《嵌入式系統(tǒng)》課程教學大綱

1、嵌入式系統(tǒng)一、課程概況所屬專業(yè):物聯(lián)網(wǎng)工程開課單位：數(shù)學與計算機科學學院課程類型:專業(yè)必修課程課程代碼:07415320開課學期:5學分：3學時：48核心課程:是擬使用教材： 楊勝利 劉洪濤.ARM嵌入式體系結(jié)構(gòu)與接口技術(shù).人民郵電出版社.2013.9國內(nèi)(外)現(xiàn)有教材： 王忠民.嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用.高等教育出版社.2011.12學習參考資料 1.陳文志 王總輝.嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計.清華大學出版社.2011.5，王忠民.嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用.高等教育出版社.2011.12二、課程描述本門課程是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)核心課程，主要培養(yǎng)學生掌握嵌入式處理器Cortex-A8微處理器體系結(jié)構(gòu)及指令系統(tǒng)。

2、了解32位嵌入式處理器總體結(jié)構(gòu)、存儲器組織、系統(tǒng)控制模塊和I/O外圍控制模塊。了解Linux的基礎(chǔ)知識及Linux的內(nèi)核，了解祼板驅(qū)動和Linux驅(qū)動開發(fā)方法。課程的主要內(nèi)容包括ARM指令，GNU匯編，GPIO，系統(tǒng)時鐘，異常處理，串口通信，PWM，A/D，實時鐘，LINUX內(nèi)核驅(qū)動等。三、課程目標 掌握嵌入式開發(fā)方法。 掌握嵌入式基本知識。掌握嵌入式驅(qū)動開發(fā)方法。具有綜合運用嵌入式知識，結(jié)合Linux，會開發(fā)Linux操作系統(tǒng)下的外設(shè)驅(qū)動。具有適應(yīng)社會發(fā)展的能力以及終身學習能力。初步具備解決實際問題的能力。四、教學要求授課教師將按照學校本科教學工作有關(guān)要求做好課程教學各項工作，嚴格按照課表規(guī)

3、定的時間、地點上課，不遲到、不早退，將根據(jù)本大綱要求，認真?zhèn)湔n完成教案與講稿編寫等各項課前準備工作；授課過程力求內(nèi)容充實、概念準確、思路清晰、詳略得當、邏輯性強、重難點突出，力戒平鋪直敘、照本宣科，同時重視對學生的學習方法指導和課堂教學效果信息的反饋，實現(xiàn)教與學的雙向互動；同時將結(jié)合課程目標要求，做好考核內(nèi)容設(shè)計，并嚴格按照本大綱要求做好出勤率統(tǒng)計、作業(yè)評價等各項工作。學習是大學生自己的責任和義務(wù)，學生應(yīng)根據(jù)課程大綱要求制定本門課程學習計劃，加強學業(yè)管理，嚴格自我要求，提升自主學習能力，主動適應(yīng)課程學習要求。參與課堂教學活動不遲到、不早退，無正當理由不請假，上課認真聽講，不做任何與課堂教學無關(guān)

4、事宜，不使用手機，積極與授課教師進行教學互動，同時利用課余時間做好預習、復習、課外書籍閱讀等工作，主動與同學開展合作學習，認真完成任課教師布置的課程作業(yè)。五、考核方式及要求為實現(xiàn)課程教學目標，本門課程考核方式及要求為：出勤率占40%計入平時總成績，點到不少于10次，其中缺席1次，扣10分；期中測驗1次，測驗成績按30%折算后計入平時總成績；課程作業(yè)多次，按30%比例計入平時總成績；平時總成績占總評成績60%，期末考試占總評成績的40%。注：授課教師應(yīng)緊扣課程目標，把課程考核貫穿于教學的全過程，選擇能夠全面衡量學生學習效果的考核方式，對學生的學習效果進行有效評價。六、課程內(nèi)容第一章：嵌入式系統(tǒng)基

5、礎(chǔ)知識（授課時間：第五學期第一周）教學目標：掌握嵌入式系統(tǒng)特點，嵌入式系統(tǒng)硬件組成，嵌入式軟件組成，開源操作系統(tǒng)。教學重點：嵌入式系統(tǒng)硬件組成，嵌入式軟件組成。教學難點：理解嵌入式系統(tǒng)軟硬件組成，理解嵌入式系統(tǒng)定義。學 時：課堂教學3學時，課外自主學習時間不少于2學時教學方法：講授法、演示法主要內(nèi)容：（1）嵌入式系統(tǒng)概述； （2）嵌入式系統(tǒng)組成；（3）嵌入式操作系統(tǒng)；學習方法：小組討論、完成思考練習課后作業(yè)：完成教材第13頁練習題1-3并在下周課前提交第二章：ARM技術(shù)概述（授課時間：第五學期第二周）教學目標：掌握ARM微處理器結(jié)構(gòu)，ARM基本數(shù)據(jù)類型，Cortex-A8內(nèi)核工作模式，流水線，

