《嵌入式系統(tǒng)A》課程教學大綱

1、嵌入式系統(tǒng)A課程教學大綱大綱執(zhí)筆人： 何 青 大綱審核人：課程編號： 08100D0735 英文名稱： Embedded System A學分： 3 總學時：48 。其中，講授38學時，實驗10 學時。 適用專業(yè): 自動化專業(yè)先修課程：微機原理與接口技術、單片機原理與接口技術、C程序設計語言。 一、 課程性質與教學目的嵌入式系統(tǒng)是自動化專業(yè)的專業(yè)必修課。隨著后PC時代的到來，以高速度、高可靠、低功耗為特征的嵌入式系統(tǒng)的應用日益廣泛和深入，嵌入式系統(tǒng)設計在自動化專業(yè)課程體系中的地位愈發(fā)重要。嵌入式系統(tǒng)是繼IT 網絡技術和單片機技術之后，又一個新的技術發(fā)展方向。本課程將向學生系統(tǒng)介紹嵌入式系統(tǒng)設計

2、知識。通過本課程的學習，學生可以系統(tǒng)地掌握嵌入式系統(tǒng)的概念和和基本原理、ARM體系結構特點、嵌入式系統(tǒng)設計的一般原理及方法、以及嵌入式操作系統(tǒng)的基本原理及應用等，掌握這一新的實用設計技術，為學生走向工作崗位提供有力的技術能力保障。目前嵌入式系統(tǒng)技術已被廣泛地應用于工業(yè)控制系統(tǒng)、信息家電、通信設備、醫(yī)療儀器、智能儀器儀表等眾多領域。如手機、PDA、MP3、手持設備、智能電話、機頂盒等，可以說嵌入式系統(tǒng)無處不在。本課程講述當前主流的嵌入式處理器32位ARM微處理器和實時操作系統(tǒng)C/OS，介紹嵌入式系統(tǒng)的基本原理和應用及設計方法。通過本課程的學習，著重培養(yǎng)學生的實際動手能力，使學生掌握ARM的系統(tǒng)結

3、構、指令系統(tǒng)、程序設計方法、系統(tǒng)擴展方法、應用及開發(fā)技術等。使學生在工作中具有利用嵌入式系統(tǒng)開發(fā)產品和解決實際問題的基本能力。二、基本要求1、掌握嵌入式系統(tǒng)技術的基本原理。2、了解并掌握ARM的系統(tǒng)結構、指令系統(tǒng)、程序設計方法、系統(tǒng)擴展方法、應用及開發(fā)技術等。3、比較熟練地用ADS進行ARM實驗箱的編程及調試。4、了解并掌握實時操作系統(tǒng)C/OS，并學會用C/OS開發(fā)小型應用系統(tǒng)。三、重點與難點 本課程的重點是：1.掌握嵌入式系統(tǒng)的各種配置及各種擴展模塊；2.掌握ARM芯片的接口原理及設計；3.操作系統(tǒng)的移植與調試。本課程的難點是：嵌入式系統(tǒng)體系內部結構；嵌入式系統(tǒng)軟件編程；四、教學方法 1.理

4、論教學與工程實踐案例教學相結合；2.通過實驗鞏固和消化所學的知識點；3.采用多媒體教學。五、課程知識單元、知識點及學時分配（一）嵌入式系統(tǒng)概述掌握嵌入式系統(tǒng)定義，發(fā)展歷程，了解應用舉例，系統(tǒng)特點，系統(tǒng)組成，硬件組成，軟件組成；嵌入式微處理器，分類；嵌入式操作系統(tǒng)，主要特點；理解ARM系列處理器核的命名規(guī)則與性能。重點： 嵌入式系統(tǒng)定義，硬件組成，軟件組成。難點：硬件組成，軟件組成。（二）S3C2410A微處理器組成掌握S3C2410A微處理器概述，微處理器組成與引腳信號，微處理器組成，芯片封裝、引腳編號與引腳信號名，特殊功能寄存器簡介 ；了解ARM920T簡介，指令系統(tǒng)特點，功能模塊，程序員模

