《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)》教學(xué)大綱

1、膂嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)教學(xué)大綱蜜課程名稱： 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)， Embedded System Design薄課程性質(zhì)：專業(yè)必修課薄學(xué) 分：2肄總 學(xué)時(shí)：38其中，理論學(xué)時(shí)：26 實(shí)驗(yàn)（上機(jī)）學(xué)時(shí)： 12覆適用專業(yè)：電子信息工程案先修課程：?jiǎn)纹砼c接口技術(shù)，C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，操作系統(tǒng)箍一、教學(xué)目的與要求前嵌入式系統(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ARMFF發(fā)為硬件平臺(tái)，講述AR附本結(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。蔽通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)

2、，使學(xué)生熟悉嵌入式系統(tǒng)開發(fā)流程和方法，熟悉ARMtt理器的體系結(jié)構(gòu)和Linux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Linux操作系統(tǒng)，獨(dú)立編寫可在ARM嵌入式設(shè)備上運(yùn)行的應(yīng)用程序。第 二、教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)分配莆序P肄章節(jié)名稱蟒三、各章主要知識(shí)點(diǎn)與教學(xué)要求莆 第一章 嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)（2學(xué)時(shí)）蜜第一節(jié)嵌入式系統(tǒng)概念建一、嵌入式的定義聿二、嵌入式系統(tǒng)的組成肇三、嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)期四、嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用膂五、實(shí)時(shí)系統(tǒng)盆第二節(jié)嵌入式系統(tǒng)處理器菱一、嵌入式處理器分類集二、微控制器節(jié)三、嵌入式微處理器袁四、DSP處理器羋五、片上系統(tǒng)充六、典型的嵌入式處理器筮第三節(jié)嵌入式操作系統(tǒng)節(jié)一、

3、操作系統(tǒng)的概念和分類嫌二、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)芾三、常見的嵌入式操作系統(tǒng)連第四節(jié)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的內(nèi)核箴一、任務(wù)管理 蒈 二、任務(wù)間的通信和同步肆 三、存儲(chǔ)器管理薁 四、定時(shí)器和中斷管理蜜第五節(jié)嵌入式技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)膀 本章重點(diǎn)：螅 1 、嵌入式系統(tǒng)的概念薁 2、嵌入式處理器賺3、嵌入式操作系統(tǒng)帆本章難點(diǎn)：薄 1 、嵌入式微處理器蟻 2、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核蔽本章教學(xué)要求：箴1、正確理解嵌入式系統(tǒng)的基本概念菱2、掌握嵌入式微處理器分類及結(jié)構(gòu)腿3、掌握嵌入式操作系統(tǒng)的概念及內(nèi)核妍4、了解嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)蟆 第二章 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過(guò)程（1學(xué)時(shí)）蒞 第一節(jié)嵌入式軟件開發(fā)特點(diǎn)袁 第二節(jié)嵌入式軟件開發(fā)流程聿

4、第三節(jié)嵌入式系統(tǒng)的調(diào)試 唐第四節(jié)板級(jí)支持包艘本章重點(diǎn)：瞧1、嵌入式軟件開發(fā)流程蔓2、板級(jí)支持包贛本章難點(diǎn)：腿1、嵌入式系統(tǒng)的調(diào)試芄 2、板級(jí)支持包袁 本章教學(xué)要求：蠆 1、熟悉嵌入式軟件開發(fā)特點(diǎn)噩2、掌握嵌入式軟件開發(fā)流程英3、掌握嵌入式系統(tǒng)的調(diào)試前4、正確理解板級(jí)支持包腿第三章 ARM體系結(jié)構(gòu)（9學(xué)時(shí)）螅 第一節(jié)ARM 體系結(jié)構(gòu)概述蒄 一、 ARM 體系結(jié)構(gòu)特點(diǎn)唐二、ARM處理器結(jié)構(gòu)衿 三、ARM 處理器內(nèi)核蒄 四、ARM 處理器核薄 第二節(jié)編程模型 材一、數(shù)據(jù)類型黃二、處理器模式薇 三、處理器工作狀態(tài)蚄 四、寄存器組織其五、異常肇六、存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)器映射 I/O芍第三節(jié) ARM尋址方式蝴第四

