《嵌入式系統(tǒng)應用》教學大綱

1、嵌入式系統(tǒng)應用教學大綱一、課程概述1. 課程研究對象和研究內容 嵌入式系統(tǒng)應用技術是當今 IP 技術發(fā)展的重要方面，它的有關理論和方法已經逐漸成 為理工科專業(yè)學生從事相關領域學習必須掌握的知識及技能。 嵌入式系統(tǒng)應用應用技術是以 計算機應用技術為核心， 密切結合工程實際的一門新型技術科學和邊緣科學， 與電子、 自動通信工程專業(yè)的如數值分析、 數控制、 計算機科學與技術、通信工程等專業(yè)課程處于同一層次，是計算機、 重要專業(yè)課程，屬專業(yè)課程范疇。嵌入式應用技術以應用為核心， 研究如何應用計算機技術的基本技術、 據結構、編程技術、操作系統(tǒng)技術、網絡技術、通信技術構建專用的計算機系統(tǒng)，以滿足目 標系統(tǒng)

2、的應用需求。2. 課程在整個課程體系中的地位嵌入式系統(tǒng)應用技術的前置課程有數值分析 、C語言程序設計、模擬與數字電路 基礎、數據結構 、以及單片機 、微機原理 、電工電子技術 ，通過本課程的學習使 學生獲得嵌入式系統(tǒng)應用技術的基本理論和基本知識， 能根據產品性能要求， 具有初步分析 設計嵌入式系統(tǒng)的能力。、 課程目標1. 知道本課程的性質、 地位和實用價值。知道這門學科的研究范圍、 基本框架、研究 方法、學科進展和未來發(fā)展方向。2. 理解這門學科的主要概念、基本原理和方法。3. 掌握嵌入式系統(tǒng)基本模型的建立步驟、 基本設計方法， 學生也應具備一定的目標系 統(tǒng)的仿真能力。 。4. 了解嵌入式系統(tǒng)

3、技術在電子產品中的典型應用，熟悉典型應用系統(tǒng)。5. 知道嵌入式系統(tǒng)的基本知識及最新技術發(fā)展。三、課程內容和要求這門學科的知識與技能要求分為知道、理解、 掌握、 學會四個層次。 這四個層次的一般 涵義表述如下：知道是指對這門學科和教學現象的認知。 理解是指對這門學科涉及到的概念、 原理、 策略與技術的說明和解釋， 能提示所 涉及到的教學現象演變過程的特征、形成原因以及教學要素之間的相互關系。掌握是指運用已理解的教學概念和原理說明、解釋、類推同類教學事件和現象。 學會是指能模仿或在教師指導下獨立地完成某些教學知識和技能的操作任務，或能識別操作中的一般差錯。教學內容和要求表中的“V”號表示教學知識和

4、技能的教學要求層次。本標準中打“ *”號的內容可作為自學，教師可根據實際情況確定要求或不布置要求。教學內容及教學要求表教學內容教學要求知道理解掌握學會1嵌入式系統(tǒng)的基本概念1.1系統(tǒng)技術前沿、應用領域、發(fā)展趨勢及相關領域研究成 果1.2系統(tǒng)的特點、分類、基本概念VV2嵌入式實時操作系統(tǒng)2.1介紹主流實時操作系統(tǒng)，深入剖析WinCE、Linux、MC/OS,2.2操作系統(tǒng)的結構、實時性、應用VV3嵌入式硬件平臺3.1介紹主流硬件平臺，詳細介紹ARM單片機功能及應用、3.2介紹DSP、ATMEL單片機功能及應用VV4 嵌入式系統(tǒng)的設計方法介紹嵌入式系統(tǒng)設計的一般方法，以嵌入式智能監(jiān)控器 與嵌入式控

