《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)》教學(xué)大綱

1、嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)教學(xué)大綱課程名稱:嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì),專業(yè)必修課EmbeddedSystemDesig n課程性質(zhì)：學(xué)分：2總學(xué)時(shí)：38其中，理論學(xué)時(shí)： 適用專業(yè)：電子信息工程 先修課程：?jiǎn)纹砼c接口技術(shù)，C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，操作系統(tǒng)一、教學(xué)目的與要求嵌入式系統(tǒng)融合了計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、通信技術(shù)和半導(dǎo)體微電子技術(shù)。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用要求， 把微處理器直接嵌入到應(yīng)用系統(tǒng)中，并對(duì)軟硬件進(jìn)行優(yōu)化、裁剪。本課程為ARM開(kāi)發(fā)為硬件平臺(tái),講述ARM!本結(jié)構(gòu)及編程和 LinUX操作系統(tǒng)的應(yīng)用，并以具體系統(tǒng)開(kāi)發(fā)實(shí)例來(lái)闡述嵌入式系統(tǒng)的設(shè) 計(jì)方法、過(guò)程。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生熟悉嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)流程和方法，熟悉26實(shí)驗(yàn)（上

2、機(jī)）學(xué)時(shí)：12ARM處理器的體系結(jié)構(gòu)和LinUX操作系統(tǒng)，獨(dú)序號(hào)章節(jié)名稱學(xué)時(shí)分配理論學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)（上機(jī)）學(xué)時(shí)總學(xué)時(shí)1第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)222第二章嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程113第三章ARM體系結(jié)構(gòu)6394第四章ARM系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)6395第五章基于S3C2410的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)66126第六章LinUX操作系統(tǒng)基礎(chǔ)227第七章嵌入式LinUX軟件設(shè)計(jì)228第八章圖形用戶接口Min iGUI11合計(jì)學(xué)時(shí)數(shù)38Linux操作系統(tǒng)基本原理及應(yīng)用。并能根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用需求，自行定制和優(yōu)化 立編寫可在ARM嵌入式設(shè)備上運(yùn)行的應(yīng)用程序。二、教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)分配三、各章主要知識(shí)點(diǎn)與教學(xué)要求第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)（2學(xué)時(shí)

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(diǎn)四、嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用五、實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)操作系統(tǒng)三、常見(jiàn)的嵌入式操作系統(tǒng) 第四節(jié) 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的內(nèi)核一、任務(wù)管理 二、任務(wù)間的通信和同步三、存儲(chǔ)器管理四、定時(shí)器和中斷管理 第五節(jié)嵌入式技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì) 本章重點(diǎn) ：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(diǎn)：1、嵌入式微處理器2、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核 本章教學(xué)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(jié)構(gòu)3、掌握嵌入式操作系統(tǒng)的概念及內(nèi)核4、了解嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)第二章 嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程（ 1學(xué)時(shí)） 第一節(jié) 嵌入式軟件開(kāi)發(fā)特點(diǎn) 第二節(jié) 嵌入式軟件開(kāi)發(fā)流程 第三節(jié) 嵌入式系統(tǒng)的調(diào)試 第四節(jié) 板級(jí)支持包本章重點(diǎn) ：1、嵌入式軟件開(kāi)發(fā)流程2、板級(jí)支持包本章難點(diǎn)：1、嵌入式系統(tǒng)的調(diào)試2、板級(jí)支持包 本章教學(xué)要求：1、熟悉嵌入式軟件開(kāi)發(fā)特點(diǎn)2、掌握嵌入式軟件開(kāi)發(fā)流程3、掌握嵌入式系統(tǒng)的調(diào)試4、正確理解板級(jí)支持包第三章 ARM 體系結(jié)構(gòu)（ 9學(xué)時(shí)）第一節(jié) ARM 體系結(jié)構(gòu)概述一、 ARM體系結(jié)構(gòu)特點(diǎn)二、ARM處理器結(jié)構(gòu)三、ARM處理器內(nèi)核四、ARM

