《嵌入式技術及應用》大綱

1、嵌入式技術及應用教學大綱執(zhí)筆人：江虹 審核人：周楓課程名稱：嵌入式技術及應用 Embed Technology and Application專 業(yè)：計算機科學與技術課程編碼：課程類別：專業(yè)選修課總 學 時：48學時=38（授課）+10（實驗）總 學 分：3選用教材：推薦教材：嵌入式系統(tǒng)原理及接口技術 賈智平，張瑞華主編，清華大學出版社實驗指導：嵌入式技術及應用實驗指導書 江虹，呂楊主編，昆明理工大學出版參 考 書：(1) 馬忠梅等著， ARM嵌入式微處理器體系結(jié)構(gòu)，北航出版社(2) 杜春雷編著， ARM體系結(jié)構(gòu)與編程，清華大學出版社(3) （美）Jean J.Labrosse, 邵貝貝譯,

2、C/OS-嵌入式實時操作系統(tǒng)（第二版）北航出版社(4) 田澤 編著， 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與應用， 北京：北航出版社先行課程：電子技術、C語言、微機原理、操作系統(tǒng)等課程一、地位、作用及任務嵌入式技術及應用課是計算機應用專業(yè)的一門必修專業(yè)課程，是將計算機軟/硬件技術、通信技術、半導體微電子技術等多門學科融為一體的一門難度很大的學科。本課程以嵌入式系統(tǒng)的基本開發(fā)技術為主線，以ARM處理器核及目前應用廣泛的Samsung公司的S3C44B0X（基于ARM7TDMI）為硬件平臺，課程講述嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的基本知識、基本流程、基本方法及以ARM微處理器為核心的嵌入式系統(tǒng)軟/硬件開發(fā)過程；同時，緊密結(jié)合課堂教學，

3、設計適當?shù)膶嶒灒箤W生能更好地了解當今嵌入式技術的發(fā)展以及嵌入式系統(tǒng)設計開發(fā)的基本過程。通過本課程的學習，學生應該掌握嵌入式系統(tǒng)的基本理論基礎，了解嵌入式系統(tǒng)的設計方法和簡單嵌入式系統(tǒng)的實現(xiàn)。為嵌入式系統(tǒng)的設計打好基礎。 二、基本內(nèi)容及學時分配（一）教學內(nèi)容第一章 嵌入式系統(tǒng)概述（4學時）l 教學內(nèi)容1.1 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展1.1.1 嵌入式系統(tǒng)的定義1.1.2 嵌入式系統(tǒng)的基本特點1.1.3 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展史 1.2 嵌入式系統(tǒng)的分類1.3 嵌入式處理器 1.3.1 嵌入式微控制器 1.3.2 嵌入式微處理器 1.3.3 DSP處理器 1.3.4 SOC1.4 嵌入式系統(tǒng)的組成 1.4.1

4、 嵌入式系統(tǒng)的硬件 1.4.2 嵌入式系統(tǒng)的軟件1.5 計算機控制系統(tǒng)的應用領域及發(fā)展趨勢l 教學要求完成一次作業(yè)，加深對課堂內(nèi)容的理解。熟練掌握：嵌入式系統(tǒng)的概念及組成掌握：嵌入式處理器及嵌入式系統(tǒng)的分類了解：嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷史及發(fā)展趨勢第二章 ARM微處理器硬件結(jié)構(gòu)（8學時）l 教學內(nèi)容2.1 計算機體系結(jié)構(gòu)分類2.2 ARM的版本及系列 2.2.1 ARM體系結(jié)構(gòu)版本 2.2.2 ARM處理器系列2.3 ARM處理器結(jié)構(gòu) 2.3.1 ARM和Thumb狀態(tài) 2.3.2 RISC技術 2.3.3 流水線技術 2.3.4 超標量執(zhí)行2.4 存儲系統(tǒng)機制 2.4.1 存儲體系結(jié)構(gòu) 2.4.2

5、 總線操作 2.4.3 ARM存儲系統(tǒng)l 教學要求完成一次作業(yè)，加深對課堂內(nèi)容的理解。熟練掌握：ARM的體系結(jié)構(gòu)、處理器分類及RISC技術的特點掌握：流水線技術及超標量執(zhí)行的概念了解：ARM的總線及存儲系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 第三章 ARM尋址方式與指令系統(tǒng)（6學時）l 教學內(nèi)容3.1 ARM編程模型 3.1.1 處理器模式 3.1.2 處理器工作狀態(tài) 3.1.3 寄存器組織 3.1.4 異常中斷3.2 ARM指令格式及尋址方式 3.2.1 ARM指令的一般格式 3.2.2 條件域（cond） 3.2.3 尋址方式3.3 ARM指令集 3.3.1 數(shù)據(jù)處理指令 3.3.2 跳轉(zhuǎn)指令 3.3.3 Load/S