5、型，處理器操作狀態(tài)，理解存儲器格式和數據類型，處理器操作方式，寄存器，程序狀態(tài)寄存器，異常，中斷延遲。重點：微處理器組成，功能模塊，中斷，寄存器，程序狀態(tài)寄存器。難點：寄存器，程序狀態(tài)寄存器。（三）ARM920T指令系統(tǒng)掌握ARM指令集概述，ARM指令，分支并且轉換狀態(tài)指令，數據處理指令，程序狀存器傳送指令，乘、乘累加指令，長乘、長乘累加指令，單個數據傳送指令，半字、帶符號字節(jié)/半字傳送指令，理解塊數據傳送指，單個數據交換指令，軟件中斷指令，了解協(xié)處理器介紹，協(xié)處理器數據操作指令，協(xié)處理器數據傳送指令，協(xié)處理器寄存器傳送指令。重點：分支并且轉換狀態(tài)指令，數據處理指令，程序狀存器傳送指令，乘、乘

6、累加指令。難點：乘、乘累加指令。（四）ARM匯編語言特性與編程基礎掌握ARM匯編語言特性，行格式、預定義名和內建變量，ARM偽指令與Thumb偽指令，符號與指示符，與代碼有關的指示符，與數據定義有關的指示符，符號定義指示符，匯編控制指示符，報告指示符，表達式和操作符，ARM匯編語言編程基礎，理解匯編語言和匯編器，調用子程序，條件執(zhí)行，裝入常數到寄存器，裝入地址到寄存器，了解裝入和存儲多個寄存器指令，多路分支。重點：ARM匯編語言編程基礎，匯編語言和匯編器，調用子程序，條件執(zhí)行。難點：調用子程序，條件執(zhí)行。（五）存儲器控制器及Nand Flash控制器掌握存儲器控制器，S3C2410A與存儲器相

7、關的特性，與存儲器芯片連接的S3C2410A引腳信號及使用，存儲器總線周期舉例，存儲器控制器特殊功能寄存器，存儲器組成舉例，使用Nor Flash芯片作為引導ROM，使用SDRAM芯片舉例，Nand Flash芯片工作原理，兩種引導模式，Nand Flash概述，K9F2808U0C Nand Flash芯片工作原理，Nand Flash控制器，Nand Flash控制器特殊功能寄存器重點：存儲器控制器特殊功能寄存器，存儲器組成舉例。難點：存儲器控制器特殊功能寄存器。（六）時鐘與電源管理、DMA與總線優(yōu)先權掌握時鐘與電源管理，時鐘與電源管理概述，功耗管理概述，理解時鐘與電源管理用到的S3C24

8、10A引腳信號，時鐘發(fā)生器，時鐘與電源管理結構框圖，時鐘源的選擇，鎖相環(huán)，時鐘控制邏輯電源管理，電源管理模式的轉換，種電源管理模式，了解S3C2410A電源引腳，時鐘與電源管理特殊功能寄存器，DMA概述，存儲器到外設DMA傳輸舉例，DMA用到的S3C2410A引腳信號，DMA操作，硬件DMA請求與軟件DMA請求，用于DMA操作的有限狀態(tài)機，外部DMA請求/響應協(xié)議，外部DMA請求/響應協(xié)議傳輸舉例，了解DMA特殊功能寄存器，總線優(yōu)先權。重點：時鐘發(fā)生器，時鐘源的選擇，鎖相環(huán)，時鐘控制邏輯電源管理，DMA操作。難點：DMA操作。（七）I/O端口及中斷控制器掌握I/O端口概述，與I/O端口及其他寄

9、存器相關的S3C2410A引腳信號，理解I/O端口控制，I/O端口特殊功能寄存器，端口A端口H寄存器組，其他寄存器，I/O端口程序舉例，中斷控制器概述，中斷控制器操作、斷源及中斷優(yōu)先權，中斷控制器操作，中斷源，中斷優(yōu)先權產生模塊，中斷控制器特殊功能寄存器，了解中斷程序舉例。重點：I/O端口特殊功能寄存器，端口A端口H寄存器組。難點：端口A端口H寄存器組。（八）PWM定時器、實時時鐘及看門狗定時器掌握PWM定時器概述，PWM定時器操作，理解PWM定時器特殊功能寄存器，PWM定時器應用舉例，實時時鐘，RTC概述，RTC組成與操作，RTC特殊功能寄存器，RTC程序舉例，看門狗定時器，看門狗定時器概述

