《嵌入式系統(tǒng)設計》教學大綱

1、嵌入式系統(tǒng)原理與設計教學大綱課程名稱:嵌入式系統(tǒng)設計,專業(yè)必修課EmbeddedSystemDesig n課程性質：學分：2總學時：38其中，理論學時： 適用專業(yè)：電子信息工程 先修課程：單片原理與接口技術，C語言程序設計，操作系統(tǒng)一、教學目的與要求嵌入式系統(tǒng)融合了計算機軟硬件技術、通信技術和半導體微電子技術。根據實際應用要求， 把微處理器直接嵌入到應用系統(tǒng)中，并對軟硬件進行優(yōu)化、裁剪。本課程為ARM開發(fā)為硬件平臺,講述ARM!本結構及編程和 LinUX操作系統(tǒng)的應用，并以具體系統(tǒng)開發(fā)實例來闡述嵌入式系統(tǒng)的設 計方法、過程。通過本課程的學習，使學生熟悉嵌入式系統(tǒng)開發(fā)流程和方法，熟悉26實驗（上

2、機）學時：12ARM處理器的體系結構和LinUX操作系統(tǒng)，獨序號章節(jié)名稱學時分配理論學時實驗（上機）學時總學時1第一章嵌入式系統(tǒng)基礎222第二章嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程113第三章ARM體系結構6394第四章ARM系統(tǒng)硬件設計基礎6395第五章基于S3C2410的系統(tǒng)硬件設計66126第六章LinUX操作系統(tǒng)基礎227第七章嵌入式LinUX軟件設計228第八章圖形用戶接口Min iGUI11合計學時數38Linux操作系統(tǒng)基本原理及應用。并能根據系統(tǒng)實際應用需求，自行定制和優(yōu)化 立編寫可在ARM嵌入式設備上運行的應用程序。二、教學內容與學時分配三、各章主要知識點與教學要求第一章嵌入式系統(tǒng)基礎（2學時

3、）第一節(jié)嵌入式系統(tǒng)概念一、嵌入式的定義二、嵌入式系統(tǒng)的組成三、嵌入式系統(tǒng)的特點四、嵌入式系統(tǒng)的應用五、實時系統(tǒng)第二節(jié)嵌入式系統(tǒng)處理器一、嵌入式處理器分類二、微控制器三、嵌入式微處理器四、DSP處理器 五、片上系統(tǒng)六、典型的嵌入式處理器 第三節(jié) 嵌入式操作系統(tǒng)一、操作系統(tǒng)的概念和分類二、實時操作系統(tǒng)三、常見的嵌入式操作系統(tǒng) 第四節(jié) 實時操作系統(tǒng)的內核一、任務管理 二、任務間的通信和同步三、存儲器管理四、定時器和中斷管理 第五節(jié)嵌入式技術發(fā)展現狀及趨勢 本章重點 ：1、嵌入式系統(tǒng)的概念2、嵌入式處理器3、嵌入式操作系統(tǒng) 本章難點：1、嵌入式微處理器2、嵌入式操作系統(tǒng)的內核 本章教學要求：1、正確理

4、解嵌入式系統(tǒng)的基本概念2、掌握嵌入式微處理器分類及結構3、掌握嵌入式操作系統(tǒng)的概念及內核4、了解嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢第二章 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程（ 1學時） 第一節(jié) 嵌入式軟件開發(fā)特點 第二節(jié) 嵌入式軟件開發(fā)流程 第三節(jié) 嵌入式系統(tǒng)的調試 第四節(jié) 板級支持包本章重點 ：1、嵌入式軟件開發(fā)流程2、板級支持包本章難點：1、嵌入式系統(tǒng)的調試2、板級支持包 本章教學要求：1、熟悉嵌入式軟件開發(fā)特點2、掌握嵌入式軟件開發(fā)流程3、掌握嵌入式系統(tǒng)的調試4、正確理解板級支持包第三章 ARM 體系結構（ 9學時）第一節(jié) ARM 體系結構概述一、 ARM體系結構特點二、ARM處理器結構三、ARM處理器內核四、ARM