5、制器為例V5 嵌入式系統(tǒng)編程介紹嵌入式軟件的體系結構，著重講解嵌入式 ARM體系的匯編編程方法。C語言編程方法，操作系統(tǒng)應用編程方 法。V6 嵌入式綜合應用技術學生以5-8名分組，進行嵌入式開發(fā)技術的研討，師生點評，探討。V7實驗實驗一、ARM ADS開發(fā)環(huán)境及ARM開發(fā)平臺簡介實驗二、ARM的輸入輸出接口實驗：I/O、A/D、鍵盤驅動實驗三、ARM的串行通訊實驗實驗四、MC/OS-n在ARM上的移植實驗實驗五、基于 MC/OS- n的嵌入式編程實驗：消息循環(huán)、文件系統(tǒng)VVVVV四、課程實施(1)課時安排與教學建議嵌入式應用技術 是信息類專業(yè)專業(yè)課， 在課時相對較少的情況下，每周安排3課時,其

6、中理論教學42課時，實驗教學12課時，共安排54課時。教學要求充分利用課堂時間， 同時要求學生在課外自學部分內容，同時要布置一定的習題。具體課時安排如下：課時安排及教學方法表教學內容課時 建議教與學方法建議1嵌入式系統(tǒng)技術前沿、應用領 域、發(fā)展趨勢及相關領域研究成 果4把課程的總體框架和要求講授給學生、可以通過多媒體進行講授2.嵌入式系統(tǒng)的基本知識3嵌入式系統(tǒng)的特點、分類、基本概念 通過多媒體進行講授3嵌入式實時操作系統(tǒng)4介紹主流實時操作系統(tǒng)，深入剖析WinCE、Linux、PC/OS，包括系統(tǒng)結構、實時性、應用， 通過多媒體進行講授4.實驗一、ARM ADS1.2 開發(fā)環(huán)境及ARM開發(fā)平臺簡

7、介2實驗前可以用多媒體方式給學生在課堂上作實 驗預習，以提高實驗效果。5.嵌入式硬件平臺4介紹主流硬件平臺，詳細介紹ARM LPC2XXXDSP、單片機功能及應用，通過多媒體 進行講授6.實驗二、ARM的匯編編程實 驗2實驗前可以用多媒體方式給學生在課堂上作實 驗預習，以提高實驗效果7.嵌入式系統(tǒng)的設計方法4介紹嵌入式系統(tǒng)設計的一般方法，以嵌入式智能監(jiān)控器與嵌入式控制器為例8.嵌入式系統(tǒng)的硬件設計6簡要介紹外圍接口設計，以 LCD、觸摸屏為例， 著重講解人機交互接口設計9.實驗三、ARM的輸入輸出接 口實驗：I/O、A/D、鍵盤驅動2實驗前可以用多媒體方式給學生在課堂上作實 驗預習，以提高實驗

8、效果10.ARM指令系統(tǒng)進一步講解4ARM指令特點、指令編程等內容11.實驗四、ARM的GPIO驅動實驗2實驗前可以用多媒體方式給學生在課堂上作實 驗預習，以提高實驗效果12.嵌入式系統(tǒng)編程6簡要介紹嵌入式軟件的體系結構，著重講解嵌入式的編程方法13.MC/OS- n操作系統(tǒng)的移植分 析4介紹AC/OS-n的體系結構，著重講解其移植的 編程方法14.實驗五、MC/OS- n在ARM 上 的移植實驗4實驗前可以用多媒體方式給學生在課堂上作實 驗預習，以提高實驗效果15.復習、準備考試2給出考試提綱，進一步強化學生對課程的理解。(2)教學方法要求1本課程的實踐性很強，與工程實際聯系密切，教學過程中

