嵌入式linux系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用 教學(xué)大綱

《嵌入式Linux系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用》教學(xué)大綱課程名稱(chēng)：嵌入式Linux系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用課程英文名稱(chēng)：EmbeddedLinuxSystem:ProgrammingandApplications課程編碼：課程類(lèi)別/性質(zhì)：專(zhuān)業(yè)/必修學(xué)分：總學(xué)時(shí)/理論/實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)）：72/58/14開(kāi)課單位：計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院適用專(zhuān)業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)先修課程：C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、匯編語(yǔ)言與微型計(jì)算機(jī)技術(shù)、操作系統(tǒng)原理制定人：審核人：《嵌入式Linux系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用》是一門(mén)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)必修課程。課程內(nèi)容包括四部分：嵌入式Linux系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)、嵌入式硬件、嵌入式軟件和嵌入式Linux系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。本課程的主要任務(wù)是學(xué)習(xí)嵌入式Linux系統(tǒng)基本理論及其應(yīng)用，學(xué)習(xí)嵌入式Linux系統(tǒng)的組成及應(yīng)用的知識(shí)；培養(yǎng)學(xué)生分析與設(shè)計(jì)嵌入式Linux系統(tǒng)的基本能力；培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)、分析和解決嵌入式Linux系統(tǒng)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問(wèn)題的能力，以及培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作作風(fēng)。樹(shù)立正確的價(jià)值觀、人生觀和世界觀。保證學(xué)生達(dá)成專(zhuān)業(yè)的相應(yīng)畢業(yè)要求。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握嵌入式Linux系統(tǒng)的基本原理、方法、過(guò)程和設(shè)計(jì)技術(shù)，培養(yǎng)針對(duì)具體應(yīng)用問(wèn)題開(kāi)展嵌入式Linux系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的能力，樹(shù)立正確的價(jià)值觀、人生觀和世界觀。價(jià)值目標(biāo)：（1）樹(shù)立正確的世界觀、價(jià)值觀和人生觀；（2）培養(yǎng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)精神。2．知識(shí)和能力目標(biāo)：（1）掌握嵌入式Linux系統(tǒng)的基本概念以及ARM微處理器體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)知識(shí)。 （畢業(yè)要求1.5）；（2）掌握嵌入式Linux系統(tǒng)的基本分析與設(shè)計(jì)方法，能進(jìn)行典型嵌入式Linux系統(tǒng)的分析。（畢業(yè)要求3.2）；（3）掌握嵌入式編程技術(shù)，能進(jìn)行典型嵌入式Linux系統(tǒng)環(huán)境下程序設(shè)計(jì)。（畢業(yè)要求3.2）；（4）了解先進(jìn)嵌入式Linux系統(tǒng)的原理與方法。 （畢業(yè)要求1.5）；課程教學(xué)包括課堂教學(xué)、課堂研討、課堂及課后習(xí)題、上實(shí)驗(yàn)四部分，包括9章的理論教學(xué)和7次實(shí)驗(yàn)。課內(nèi)理論教學(xué)58學(xué)時(shí)、實(shí)驗(yàn)14學(xué)時(shí)。課堂理論教學(xué)內(nèi)容、要求及學(xué)時(shí)分配如下：支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)理解掌握分析與應(yīng)用國(guó)產(chǎn)芯片不斷崛起，激發(fā)使命擔(dān)當(dāng)，家國(guó)情懷嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)精神實(shí)驗(yàn)為課內(nèi)設(shè)置的一個(gè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，由7個(gè)專(zhuān)項(xiàng)技能訓(xùn)練組成。