5、處理器核第二節(jié) 編程模型一、數(shù)據(jù)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(chǔ)器和存儲(chǔ)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(shuō)明三、Thumb 指令集和 ARM 指令集的區(qū)別四、 Thumb 指令分類說(shuō)明 第五節(jié) ARM9 和 ARM7 的比較第六節(jié) ARM9TDMI 內(nèi)核、 ARM9TDMI 編程模型二、ARM9TDMI 存儲(chǔ)器接口 第七節(jié) ARM920T 核、 ARM920T 編程模型二、存儲(chǔ)器管理單元（MMU ）三、Cache、寫緩沖和物理地址 TAGRAM四、時(shí)鐘模式五、總結(jié)接口單元本章實(shí)驗(yàn)：ARM匯編指令（3學(xué)時(shí)） 本

6、章重點(diǎn) ：1、編程模型2、ARM 的尋址方式3、ARM 指令集 本章難點(diǎn)：1、ARM 的尋址方式2、ARM 指令集3、ARM920T 核本章教學(xué)要求：1、熟悉 ARM 的體系結(jié)構(gòu)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(nèi)核第四章 ARM 硬件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（ 9學(xué)時(shí)） 第一節(jié) ARM 開(kāi)發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)介一、RealViewMDK 開(kāi)發(fā)工具簡(jiǎn)介二、RealViewMDK 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)介 第二節(jié) 基于 ARM 的匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)一、ARM 匯編器支持的偽指令二、基于 ARM 的匯編語(yǔ)言語(yǔ)句格式三、ARM 匯編語(yǔ)言程序基本結(jié)構(gòu)四、基于 ARM 的匯編語(yǔ)言程序

7、舉例 第三節(jié) 基于 ARM 的硬件啟動(dòng)程序設(shè)計(jì)一、分配中斷向量表二、初始化存儲(chǔ)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(yīng)用程序執(zhí)行環(huán)境六、改變處理器模式七、調(diào)用主應(yīng)用程序第四節(jié)基于ARM的C語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言混合編程一、C語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言混合編程遵守的規(guī)則二、匯編程序調(diào)用 C程序的方法三、C程序調(diào)用匯編程序的方法四、C程序中內(nèi)嵌匯編程序的方法五、基于ARM的C語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言混合編程舉例 第五節(jié) 印制電路板制作簡(jiǎn)介一、印制電路板設(shè)計(jì)軟件 Protel二、單面板與多層板三、印制電路板設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)本章實(shí)驗(yàn)：匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)（3學(xué)時(shí)） 本章重點(diǎn) ：1、ARM 匯編語(yǔ)言2、基于 A

8、RM 的硬件啟動(dòng)程序3、基于 ARM 的 C 語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言混合編程 本章難點(diǎn)：1、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)2、C 語(yǔ)言與匯編語(yǔ)種匯合編程 本章教學(xué)要求：1、了解 RealViewMDK 開(kāi)發(fā)環(huán)境2、掌握基于 ARM 的匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)3、熟悉硬件啟動(dòng)程序4、正確理解C語(yǔ)言與匯編語(yǔ)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(shè)計(jì)（12學(xué)時(shí)）第一節(jié)S3C2410簡(jiǎn)介一、S3C2410A 的特點(diǎn)二、存儲(chǔ)器控制器三、NANDFlash 控制器四、時(shí)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(shí)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(shí)例第四節(jié) DMA、 DMA 工作原理二、S3C2410A 的 DMA 控制器三、DMA 編程實(shí)例第五節(jié) UART、 UART 的工作原理二、S3C2410A 的 UART三、UART 編程實(shí)例第六節(jié) A/D 接口一、A/D接口原理二、S3C2410A 的 A/D 轉(zhuǎn)換器三、A/D 接口編程實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)例第十節(jié)

10、音頻錄放一、音頻錄放的實(shí)現(xiàn)原理二、S3C2410A 的 l2S總線接口三、音頻錄放的編程實(shí)例第十一節(jié) USB 設(shè)備數(shù)據(jù)收發(fā)、 USB 接口及編程簡(jiǎn)介二、S3C2410A的USB設(shè)備控制器三、USB設(shè)備的收發(fā)數(shù)據(jù)編程本章實(shí)驗(yàn) ：l/O 接口 （3 學(xué)時(shí)） 觸摸屏控制（ 3學(xué)時(shí)）本章重點(diǎn) ：1、S3C2410A的各接口設(shè)備工作原理2、S3C2410A接 口控制器本章難點(diǎn)：1、S3C2410A各接口控制器2、驅(qū)動(dòng)程序編寫本章教學(xué)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(qū)動(dòng)程序編寫第六章 Linux 操作系統(tǒng)基