5、處理器核第二節(jié) 編程模型一、數據類型二、處理器模式三、處理器工作狀態(tài)四、寄存器組織五、異常六、存儲器和存儲器映射 I/O第三節(jié) ARM 尋址方式第四節(jié) ARM 指令集一、條件執(zhí)行二、指令分類說明三、Thumb 指令集和 ARM 指令集的區(qū)別四、 Thumb 指令分類說明 第五節(jié) ARM9 和 ARM7 的比較第六節(jié) ARM9TDMI 內核、 ARM9TDMI 編程模型二、ARM9TDMI 存儲器接口 第七節(jié) ARM920T 核、 ARM920T 編程模型二、存儲器管理單元（MMU ）三、Cache、寫緩沖和物理地址 TAGRAM四、時鐘模式五、總結接口單元本章實驗：ARM匯編指令（3學時） 本

6、章重點 ：1、編程模型2、ARM 的尋址方式3、ARM 指令集 本章難點：1、ARM 的尋址方式2、ARM 指令集3、ARM920T 核本章教學要求：1、熟悉 ARM 的體系結構2、掌握編程模型3、正確理解 ARM 基本尋址方式4、掌握 ARM 指令集5、熟悉 ARM 內核第四章 ARM 硬件設計基礎（ 9學時） 第一節(jié) ARM 開發(fā)環(huán)境簡介一、RealViewMDK 開發(fā)工具簡介二、RealViewMDK 集成開發(fā)環(huán)境簡介 第二節(jié) 基于 ARM 的匯編語言程序設計一、ARM 匯編器支持的偽指令二、基于 ARM 的匯編語言語句格式三、ARM 匯編語言程序基本結構四、基于 ARM 的匯編語言程序

7、舉例 第三節(jié) 基于 ARM 的硬件啟動程序設計一、分配中斷向量表二、初始化存儲系統(tǒng)三、初始化堆棧四、初始化有特殊要求的硬件模塊五、初始化應用程序執(zhí)行環(huán)境六、改變處理器模式七、調用主應用程序第四節(jié)基于ARM的C語言與匯編語言混合編程一、C語言與匯編語言混合編程遵守的規(guī)則二、匯編程序調用 C程序的方法三、C程序調用匯編程序的方法四、C程序中內嵌匯編程序的方法五、基于ARM的C語言與匯編語言混合編程舉例 第五節(jié) 印制電路板制作簡介一、印制電路板設計軟件 Protel二、單面板與多層板三、印制電路板設計的注意事項本章實驗：匯編語言和C語言程序設計（3學時） 本章重點 ：1、ARM 匯編語言2、基于 A

8、RM 的硬件啟動程序3、基于 ARM 的 C 語言與匯編語言混合編程 本章難點：1、匯編語言程序設計2、C 語言與匯編語種匯合編程 本章教學要求：1、了解 RealViewMDK 開發(fā)環(huán)境2、掌握基于 ARM 的匯編語言程序設計3、熟悉硬件啟動程序4、正確理解C語言與匯編語言混合編程5、了解印制電路板第五章 基于S3C2410的系統(tǒng)硬件設計（12學時）第一節(jié)S3C2410簡介一、S3C2410A 的特點二、存儲器控制器三、NANDFlash 控制器四、時鐘管理和電源管理第二節(jié) I/O 口一、S3C2410A的I/O 口工作原理二、I/O 口編程實例第三節(jié) 中斷一、ARM 中斷原理二、S3C24

9、10A的中斷控制器三、中斷編程實例第四節(jié) DMA、 DMA 工作原理二、S3C2410A 的 DMA 控制器三、DMA 編程實例第五節(jié) UART、 UART 的工作原理二、S3C2410A 的 UART三、UART 編程實例第六節(jié) A/D 接口一、A/D接口原理二、S3C2410A 的 A/D 轉換器三、A/D 接口編程實例第七節(jié)鍵盤和 LED 控制一、鍵盤和 LED 接口原理二、鍵盤和 LED 控制的編程實例第八節(jié) LCD、 LCD 顯示原理二、S3C2410A 的 LCD 控制器三、LCD 顯示的編程實例第九節(jié)觸摸屏一、觸摸屏工作原理二、S3C2410A的觸摸屏接口三、觸摸屏編程實例第十節(jié)