每次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可分為驗(yàn)證和綜合兩部分，驗(yàn)證部分以參照范例進(jìn)行實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證為主，綜合部分以自行設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行實(shí)現(xiàn)為主。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與類(lèi)型序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)類(lèi)型學(xué)時(shí)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)演示驗(yàn)證綜合設(shè)計(jì)1linux開(kāi)發(fā)環(huán)境使用與linux常用命令√22“helloworld!”嵌入式linux程序√23LED燈的控制√24蜂鳴器的控制√25數(shù)碼管實(shí)驗(yàn)√26鍵盤(pán)驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)√27步進(jìn)電機(jī)實(shí)驗(yàn)√2實(shí)驗(yàn)一linux開(kāi)發(fā)環(huán)境使用與linux常用命令（2學(xué)時(shí)）（1）目的要求熟悉ARM處理器linux系統(tǒng)下應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)環(huán)境和開(kāi)發(fā)模式，了解嵌入式開(kāi)發(fā)的基本思想和過(guò)程。（2）方法原理系統(tǒng)上電后，Boot程序引導(dǎo)操作系統(tǒng)導(dǎo)入，建立Linux開(kāi)發(fā)環(huán)境。（3）主要實(shí)驗(yàn)儀器及材料硬件：嵌入式Linux系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)、微型計(jì)算機(jī)及電源。軟件：PC機(jī)操作系統(tǒng)WindowsXP及以上、UltraEdit或其它編輯器（4）掌握要點(diǎn)嵌入式Linux開(kāi)發(fā)環(huán)境的建立和常用命令。（5）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)使用的操作系統(tǒng)環(huán)境。新建一個(gè)目錄，編寫(xiě)幾個(gè)源文件，使用makefile管理項(xiàng)目。學(xué)習(xí)在linux下的編程和編譯過(guò)程，在linux上運(yùn)行。實(shí)驗(yàn)二“helloworld!”嵌入式linux程序（2學(xué)時(shí)）（1）目的要求進(jìn)行最簡(jiǎn)單的嵌入式linux程序開(kāi)發(fā)，熟悉linux下嵌入式開(kāi)發(fā)模式以及在板上運(yùn)行的嵌入式程序的方法。（2）方法原理使用編輯器在嵌入式Linux環(huán)境下進(jìn)行源碼編輯，通過(guò)ARM-LINUX-GCC實(shí)現(xiàn)交叉編譯并將生成的可執(zhí)行程序在目標(biāo)機(jī)運(yùn)行。（3）主要實(shí)驗(yàn)儀器及材料硬件：嵌入式Linux系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)、微型計(jì)算機(jī)及電源。軟件：PC機(jī)操作系統(tǒng)WindowsXP及以上、UltraEdit或其它編輯器（4）掌握要點(diǎn)嵌入式Linux程序的開(kāi)發(fā)過(guò)程。（5）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：本次實(shí)驗(yàn)使用UltraEdit或者其它編輯環(huán)境編輯最通用簡(jiǎn)單的“helloworld!”程序，然后使用交叉編譯器(arm-linux-gcc)編譯生成可以在實(shí)驗(yàn)箱的嵌入式環(huán)境中運(yùn)行的可執(zhí)行文件，熟悉使用交叉編譯器編譯程序的方法，為后面編譯復(fù)雜程序做準(zhǔn)備。實(shí)驗(yàn)三LED燈的控制（2學(xué)時(shí)）（1）目的要求了解LED燈的控制方法，掌握I/O編程方法（2）方法原理系統(tǒng)通過(guò)使用GPIO控制LED燈這樣的外設(shè)。（3）主要實(shí)驗(yàn)儀器及材料硬件：嵌入式Linux系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)、微型計(jì)算機(jī)及電源。軟件：PC機(jī)操作系統(tǒng)WindowsXP及以上、UltraEdit或其它編輯器（4）掌握要點(diǎn)GPIO控制方法的實(shí)現(xiàn)。（5）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：通過(guò)I/O控制發(fā)光二極管的亮滅。使用UltraEditC代碼文本編輯器，編寫(xiě)一段程序控制LED燈。利用uboot與tftp將程序下載到ARM板。。實(shí)驗(yàn)四蜂鳴器的控制（2學(xué)時(shí)）（1）目的要求了解嵌入式Linux系統(tǒng)中的蜂鳴器，掌握I/O編程方法。（2）方法原理ARM處理器通過(guò)配置相關(guān)寄存器實(shí)現(xiàn)蜂鳴器的控制。（3）主要實(shí)驗(yàn)儀器及材料硬件：嵌入式Linux系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)、微型計(jì)算機(jī)及電源。