之間的通訊與同步5.1事件控制塊ECB5.2初始化一個(gè)ECB塊，OSE

7、ventWaitListInit5.3使一個(gè)任務(wù)進(jìn)入就緒狀態(tài)，OSEventTaskRdy()5.4使一個(gè)任務(wù)進(jìn)入等待狀態(tài), OSEventTaskWait()5.4由于等待超時(shí)將一個(gè)任務(wù)置為就緒狀態(tài), OSEventTO()5.5信號(hào)量5.6郵箱5.7消息隊(duì)列6內(nèi)存管理6.1內(nèi)存控制塊6.2建立一個(gè)內(nèi)存分區(qū)，OSMemCreate()6.3分配一個(gè)內(nèi)存塊，OSMemGet()6.4釋放一個(gè)內(nèi)存塊，OSMemPut()6.5查詢一個(gè)內(nèi)存分區(qū)的狀態(tài)，OSMemQuery()6.6Using Memory Partitions6.7等待一個(gè)內(nèi)存塊7移植C/OS-將一個(gè)完整的C/OS-操作系統(tǒng)移植到

8、51單片機(jī)上，或?qū)⑵湟浦驳?0X86、ARM單片機(jī)上。四、課程實(shí)施（一） 課時(shí)安排與教學(xué)建議嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)RTOS分析是專業(yè)課程。一般情況下，每周安排23課時(shí)，共3654課時(shí)。具體課時(shí)安排如下：課時(shí)安排及教學(xué)方法表主要內(nèi)容課時(shí)建議教與學(xué)的方法建議實(shí)時(shí)系統(tǒng)概念2多媒體教學(xué)、語(yǔ)言呈示。內(nèi)核結(jié)構(gòu)4多媒體教學(xué)、任務(wù)管理4多媒體教學(xué)、語(yǔ)言呈示。時(shí)間管理2多媒體教學(xué)、語(yǔ)言呈示。任務(wù)間的通信與同步4多媒體教學(xué)、語(yǔ)言呈示，安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)存管理4多媒體教學(xué)、語(yǔ)言呈示，安排實(shí)驗(yàn)。操作系統(tǒng)移植8多媒體教學(xué)、語(yǔ)言呈示，安排實(shí)驗(yàn)。還可用具體產(chǎn)品作課堂討論。上表以36學(xué)時(shí)安排（二） 教學(xué)組織形式與教學(xué)方法要求1、 教學(xué)班

9、是主要的組織，班級(jí)授課制是目前教學(xué)的主要組織形式。有條件的話，也可以采用分組教學(xué)，或多種方式靈活組合，盡量減輕學(xué)生的生理和心理疲勞。2、 本課程的靈活性很強(qiáng)，與實(shí)際聯(lián)系密切，教學(xué)過(guò)程中要注意實(shí)踐知識(shí)的學(xué)習(xí)和積累。此外，對(duì)課程內(nèi)容的掌握，需要課程設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)及課后練習(xí)等多種教學(xué)環(huán)節(jié)配合。3、 教學(xué)中要特別注意現(xiàn)代化教學(xué)手段的運(yùn)用，如多媒體課件、聲像呈示等，以保證在學(xué)時(shí)有限的情況下，完成內(nèi)容非富的教學(xué)任務(wù)。4、 教學(xué)方法必須靈活，要充分發(fā)揮學(xué)生的主體性，與學(xué)生建立起平等、民主和對(duì)話的師生關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力和探究意識(shí)，使學(xué)生會(huì)學(xué)。5、 評(píng)價(jià)教學(xué)方法要以實(shí)現(xiàn)課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的教

10、學(xué)目標(biāo)為依據(jù)，好的教學(xué)方法應(yīng)有助于學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解，并能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，樹(shù)立工程意識(shí)，達(dá)到優(yōu)化學(xué)生的知識(shí)、能力、素質(zhì)，特別是設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)方法與創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)的目的。鼓勵(lì)有所創(chuàng)新并取得實(shí)效的教學(xué)方法。五、教材選用建議選用教材：嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 邵貝貝主編 北京航空航天大學(xué)出版社 51單片機(jī)應(yīng)用軟件編程技術(shù) 李強(qiáng)編主編 北京航空航天大學(xué)出版社嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程俞建新主編 機(jī)械工業(yè)出版社教材的選用，在課程標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一要求下，目前應(yīng)保持一貫性，連續(xù)性，一定的多樣化。六、課程評(píng)價(jià)1、 這門學(xué)科的評(píng)價(jià)依據(jù)是本課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的課程目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和要求。2、 考試時(shí)間：120分鐘。3、 考試方式、分

11、制與分?jǐn)?shù)解釋：采用閉卷、筆試的方式，以百分制評(píng)分，60分為及格，滿分為100分；平時(shí)成績(jī)占30%，實(shí)驗(yàn)占10%，考試占60%。4、 題型比例：填空題：30%；簡(jiǎn)答題：20%；ARM語(yǔ)法題：20%；編程題：30%；5、 樣題與目標(biāo)定位示例A、 填空題：（著重考察學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解程度）例： 1JTAG是英文Joint Test Action Group聯(lián)合測(cè)試行為組織的縮寫(xiě)，該組織成立于1985年，是由幾家主要的電子制造商發(fā)起制訂的PCB和IC測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了進(jìn)行邊界掃描所需要的硬件和軟件。JTAG主要應(yīng)用于電路的邊界掃描測(cè)試和可編程芯片的在系統(tǒng)編程。B、簡(jiǎn)答題：（著重考察學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解與掌握程度）例： ARM存儲(chǔ)系統(tǒng)可以使用小端存儲(chǔ)或者大端存儲(chǔ)兩種方法，寫(xiě)出下兩個(gè)圖的存儲(chǔ)格式，分別指出它們是大端存儲(chǔ)還是小端存儲(chǔ)格式。（大端存儲(chǔ)格式）（小端存儲(chǔ)格式）C、ARM語(yǔ)法題（著重考察學(xué)生對(duì)指令系統(tǒng)的理解、熟練掌握程度）例：簡(jiǎn)單敘述B、BL、BLX、BX各調(diào)轉(zhuǎn)指令的使用方法。l B 跳轉(zhuǎn)指令。l BL 帶返回的跳轉(zhuǎn)指令。l BLX帶返回和狀態(tài)切換的跳轉(zhuǎn)指令。l BX 帶狀態(tài)切