5、節(jié) ARM指令集蟻 一、條件執(zhí)行荽二、指令分類說(shuō)明肄 三、 Thumb 指令集和ARM 指令集的區(qū)別蝴四、Thumb指令分類說(shuō)明螈 第五節(jié)ARM9 和 ARM7 的比較膈 第六節(jié)ARM9TDMI 內(nèi)核契一、ARM9TDMI編程模型襖 二、 ARM9TDMI 存儲(chǔ)器接口腿 第七節(jié)ARM920T 核蚆 一、 ARM920T 編程模型袆 二、存儲(chǔ)器管理單元（MMU ）蠢三、Cache、寫緩沖和物理地址 TAG RAM薄四、時(shí)鐘模式芨五、總結(jié)接口單元蛔本章實(shí)驗(yàn)：ARMC編指令（3學(xué)時(shí)）肅 本章重點(diǎn)：羈 1 、編程模型袆 2、 ARM 的尋址方式英3、ARM指令集膈本章難點(diǎn)：前1、ARM 的尋址方式輯2

6、、ARM指令集»3、ARM920T 核蚆 本章教學(xué)要求：羈 1、熟悉ARM 的體系結(jié)構(gòu)螞 2、掌握編程模型妍3、正確理解ARM基本尋址方式蟆4、掌握ARM指令集前5、熟悉ARM內(nèi)核膀 第四章ARM 硬件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（9 學(xué)時(shí)）蕆第一節(jié)ARM 開發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)介袆一、RealView MDK開發(fā)工具簡(jiǎn)介螃二、RealView MDK集成開發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)介滕一、ARM匯編器支持的偽指令箍二、基于ARM的匯編語(yǔ)言語(yǔ)句格式艘三、ARM匯編語(yǔ)言程序基本結(jié)構(gòu)蔗四、基于ARM的匯編語(yǔ)言程序舉例艿 第三節(jié)基于 ARM 的硬件啟動(dòng)程序設(shè)計(jì)B 一、分配中斷向量表筮二、初始化存儲(chǔ)系統(tǒng)建三、初始化堆棧四、初始化有特殊要求的

7、硬件模塊索五、初始化應(yīng)用程序執(zhí)行環(huán)境螂 六、改變處理器模式蔓七、調(diào)用主應(yīng)用程序蟆第四節(jié) 基于ARM的C語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言混合編程瞧一、C語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言混合編程遵守的規(guī)則膈二、匯編程序調(diào)用 C程序的方法節(jié)三、C程序調(diào)用匯編程序的方法徵四、C程序中內(nèi)嵌匯編程序的方法芍五、基于ARM的C語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言混合編程舉例薄 第五節(jié)印制電路板制作簡(jiǎn)介 Protel覆二、單面板與多層板 蒞 三、印制電路板設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)肄本章實(shí)驗(yàn)：匯編語(yǔ)言和 C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)（3學(xué)時(shí)）筮本章重點(diǎn)：勘1、ARM匯編語(yǔ)百菜2、基于ARM的硬件啟動(dòng)程序屋3、基于ARM的C語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言混合編程衿 本章難點(diǎn)：滕1、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)薅 2、 C

8、 語(yǔ)言與匯編語(yǔ)種匯合編程蒂 本章教學(xué)要求：薁 1、了解RealView MDK 開發(fā)環(huán)境腿 2、掌握基于ARM 的匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)蚄 3、熟悉硬件啟動(dòng)程序裂4、正確理解C語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言混合編程量5、了解印制電路板踴第五章 基于S3c2410的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)（12學(xué)時(shí)）妨第一節(jié) S3c2410簡(jiǎn)介充一、S3c2410A的特點(diǎn)腿二、存儲(chǔ)器控制器蝸三、NAND Flash控制器蝴四、時(shí)鐘管理和電源管理蛔第二節(jié) I/O 口腿一、S3c2410A的I/O 口工作原理蜜二、I/O 口編程實(shí)例襖 第三節(jié)中斷袂 一、 ARM 中斷原理袁二、S3c2410A的中斷控制器唐三、中斷編程實(shí)例肄第四節(jié) DMA芃 一、