6、tore指令 3.3.4 程序狀態(tài)寄存器指令 3.3.5 協(xié)處理器指令 3.3.6 異常中斷指令3.4 Thumb指令集 3.4.1 數(shù)據(jù)處理指令 3.4.2 跳轉(zhuǎn)指令 3.4.3 Load/Store指令 3.4.4 軟件中斷指令l 教學要求完成一次作業(yè)，加深對課堂內(nèi)容的理解。熟練掌握：ARM處理器的編程模型、尋址方式及寄存器組織掌握： ARM指令集了解：Thumb指令集第四章 匯編語言程序設計（8學時）l 教學內(nèi)容4.1 匯編語言源程序格式 4.1.1 匯編語言程序的結(jié)構(gòu) 4.1.2 匯編語言的行構(gòu)成 4.1.3 偽操作和偽指令4.2 Embest IDE開發(fā)工具 4.2.1 開發(fā)環(huán)境 4

7、.2.2 開發(fā)流程 4.2.3 軟件固化 4.2.4 調(diào)試技術4.3 匯編語言與C語言混合編程技術 4.3.1 匯編程序中訪問C程序變量 4.3.2 C程序中內(nèi)嵌匯編指令 4.3.3 C程序調(diào)用匯編程序4.4 程序優(yōu)化和性能測試l 教學要求完成兩次實驗，加深對課堂內(nèi)容的理解。熟練掌握：在Embest IDE開發(fā)環(huán)境下軟件設計及調(diào)試方法掌握： 匯編語言與C語言混合編程技術了解：程序優(yōu)化和性能測試的基本知識第五章 ARM接口設計技術（6學時）l 教學內(nèi)容5.1 基于ARM的嵌入式硬件平臺體系結(jié)構(gòu)5.2 存儲器系統(tǒng)5.3 I/O接口設計5.4 LCD和觸摸屏接口設計5.5 USB接口設計5.6 以太

8、網(wǎng)接口設計5.7 ARM的JTAG接口l 教學要求完成兩次實驗，加深對課堂內(nèi)容的理解。熟練掌握：存儲系統(tǒng)接口設計及I/O接口設計掌握： LCD及觸摸屏接口設計了解：JTAG技術及其它的接口設計技術第六章 uc/OS2嵌入式操作系統(tǒng)（6學時）l 教學內(nèi)容6.1 嵌入式實時操作系統(tǒng)概念6.2 uc/OS2嵌入式操作系統(tǒng)6.2.2 mC/OS-內(nèi)核結(jié)構(gòu)6.2.2 mC/OS-任務管理6.2.3 mC/OS-時間管理6.2.4 mC/OS-任務通信與同步6.3 mC/OS-移植教學要求完成一次作業(yè)、一次實驗，加深對課堂內(nèi)容的理解。熟練掌握：uc/OS2嵌入式操作系統(tǒng)掌握：mC/OS-移植方法了解：嵌入

9、式實時操作系統(tǒng)概念（二）學時分配章節(jié)課堂學時實驗學時小計第一章42第二章88第三章628第四章8210第五章6410第六章628合計381048（三）實驗環(huán)節(jié)l 實驗內(nèi)容 實驗1：ARM匯編指令的簡單使用（2學時）初步學會使用Embest IDE for ARM 開發(fā)環(huán)境及ARM軟件模擬器；通過實驗掌握簡單ARM匯編指令的使用方法。 實驗2：ARM的無符號整數(shù)乘法（2學時） 掌握ARM的匯編語言程序設計方法。 實驗3：I/O接口實驗（2學時）熟悉ARM芯片I/O口編程配置方法。通過實驗掌握ARM芯片的I/O口控制LED顯示的方法。 實驗4：液晶顯示實驗（2學時）掌握S3C44B0X處理器的LCD控制器的使用。 通過實驗掌握液晶顯示文本和圖形的方法以及程序設計。 實驗5：C/OS-II移植實驗（2學時）了解C/OS-II移植條件和內(nèi)核基本結(jié)構(gòu)。掌握將C/OS-II內(nèi)核移植到ARM7處理器上的方法和步驟。 l 實驗要求的運行環(huán)境1. 硬件要求：1) 所有實驗均用Embest S3CEV40開發(fā)實驗箱實現(xiàn)，二人一套，分組分批做2) PC機，用于程序匯編、串行通信2. 軟件要求：實驗箱配套Embest IDE開發(fā)環(huán)境三、教學方式課堂采用傳統(tǒng)黑板教