10、音頻錄放一、音頻錄放的實現原理二、S3C2410A 的 l2S總線接口三、音頻錄放的編程實例第十一節(jié) USB 設備數據收發(fā)、 USB 接口及編程簡介二、S3C2410A的USB設備控制器三、USB設備的收發(fā)數據編程本章實驗 ：l/O 接口 （3 學時） 觸摸屏控制（ 3學時）本章重點 ：1、S3C2410A的各接口設備工作原理2、S3C2410A接 口控制器本章難點：1、S3C2410A各接口控制器2、驅動程序編寫本章教學要求：1、熟悉S3C2410A的各種接口2、正確理解S3C2410A的各種接口工作原理及接口控制器3、了解S3C2410A的各種接口驅動程序編寫第六章 Linux 操作系統(tǒng)基

11、礎（ 2學時）第一節(jié) Linux 操作系統(tǒng)概述、 Linux 操作系統(tǒng)的產生及發(fā)展二、Linux 操作系統(tǒng)的特點第二節(jié) Linux 內核的結構一、進程調度二、內存管理三、虛擬文件系統(tǒng)四、進程間通信五、網絡接口六、各個子系統(tǒng)之間的依賴關系第三節(jié) Linux 設備管理一、設備文件二、設備驅動三、控制方式第四節(jié) Linux 的使用一、Linux 常用命令二、Vi編輯器的使用三、make工具和gcc編譯器本章重點 ：1、Linux 操作系統(tǒng)的基本結構與特點2、Linux 設備管理本章難點：1、 Linux 的內核結構2、 Linux 設備管理 本章教學要求：1、掌握 Linux 操作系統(tǒng)的基本結構與特

12、點2、熟悉 Linux 操作系統(tǒng)的使用 第七章 嵌入式 Linux 軟件設計（ 2學時）第一節(jié) Bootloader 引導程序一、 Bootloader 的啟動過程BootLoader vivi第二節(jié) Linux 的移植一、 Linux 內核的目錄結構 二、 Linux 內核源碼三、交叉編譯環(huán)境的建立Linux 內核文件的修改Linux 內核及文件系統(tǒng)的編譯Linux 內核及文件系統(tǒng)的下載 第三節(jié)驅動程序開發(fā) 一、驅動程序的開發(fā)步驟四、五、六、二、鍵盤驅動程序開發(fā) 三、 LCD 驅動程序開發(fā) 第四節(jié)應用程序開發(fā)一、應用程序的開發(fā)步驟二、解盤應用程序的開發(fā)三、基本繪圖應用程序的開發(fā)四、跑馬燈應用

13、程序的開發(fā)本章重點 ：1、 BootLoader 引導程序2、 Linux 的移植 本章難點：1、 Linux 的移植2、驅動程序開發(fā)和應用程序開發(fā)本章教學要求：1、掌握 BootLoader 引導程序的2、掌握 Linux 的移植3、正確理解基于 Linux 操作系統(tǒng)驅動程序和應用程序的開發(fā) 第八章 圖形用戶接口 MiniGUI （ 1學時）第一節(jié) MiniGUI 簡介一、 MiniGUI 的功能特色二、 MiniGUI 的技術優(yōu)勢第二節(jié) MiniGUI 在 Linux 下運行環(huán)境的建立一、MiniGUI在Linux下的運行環(huán)境二、安裝資源文件三、配置安裝 MiniGUI 庫文件第三節(jié)Min

14、iGUI在DVFB上的仿真應用第四節(jié)在 Linux 下 S3C2410FrameBuffer 的啟動 簡介驅動的添加一、 FrameBuffer二、 FrameBuffer三、 FrameBuffer設備文件的添加測試程序的編寫第五節(jié)MiniGUI在S3C2410上的移植四、 FrameBuffer一、安裝 MiniGUI 資源文件二、配置安裝 MiniGUI 庫文件三、MiniGUI 的移植步驟第六節(jié) MiniGUI 輸入引擎 IAL 的開發(fā)一、IAL 引擎簡介二、IAL 引擎的開發(fā)第七節(jié)在S3C2410上運行簡單的繪制程序一、MiniGUI 的基本繪圖程序二、繪圖程序舉例本章重點 ：1、在