10、，看門狗定時器操作，了解看門狗定時器特殊功能寄存器，看門狗定時器程序舉例。重點： PWM定時器操作，PWM定時器特殊功能寄存器，PWM定時器應用舉例。難點： PWM定時器操作。（九）UART及IIC、IIS、SPI總線接口掌握UART概述，操作，特殊功能寄存器，理解UART與RS-232C接口連接舉例，UART與紅外收發(fā)器連接舉例；IIC總線接口，概述，組成與操作方式中的功能關系，4種操作方式，特殊功能寄存器；SPI總線接口，概述，組成和操作，傳輸格式與DMA方式發(fā)送/接收步驟，總線接口特殊功能寄存器，總線接口程序舉例。重點： UART概述，操作，特殊功能寄存器，UART與RS-232C接口連

11、接舉例。難點： UART操作。 （十）LCD控制器掌握LCD控制器概，液晶顯示基礎知識，理解S3C2410A LCD控制器概述，控制器特點，控制器外部接口信號，控制器組成，LCD控制器操作 ，定時產生器 ，了解視頻操作，了解抖動和FRC ，顯示類型 ，存儲器數據格式 ，定時請求重點：LCD控制器操作 ，定時產生器 ，視頻操作。難點：LCD控制器操作。（十一）ADC與觸摸屏接口掌握ADC與觸摸屏接口基礎知識，四線電阻式觸摸屏接口基礎知識，理解S3C2410A ADC與觸摸屏接口概述，主要特點，ADC與觸摸屏接口用到的S3C2410A引腳信號，了解ADC與觸摸屏接口操作，功能框圖，觸摸屏應用舉例，

12、功能描述重點：ADC與觸摸屏接口基礎知識，四線電阻式觸摸屏接口基礎知識。難點：四線電阻式觸摸屏接口基礎知識。表1 課程的知識單元及學時分配序號知識單元主要教學方式學時分配1嵌入式系統(tǒng)概述講授42S3C2410A微處理器組成講授43ARM920T指令系統(tǒng)講授24ARM匯編語言特性與編程基礎講授25存儲器控制器及Nand Flash控制器講授26時鐘與電源管理、DMA與總線優(yōu)先權講授27I/O端口及中斷控制器講授68PWM定時器、實時時鐘及看門狗定時器講授69UART及IIC、IIS、SPI總線接口講授410LCD控制器講授411ADC與觸摸屏接口講授2六、實驗教學條件及內容所有實驗均在電氣學院實

13、驗中心嵌入式開放實驗室進行1. ARM匯編語言編程（2學時）要求：掌握ARM匯編語言特性，行格式，ARM指令，分支并且轉換狀態(tài)指令，數據處理指令，程序狀存器傳送指令，乘指令，單個數據傳送指令，半字、帶符號字節(jié)/半字傳送指令， 塊數據傳送指，裝入和存儲多個寄存器指令，多路分支等。2.S3C2410A存儲器控制（2學時）要求：掌握存儲器控制器，S3C2410A與存儲器相關的特性，與存儲器芯片連接的S3C2410A引腳信號及使用。3. I/O端口配置與使用（2學時）要求：掌握I/O端口配置，端口A端口H寄存器組，其他寄存器，中斷控制器使用。4. PWM定時器編程（2學時）要求：掌握PWM定時器，PW

14、M定時器操作，PWM定時器特殊功能寄存器，PWM定時器應用。5. UART接口編程（2學時）要求：掌握UART與RS-232C接口連接的使用。 七、作業(yè)要求要求： 1. 學生獨立完成教師布置的任務，查閱相關資料、編寫程序并寫出說明書。2.根據授課進度，布置作業(yè)，每章講授結束后，收一次作業(yè)，批改后做集體答疑，講解作業(yè)中出現(xiàn)的問題。作業(yè)的題型以編寫程序為主。3.首先完成教師布置的作業(yè)，然后利用實驗室開放進行自主學習，練習開發(fā)板的設計。八、考核方式與要求1.知識考核平常表現(xiàn)占總成績的40%，作業(yè)成績總成績的60%。2.能力考核5次實驗如設計方案合理、控制手段切實可行、運行結果達到要求可適當提高該部分占總成績的比重。九、教材與主要參考書1.推薦教材：1 周立功ARM嵌入式系統(tǒng)基礎教程北京航空航天大學出版社，20082.主要參考書：1 田苗苗嵌入式控制系統(tǒng)北京航空航天大學出版社，2002年2 呂 駿 譯嵌入式系統(tǒng)設計電子工業(yè)出版社，2002年3 周立功等ARM微控制器基礎與實戰(zhàn)北京航空航天大學出版社，2003年4 李駒光