11、礎(chǔ)（ 2學(xué)時(shí)）第一節(jié) Linux 操作系統(tǒng)概述、 Linux 操作系統(tǒng)的產(chǎn)生及發(fā)展二、Linux 操作系統(tǒng)的特點(diǎn)第二節(jié) Linux 內(nèi)核的結(jié)構(gòu)一、進(jìn)程調(diào)度二、內(nèi)存管理三、虛擬文件系統(tǒng)四、進(jìn)程間通信五、網(wǎng)絡(luò)接口六、各個(gè)子系統(tǒng)之間的依賴關(guān)系第三節(jié) Linux 設(shè)備管理一、設(shè)備文件二、設(shè)備驅(qū)動(dòng)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(diǎn) ：1、Linux 操作系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)2、Linux 設(shè)備管理本章難點(diǎn)：1、 Linux 的內(nèi)核結(jié)構(gòu)2、 Linux 設(shè)備管理 本章教學(xué)要求：1、掌握 Linux 操作系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與特

12、點(diǎn)2、熟悉 Linux 操作系統(tǒng)的使用 第七章 嵌入式 Linux 軟件設(shè)計(jì)（ 2學(xué)時(shí)）第一節(jié) Bootloader 引導(dǎo)程序一、 Bootloader 的啟動(dòng)過(guò)程BootLoader vivi第二節(jié) Linux 的移植一、 Linux 內(nèi)核的目錄結(jié)構(gòu) 二、 Linux 內(nèi)核源碼三、交叉編譯環(huán)境的建立Linux 內(nèi)核文件的修改Linux 內(nèi)核及文件系統(tǒng)的編譯Linux 內(nèi)核及文件系統(tǒng)的下載 第三節(jié)驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā) 一、驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)步驟四、五、六、二、鍵盤驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā) 三、 LCD 驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā) 第四節(jié)應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)一、應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)步驟二、解盤應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)三、基本繪圖應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)四、跑馬燈應(yīng)用

13、程序的開(kāi)發(fā)本章重點(diǎn) ：1、 BootLoader 引導(dǎo)程序2、 Linux 的移植 本章難點(diǎn)：1、 Linux 的移植2、驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)和應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)本章教學(xué)要求：1、掌握 BootLoader 引導(dǎo)程序的2、掌握 Linux 的移植3、正確理解基于 Linux 操作系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā) 第八章 圖形用戶接口 MiniGUI （ 1學(xué)時(shí)）第一節(jié) MiniGUI 簡(jiǎn)介一、 MiniGUI 的功能特色二、 MiniGUI 的技術(shù)優(yōu)勢(shì)第二節(jié) MiniGUI 在 Linux 下運(yùn)行環(huán)境的建立一、MiniGUI在Linux下的運(yùn)行環(huán)境二、安裝資源文件三、配置安裝 MiniGUI 庫(kù)文件第三節(jié)Min

14、iGUI在DVFB上的仿真應(yīng)用第四節(jié)在 Linux 下 S3C2410FrameBuffer 的啟動(dòng) 簡(jiǎn)介驅(qū)動(dòng)的添加一、 FrameBuffer二、 FrameBuffer三、 FrameBuffer設(shè)備文件的添加測(cè)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(kù)文件三、MiniGUI 的移植步驟第六節(jié) MiniGUI 輸入引擎 IAL 的開(kāi)發(fā)一、IAL 引擎簡(jiǎn)介二、IAL 引擎的開(kāi)發(fā)第七節(jié)在S3C2410上運(yùn)行簡(jiǎn)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(diǎn) ：1、在