15、 Linux 下 S3C2410FrameBuffer 的啟動2、MiniGUI 在 S3C2410 上的移植本章難點：1、MiniGUI 在 S3C2410 上的移植2、在S3C2410上運行簡單的繪制程序本章教學要求：1 、了解2、熟悉3、掌握MiniGUIMiniGUIMiniGUIMiniGUI的應用在S3C2410上的啟動和移植的輸入引擎和繪圖程序的開發(fā)4、理解四、成績與考核方式1 、課程總評成績由平時成績（30%）和其末考試成績（ 70%）組成，其中平時成績包括作業(yè)、實驗報告和考勤以及期中考試成績和單元測驗。2、考核方式采用閉卷考試，時間為五、教材與參考資料120分鐘.ARM9嵌入

16、式系統(tǒng)設計 一基于S3C2410與Linux （第1 、徐英慧，馬忠梅，王磊，王林編著2版） M . 北京：北京航空航天大學出版社，2、田澤編著.嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與應用教程（第 2版）M.北京：北京航空航天大學出版社,2010.2010.3、張綺文、解書鋼編著 . 嵌入式常用模塊與綜合系統(tǒng)設計實例精講（第 北京航空航天大學出版社， 2008.2版） M . 北京：4、AndrewN.Sloss 、DominicSymes 、 ChrisWright 著，沈建華譯 .ARM 軟件設計與優(yōu)化 M . 北京：北京航空航天大學出版社， 2005.5、TammyNoergaard 著，馬洪兵、谷源濤譯 .

17、 嵌入式系統(tǒng)硬件與軟件架構 出版社， 2008.6、任哲，樊生文.嵌入式操作系統(tǒng)基礎卩航天大學出版社， 2011.7、張大波.新編嵌入式系統(tǒng)原理設計與應用8、王誠，梅霆 . ARM 嵌入式系統(tǒng)原理與開發(fā)9、楊維劍 . 嵌入式系統(tǒng)硬件開發(fā)及應用實踐C/OS- n 和 Linux （第 2 版）10、 黃智偉，鄧月明，王彥. ARM9 嵌入式系統(tǒng)設計基礎教程 學出版社， 2008.嵌入式系統(tǒng)開發(fā)M . 北京：人民郵電M . 北京：北京航空M . 北京：清華大學出版社， 2010.M . 北京：人民郵電出版社， 2011.M . 北京：北京航空航天大學出版社， 2010.M . 北京：北京航空航天大

18、執(zhí)筆人： 查根龍 審定人： 查根龍嵌入式系統(tǒng)原理與設計實驗教學大綱課程名稱：嵌入式系統(tǒng)原理與設計學時數：24實驗室名稱：ARM和DSP實驗室審稿人：查根龍主要撰寫人：查根龍一、適用專業(yè)電子信息工程二、實驗目的與任務嵌入式系統(tǒng)原理與設計 是電子信息工程專業(yè)的專業(yè)課，講述嵌入式系統(tǒng)的基本理論和分析、設計方法，介紹常用嵌入式設備及應用。通過實驗對嵌入式系統(tǒng)的軟硬件進行設計和驗證，如操作系統(tǒng)的基本工作原理驗證、基本 I/O處理實踐及信號的傳輸與通信實踐等。以此鞏固并加深對本課程 基本知識的理解，增強感性認識。實驗教學使學生通過實踐深刻理解和掌握課堂教學內容的重點、難點和基本概念。通過操作ARM實驗平臺

19、，使學生對嵌入式系統(tǒng)軟硬件設計有一個全面的概念和動手能力的訓練。三、實驗配套的主要儀器設備及臺（套）數名稱數量ARM實驗箱30臺計算機30臺四、主要教材及參考書.ARM9嵌入式系統(tǒng)設計 一基于S3C2410與Linux1 1、徐英慧，馬忠梅，王磊，王林編著（第2版）M.北京：北京航空航天大學出版社，2 陳賾主編.ARM9嵌入式技術及Linux高級實踐教程M.北京：北京航空航天大學出版社,20052010.五、考核形式實踐考核方式。其中實驗平時成績占20%實驗報告占30%實踐考核成績占50%。實驗成績納入期末總評中，占期末總評成績的10%六、實驗開出率100%序號實驗項目名稱時數必開選開每套儀器人數目的要求實驗類型（驗 證、設計、綜合性）1ARM匯編指令3必開11、熟悉EmbestIDEforARM開發(fā)環(huán)境使用設計性七、實驗項目與要求2、掌握ARM匚編指令的使用方法2C語言程序3選開11、熟悉EmbestIDE環(huán)境中C語言程序編寫及調試2、掌握編與和使用？本文件設計性