軟件：PC機(jī)操作系統(tǒng)WindowsXP及以上、UltraEdit或其它編輯器（4）掌握要點(diǎn)ARM處理器寄存器配置方法。（5）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：使用UltraEditC代碼文本編輯器，編寫(xiě)一段程序控制蜂鳴器。利用tftp將程序下載到ARM板。實(shí)驗(yàn)五數(shù)碼管實(shí)驗(yàn)（2學(xué)時(shí)）（1）目的要求使用UltraEditC代碼文本編輯器；了解數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示的原理；了解74LS164擴(kuò)展端口的方法。（2）方法原理ARM處理器通過(guò)串口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。（3）主要實(shí)驗(yàn)儀器及材料硬件：嵌入式Linux系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)、微型計(jì)算機(jī)及電源。軟件：PC機(jī)操作系統(tǒng)WindowsXP及以上、UltraEdit或其它編輯器（4）掌握要點(diǎn)ARM處理器串口驅(qū)動(dòng)程序的特點(diǎn)。（5）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：使用UltraEdit文本編輯器，編寫(xiě)一段程序，控制八個(gè)數(shù)碼管的顯示。利用tftp將程序下載到ARM板。編寫(xiě)程序并編譯、下載、調(diào)試及結(jié)果分析。實(shí)驗(yàn)六鍵盤(pán)驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)（2學(xué)時(shí)）（1）目的要求了解鍵盤(pán)驅(qū)動(dòng)原理，掌握通過(guò)CPU的I/O擴(kuò)展鍵盤(pán)的方法。（2）方法原理ARM處理器通過(guò)配置寄存器實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)控制。（3）主要實(shí)驗(yàn)儀器及材料硬件：嵌入式Linux系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)、微型計(jì)算機(jī)及電源。軟件：PC機(jī)操作系統(tǒng)WindowsXP及以上、UltraEdit或其它編輯器（4）掌握要點(diǎn)ARM處理器的寄存器設(shè)置實(shí)現(xiàn)對(duì)外設(shè)的管理控制。（5）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：通過(guò)ARM的rPDATC（低四位）和EINT4567四個(gè)中斷口擴(kuò)展4×4的鍵盤(pán)，編程實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)的驅(qū)動(dòng)，通過(guò)按鍵可以在超級(jí)終端上顯示相應(yīng)的鍵值。實(shí)驗(yàn)七步進(jìn)電機(jī)（2學(xué)時(shí)）（1）目的要求了解步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用原理，掌握嵌入式Linux系統(tǒng)GPIO的控制方法，PWM模擬脈沖信號(hào)產(chǎn)生方法（2）方法原理ARM處理器通過(guò)GPIO口使用PWM模擬脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。（3）主要實(shí)驗(yàn)儀器及材料硬件：嵌入式Linux系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)、微型計(jì)算機(jī)及電源。軟件：PC機(jī)操作系統(tǒng)WindowsXP及以上、UltraEdit或其它編輯器（4）掌握要點(diǎn)ARM處理器產(chǎn)生PWM模擬脈沖信號(hào)的方法。（5）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：分析步進(jìn)電機(jī)工作原理及控制方式，PWM模擬脈沖信號(hào)產(chǎn)生方法。分析實(shí)驗(yàn)平臺(tái)步進(jìn)電機(jī)電路，相關(guān)寄存器使用與配置。設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)控制程序并編譯、下載、調(diào)試及結(jié)果分析。線(xiàn)下課堂以講授為主，可輔以互動(dòng)式課堂練習(xí)、案例分析等教學(xué)方法；實(shí)驗(yàn)實(shí)踐可采用小組討論、文獻(xiàn)查閱等教學(xué)方法；課前/課后自學(xué)，課前練習(xí)內(nèi)容可以預(yù)習(xí)下次課的基礎(chǔ)知識(shí)為主，課后練習(xí)可以重要知識(shí)點(diǎn)、拓展知識(shí)為主。課程考核包括課堂表現(xiàn)、期末考試兩個(gè)部分。課堂表現(xiàn)：30%，包括課內(nèi)實(shí)驗(yàn)7次占比50%（畢業(yè)要求3.2），課堂練習(xí)、提問(wèn)、作業(yè)及考勤占比50%。期末考試：70%，可采用閉卷考試等形式，內(nèi)容涵蓋本課程的基本概念、基本理論、基本方法，考試題型包括：選擇題、問(wèn)答題、填空題、程序題等?？己酥笜?biāo)包括：嵌入式Linux系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)（20分）（畢業(yè)要求1.5）、嵌入式硬件（20分）（畢