15、 Linux 下 S3C2410FrameBuffer 的啟動(dòng)2、MiniGUI 在 S3C2410 上的移植本章難點(diǎn)：1、MiniGUI 在 S3C2410 上的移植2、在S3C2410上運(yùn)行簡(jiǎn)單的繪制程序本章教學(xué)要求：1 、了解2、熟悉3、掌握MiniGUIMiniGUIMiniGUIMiniGUI的應(yīng)用在S3C2410上的啟動(dòng)和移植的輸入引擎和繪圖程序的開(kāi)發(fā)4、理解四、成績(jī)與考核方式1 、課程總評(píng)成績(jī)由平時(shí)成績(jī)（30%）和其末考試成績(jī)（ 70%）組成，其中平時(shí)成績(jī)包括作業(yè)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告和考勤以及期中考試成績(jī)和單元測(cè)驗(yàn)。2、考核方式采用閉卷考試，時(shí)間為五、教材與參考資料120分鐘.ARM9嵌入

16、式系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(xué)出版社，2、田澤編著.嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用教程（第 2版）M.北京：北京航空航天大學(xué)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(shè)計(jì)實(shí)例精講（第 北京航空航天大學(xué)出版社， 2008.2版） M . 北京：4、AndrewN.Sloss 、DominicSymes 、 ChrisWright 著，沈建華譯 .ARM 軟件設(shè)計(jì)與優(yōu)化 M . 北京：北京航空航天大學(xué)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(gòu) 出版社， 2008.6、任哲，樊生文.嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ)卩航天大學(xué)出版社， 2011.7、張大波.新編嵌入式系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)與應(yīng)用8、王誠(chéng)，梅霆 . ARM 嵌入式系統(tǒng)原理與開(kāi)發(fā)9、楊維劍 . 嵌入式系統(tǒng)硬件開(kāi)發(fā)及應(yīng)用實(shí)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(shè)計(jì)基礎(chǔ)教程 學(xué)出版社， 2008.嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)M . 北京：人民郵電M . 北京：北京航空M . 北京：清華大學(xué)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(xué)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(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱課程名稱：嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)學(xué)時(shí)數(shù)：24實(shí)驗(yàn)室名稱：ARM和DSP實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c任務(wù)嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì) 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(shè)計(jì)方法，介紹常用嵌入式設(shè)備及應(yīng)用。通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)嵌入式系統(tǒng)的軟硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)和驗(yàn)證，如操作系統(tǒng)的基本工作原理驗(yàn)證、基本 I/O處理實(shí)踐及信號(hào)的傳輸與通信實(shí)踐等。以此鞏固并加深對(duì)本課程 基本知識(shí)的理解，增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)使學(xué)生通過(guò)實(shí)踐深刻理解和掌握課堂教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)、難點(diǎn)和基本概念。通過(guò)操作ARM實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

19、，使學(xué)生對(duì)嵌入式系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)有一個(gè)全面的概念和動(dòng)手能力的訓(xùn)練。三、實(shí)驗(yàn)配套的主要儀器設(shè)備及臺(tái)（套）數(shù)名稱數(shù)量ARM實(shí)驗(yàn)箱30臺(tái)計(jì)算機(jī)30臺(tái)四、主要教材及參考書.ARM9嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(xué)出版社，2 陳賾主編.ARM9嵌入式技術(shù)及Linux高級(jí)實(shí)踐教程M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社,20052010.五、考核形式實(shí)踐考核方式。其中實(shí)驗(yàn)平時(shí)成績(jī)占20%實(shí)驗(yàn)報(bào)告占30%實(shí)踐考核成績(jī)占50%。實(shí)驗(yàn)成績(jī)納入期末總評(píng)中，占期末總評(píng)成績(jī)的10%六、實(shí)驗(yàn)開(kāi)出率100%序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱時(shí)數(shù)必開(kāi)選開(kāi)每套儀器人數(shù)目的要求實(shí)驗(yàn)類型（驗(yàn) 證、設(shè)計(jì)、綜合性）1ARM匯編指令3必開(kāi)11、熟悉EmbestIDEforARM開(kāi)發(fā)環(huán)境使用設(shè)計(jì)性七、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與要求2、掌握ARM匚編指令的使用方法2C語(yǔ)言程序3選開(kāi)11、熟悉EmbestIDE環(huán)境中C語(yǔ)言程序編寫及調(diào)試2、掌握編與和使用？本文件設(shè)計(jì)性