9、DMA 工作原理螞二、S3C2410A的DMA控制器羋 三、 DMA 編程實(shí)例肄 第五節(jié)UART董一、UART的工作原理聿二、S3c2410A 的 UART肆 三、 UART 編程實(shí)例艘第六節(jié) A/D接口肄 一、 A/D 接口原理螂二、S3c2410A的A/D轉(zhuǎn)換器聿 三、 A/D 接口編程實(shí)例芄 第七節(jié)鍵盤和 LED 控制賺一、鍵盤和LED接口原理方二、鍵盤和LED控制的編程實(shí)例袈 第八節(jié)LCD曾一、LCD顯示原理祎二、S3c2410A的LCD控制器黃三、LCD顯示的編程實(shí)例袁 第九節(jié)觸摸屏羈 一、觸摸屏工作原理芾二、S3c2410A的觸摸屏接口蚄 三、觸摸屏編程實(shí)例襖 第十節(jié)音頻錄放羈 一

10、、音頻錄放的實(shí)現(xiàn)原理研二、S3c2410A的I2S總線接口莆 三、音頻錄放的編程實(shí)例董第十一節(jié)USB設(shè)備數(shù)據(jù)收發(fā)犀一、USB接口及編程簡(jiǎn)介聿二、S3c2410A的USB設(shè)備控制器襖三、USB設(shè)備的收發(fā)數(shù)據(jù)編程蒂 本章實(shí)驗(yàn)： I/O 接口 （3 學(xué)時(shí)）觸摸屏控制（3 學(xué)時(shí)）滕本章重點(diǎn)：菱1、S3c2410A的各接口設(shè)備工作原理賺2、 S3c2410A接口控制器其本章難點(diǎn)：薇1、S3c2410A各接口控制器肅 2、驅(qū)動(dòng)程序編寫芃 本章教學(xué)要求：筮1、熟悉S3c2410A的各種接口贛2、正確理解S3c2410A的各種接口工作原理及接口控制器嵋3、了解S3c2410A的各種接口驅(qū)動(dòng)程序編寫建第六章 L

11、inux操作系統(tǒng)基礎(chǔ)（2學(xué)時(shí)）連第一節(jié)Linux操作系統(tǒng)概述芨一、Linux操作系統(tǒng)的產(chǎn)生及發(fā)展膈二、Linux操作系統(tǒng)的特點(diǎn)腿第二節(jié)Linux內(nèi)核的結(jié)構(gòu)螈 一、進(jìn)程調(diào)度螃 二、內(nèi)存管理肅 三、虛擬文件系統(tǒng)螈 四、進(jìn)程間通信 螈 五、網(wǎng)絡(luò)接口艘六、各個(gè)子系統(tǒng)之間的依賴關(guān)系 奧第三節(jié) Linux設(shè)備管理腿一、設(shè)備文件袈 二、設(shè)備驅(qū)動(dòng)薅 三、控制方式芃 第四節(jié)Linux 的使用薄一、Linux常用命令踴二、vi編輯器的使用墨三、make工具和gcc編譯器蜜本章重點(diǎn)：菽1、Linux操作系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)肇2、Linux設(shè)備管理莆 本章難點(diǎn)：蒂 1 、 Linux 的內(nèi)核結(jié)構(gòu)筮2、Linux設(shè)備管

12、理膈 本章教學(xué)要求：募1、掌握Linux操作系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)月蚣、熟悉Linux操作系統(tǒng)的使用膀第七章 嵌入式Linux軟件設(shè)計(jì)（2學(xué)時(shí)）羋 第一節(jié)Bootloader 引導(dǎo)程序 襖 一、 Bootloader 的啟動(dòng)過(guò)程BootLoader vivi衿 第二節(jié)Linux 的移植勘一、Linux內(nèi)核的目錄結(jié)構(gòu)芍二、Linux內(nèi)核源碼英三、交叉編譯環(huán)境的建立研四、Linux內(nèi)核文件的修改勘五、Linux內(nèi)核及文件系統(tǒng)的編譯蚆 六、Linux 內(nèi)核及文件系統(tǒng)的下載螂 第三節(jié)驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)蟻 一、驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)步驟蕆 二、鍵盤驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)螃 三、 LCD 驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)蒄 第四節(jié)應(yīng)用程序開發(fā)蔓一、應(yīng)