9、應注意從比較直觀的工程 概念出發(fā)提出問題、分析問題和解決問題，要特別重視工程應用。2、教學中要適當注意現代化教學手段的運用，如多媒體課件、聲像呈示等，以保證在學時有限的情況下，完成內容非富的教學任務。有條件的還要盡量采用Protues等軟件進行實例分析和仿真演示，使工程應用落到實處。3、教學方法必須靈活，要充分發(fā)揮學生的主體性，培養(yǎng)學生發(fā)現問題、分析問題、解 決問題的能力和探究意識。4、評價教學方法要以實現課程標準規(guī)定的教學目標為依據，好的教學方法應有助于學 生對教學內容的理解，并能激發(fā)學生的學習熱情，達到培養(yǎng)學生的知識、能力、素 質，特別是設計思想、設計方法與創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)的目的。鼓勵教學

10、方法的創(chuàng)新。五、教材和參考書目嵌入式系統(tǒng)應用課程是一門還不成熟的課程，這方面的教材目前比較少，內容和水平相差很大，因此，在滿足課程標準的統(tǒng)一要求下，教材的選用，應保持一貫性，連續(xù)性，多樣 化。建議選用教材：1ARM嵌入式系統(tǒng)入門，三恒星科技主編，水利水電出版社2007年1.ARM嵌入式系統(tǒng)主流實踐，封井岡主編，電子工業(yè)出版社，2008年。六、課程評價這門學科的評價依據是本課程標準規(guī)定的課程目標、教學內容和要求。本課程采用閉卷筆試70%、平時考核20%，實驗表現10%相結合的形式進行。集中考試說明：1）考試時間：120分鐘。2）考試方式、分制與分數解釋采用閉卷筆試的方式，以百分制評分，60分為及

11、格，滿分為100分。3）題型比例填空題：20% ;簡答題：20% ; ARM語法題：30%;分析設計題：30%。4）樣題與目標定位示例A、填空題：例：ARM微處理器支持這4種類型的堆棧工作方式。它們是滿遞增堆棧：堆棧指針指向最 后壓入的數據，且由低地址向高地址生成；滿遞減堆棧：堆棧指針指向最后壓入的數據，且由高地址向低地址生成；空遞增堆棧:堆棧指針指向下一個將要放入數據的空位置，且由低地址向高地址 生成；空遞減堆棧:堆棧指針指向下一個將要放入數據的空位置，且由高地址向低地址 生成。B、簡答題：例：簡述，什么是 ARM異常？。答：在 ARM 應用系統(tǒng)中，當正常的程序執(zhí)行流程發(fā)生暫時的停止時，稱之

12、為異常（Exceptions），例如，一個 ARM的外部的中斷請求就是一個典型的異常。在處理異常之前， 當前處理器的狀態(tài)必須保留，這樣當異常處理完成之后，當前程序可以繼續(xù)執(zhí)行。處理器允 許多個異常同時發(fā)生，它們將會按固定的優(yōu)先級進行處理。ARM體系結構中的異常， 與51單片機體系結構的中斷有很大的相似之處，但異常與中斷的概念并不完全等同。C、ARM語法題例：采用多寄存器尋址方式，可以用一條指令完成傳送最多16個通用寄存器的值。請解釋以下指令的含義：LDMIAR0, R1, R2, R3, R4;解釋：該指令的后綴IA表示在每次執(zhí)行完加載/存儲操作后，R0按字長度增加，因此，指 令可將R0所指的

13、連續(xù)存儲單元的值傳送到R1R4。指令執(zhí)行過程如下：R1J ROR2 RO + 4R3 J RO + 8R4 RO + 12D、ARM程序設計分析題：例：ARM應用電路如下圖所示F30R1O血R91 FC 55-.XTAL1P0.0/TxD0/PWM1XTAL2P0.1/RxD0/PWM3P0.2/SCL/CAP0.0P0.3/SDA/MAT0.0P0.4/SCK/CAP0.1P0.5/MISO/MAT0.1 P0.6/MOSI/CAP0.2P0.7/SSEL/PWM2P0.8/TxD1/PWM4P0.9/RxD1/PWM6P0.10/RTS1/CAP1.0P0.11/CTS1/CAP1.1 P

14、0.12/DSR1/MAT1.0 P0.13/DTR1/MAT1.1DBGSELP0.14/DCD1/EINT1P0.15/RI1/EINT2P0.16/EINT0/MAT0.2RTCKP0.17/CAP1.2/TRSTP0.18/CAP1.3/TMSP0.19/MAT1.2/TCKRSTP0.20/MAT1.3/TDIP0.21/PWM5/TDOP0.22/TRACECLKV3P0.23/PIPESTAT0V3P0.24/PIPESTAT1P0.25/PIPESTAT2V18P0.26/TRACESYNCP0.27/TRACEPKT0/TRSTVSSP0.28/TRACEPKT0/TMSVS

15、SP0.29/TRACEPKT2/TCKVSSP0.30/TRACEPKT3/TDIVSSP0.31/EXTIN0/TDO318232428302221芋3-亠2 3-旳 8-911522 3PF1 C3 rl J27R1D7R13100100R14二一D2 D4-D5門D1KEY110kD6D8R2110R3110R4110R5110R6R7110R8110R1110kR12編制程序實現下述功能：鍵盤輸入使用I/O 口輸入方式對按鍵進行掃描，當檢測到有按鍵輸 入時,判斷是KEY1、KEY2鍵，依次實現發(fā)光二極管的向下點亮、向上點亮，從而實現流水 燈方向的控制。程序編制如下：#includec

16、onfig.h#defineLEDCON0x000000ff#defineKEY0x00000300#defineKEY10x00000100#defineKEY20x00000200/*P0.0P0.7引腳控制LED,低電平點亮*/*P0.8P0.9 引腳連接按鍵 KEY1,KEY2*/*P0.8引腳連接按鍵 KEY1*/*P0.9引腳連接按鍵KEY2*/extern uint8 key1,key2;/*名稱:WaitKey()*功能:等待一個有效按鍵本函數有去抖功能* uint8 WaitKey(void)uint32 i;uint8 key;/ while(IOPIN & KEY)= 0

17、)if(IOPIN & KEY1) = 0 ); / KEY1 按鍵按下 for(i=0;i50000;i+);/延時去抖if(IOPIN & KEY1) = 0)if( key1 = 0)key1 = 1;key =1;elsekey1 = 0;key = 0;if(IOPIN & KEY2) = 0 ); / KEY2 按鍵按下 for(i=0;i0;dly-)for(i=0;i50000;i+);/* 名稱： led_down()*功能:流水燈由上而下* void led_down()IOSET = 0xff ;while(1)IOCLR = 0x01;DelayNS(5);IOSET

18、= 0x01;DelayNS(5);IOCLR = 0x02;DelayNS(5);IOSET = 0x02;DelayNS(5);IOCLR = 0x04;DelayNS(5);IOSET = 0x04;DelayNS(5);IOCLR = 0x08;DelayNS(5);IOSET = 0x08;DelayNS(5);IOCLR = 0x010;DelayNS(5);IOSET = 0x010;DelayNS(5);IOCLR = 0x020;DelayNS(5);IOSET = 0x020;DelayNS(5);IOCLR = 0x040;DelayNS(5);IOSET = 0x040

19、;DelayNS(5);IOCLR = 0x080;DelayNS(5);IOSET = 0x080;DelayNS(5);IOSET=LEDCON;if(IOPIN & KEY1)= 0 | (IOPIN & KEY2)= 0) break; / 判按鍵釋放否？/* 名稱： led_up()*功能:流水燈由下而上* void led_up()IOSET = 0xff ;while(1)IOCLR = 0x80;DelayNS(5);IOSET = 0x80;DelayNS(5);IOCLR = 0x40;DelayNS(5);IOSET = 0x40;DelayNS(5);IOCLR = 0x20;DelayNS(5);IOSET = 0x20;DelayNS(5);IOCLR = 0x10;DelayNS(5);