13、用程序的開發(fā)步驟薇 二、解盤應(yīng)用程序的開發(fā)艘三、基本繪圖應(yīng)用程序的開發(fā)精四、跑馬燈應(yīng)用程序的開發(fā)艿 本章重點(diǎn)：蝸1、BootLoader引導(dǎo)程序 薅 2、 Linux 的移植董本章難點(diǎn)：節(jié) 1 、 Linux 的移植蟆2、驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)和應(yīng)用程序開發(fā)箍本章教學(xué)要求：賺1、掌握BootLoader引導(dǎo)程序的聿2、掌握Linux的移植w3、正確理解基于 Linux操作系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序的開發(fā)莆 第八章圖形用戶接口MiniGUI （ 1 學(xué)時(shí)）裂第一節(jié)MiniGUI簡(jiǎn)介衿 一、 MiniGUI 的功能特色贛二、MiniGUI的技術(shù)優(yōu)勢(shì)蒲第二節(jié)MiniGUI在Linux下運(yùn)行環(huán)境的建立范一、Mini

14、GUI在Linux下的運(yùn)行環(huán)境二、安裝資源文件墨三、配置安裝MiniGUI庫(kù)文件膈 第三節(jié)MiniGUI 在 DVFB 上的仿真應(yīng)用芾第四節(jié)在Linux下S3c2410 Frame Buffer的啟動(dòng)裊 一、 Frame Buffer 簡(jiǎn)介蔗二、Frame Buffer驅(qū)動(dòng)的添加德三、Frame Buffer設(shè)備文件的添加螅 四、 Frame Buffer 測(cè)試程序的編寫妨第五節(jié)MiniGUI在S3c2410上的移植意一、安裝MiniGUI資源文件聿二、配置安裝MiniGUI庫(kù)文件蕆 三、 MiniGUI 的移植步驟募第六節(jié)MiniGUI輸入引擎IAL的開發(fā)薄一、IAL引擎簡(jiǎn)介蓬二、IAL引擎

15、的開發(fā)箍第七節(jié)在S3c2410上運(yùn)行簡(jiǎn)單的繪制程序荽一、MiniGUI的基本繪圖程序蝕 二、繪圖程序舉例本章重點(diǎn)：蚆 1 、在 Linux 下 S3c2410 Frame Buffer 的啟動(dòng)芍2、 MiniGUI在S3c2410上的移植蝕 本章難點(diǎn)：量1、MiniGUI在S3C2410上的移植芨2、在S3c2410上運(yùn)行簡(jiǎn)單的繪制程序籍本章教學(xué)要求：蟄1、了解 MiniGUI箴2、熟悉MiniGUI的應(yīng)用帔3、掌握MiniGUI在S3c2410上的啟動(dòng)和移植螂 4、理解 MiniGUI 的輸入引擎和繪圖程序的開發(fā)材四、成績(jī)與考核方式蜜 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

16、%）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120分鐘螅 五、教材與參考資料.ARM9嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì) 一基于S3c2410與Linux （第22010.輯1、徐英慧，馬忠梅，王磊，王林編著 版） M . 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，w2、田澤編著.嵌入式系統(tǒng)開發(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.墨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2版）M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2008 .薄 4、 Andrew N.Sloss 、 Dominic Symes 、 chri

17、s Wright 著，沈建華譯.ARM 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)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.聿5、Tammy Noergaard著，馬洪兵、谷源濤譯.嵌入式系統(tǒng)硬件與軟件架構(gòu)M.北京：人民郵電出版社，2008.6、任哲，樊生文.嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ)科C/OS-n和Linux （第2版）M.北京：北京航空航天大學(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M.北京：清華大學(xué)出版社，2010.8、王誠(chéng)，梅霆. ARM 嵌入式系統(tǒng)原理與開發(fā)M . 北京：人民郵電出版社，2011 .9、楊維劍. 嵌入式系統(tǒng)硬件開發(fā)及應(yīng)用實(shí)踐M . 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2

18、010.10 、黃智偉，鄧月明，王彥. ARM9 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教程M . 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2008 .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：ARMF口 DS際驗(yàn)室主要撰寫人：查根龍審稿人：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

19、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)，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ARM5；驗(yàn)箱30臺(tái)計(jì)算機(jī)30臺(tái)四、主要教材及參考書1 1、徐英慧，馬忠梅，王磊，王林編著 .ARM9嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì) 一基于S3c2410與Linux （第2版）M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2010.2陳曦主編.ARM9K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， 2005五、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)開出率100%七、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與要求序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱時(shí)數(shù)必開 共每套 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）1ARMT編指令3必開11、熟悉 Embest IDE for ARM 開發(fā)環(huán)境使用設(shè)計(jì)性2、掌握ARM匚編指令的使用方法2C語(yǔ)百程序311、熟悉Embest IDE環(huán)境中C