6、Cortex-A8存儲系統(tǒng)。教學重點：ARM基本數(shù)據(jù)類型，Cortex-A8內(nèi)核工作模式，Cortex-A8存儲系統(tǒng)。教學難點：Cortex-A8內(nèi)核工作模式，流水線。學 時：課堂教學3學時，課外自主學習時間不少于2學時教學方法：講授法、演示法主要內(nèi)容：（1）ARM體系結(jié)構(gòu)技術(shù)； （2）ARM微處理器簡介；（3）ARM微處理器結(jié)構(gòu)；（4）ARM微處理器應(yīng)用選型； （5）Cortex-A8內(nèi)部功能及特點；（6）數(shù)據(jù)類型；（7）Cortex-A8內(nèi)核工作模式； （8）Cortex-A8存儲系統(tǒng)；（9）流水線；（10）寄存器組織； （11）程序狀態(tài)寄存器；（12）S5PC100處理器介紹；學習方法：

7、小組討論、完成思考練習課后作業(yè)：完成教材第43頁練習題1，3，4并在下周課前提交第三章：ARM的指令集合（授課時間：第五學期第三周，第四周）教學目標：掌握ARM數(shù)據(jù)操作指令，Load/Store指令，跳轉(zhuǎn)指令，狀態(tài)操作指令，協(xié)處理器指令，異常產(chǎn)生指令，ARM指令尋址方式。教學重點：Load/Store指令，跳轉(zhuǎn)指令，狀態(tài)操作指令，ARM指令尋址方式。教學難點：狀態(tài)操作指令，ARM指令尋址方式。學 時：課堂教學6學時，課外自主學習時間不少于4學時教學方法：講授法、演示法主要內(nèi)容：（1）ARM數(shù)據(jù)操作指令； （2）Load/Store指令；（3）跳轉(zhuǎn)指令；（4）狀態(tài)操作指令； （5）協(xié)處理器指令；

8、（6）異常產(chǎn)生指令；（7）ARM指令尋址方式； （8）ARM指令尋址方式；學習方法：小組討論、完成思考練習課后作業(yè)：完成教材第71頁練習題1，2，4，7并在下周課前提交第四章：GNU匯編偽指令（授課時間：第五學期第五周，第六周）教學目標：掌握ARM匯編語言的程序結(jié)構(gòu)，匯編語言與C語言混合編程。教學重點：GNU支持的偽指令，ARM匯編語言的程序結(jié)構(gòu)，AAPCS/ATPCS。教學難點：匯編語言與C語言混合編程，AAPCS/ATPCS。學 時：課堂教學6學時，課外自主學習時間不少于4學時教學方法：講授法、演示法主要內(nèi)容：（1）GNU匯編器平臺無關(guān)偽指令； （2）GNU支持的偽指令；（3）ARM匯編語

9、言程序結(jié)構(gòu)；（4）匯編語言與C語言混合編程；學習方法：小組討論、完成思考練習課后作業(yè)：完成教材第89頁練習題1，2，3并在下周課前提交第五章：ARM的指令集合（授課時間：第五學期第七周）教學目標：會搭建嵌入式開發(fā)環(huán)境進行嵌入式程序編寫，調(diào)試。教學重點：U-boot命令，串口設(shè)置。教學難點：網(wǎng)絡(luò)的配置，tftp服務(wù)器，串口設(shè)置。學 時：課堂教學2學時，課外自主學習時間不少于4學時教學方法：講授法、演示法主要內(nèi)容：（1）tftp服務(wù)器； （2）串口設(shè)置；（3）minicom；（4）uboot常見命令； （5）調(diào)試實例；學習方法：小組討論、完成思考練習課后作業(yè)：編寫程序，計算5！第六章：GPIO編程

10、（授課時間：第五學期第八周）教學目標：掌握GPIO特點，GPIO常用寄存器分類，會讀懂相關(guān)電路圖。教學重點：GPIO特殊功能寄存器功能，會讀電路圖了解LED燈工作原理。教學難點：根據(jù)相關(guān)電路圖，了解相關(guān)設(shè)備工作原理。學 時：課堂教學3學時，課外自主學習時間不少于2學時教學方法：講授法、演示法主要內(nèi)容：（1）GPIO功能介紹； （2）S5PC100芯片GPIO控制寄存器介紹；（3）S5PC100的GPIO實例；學習方法：小組討論、完成思考練習課后作業(yè)：完成教材第102頁練習題1，3并在下周課前提交第七章：ARM系統(tǒng)時鐘及編程（授課時間：第五學期第十周）教學目標：掌握ARM系統(tǒng)時鐘域的劃分，并會通

11、過編程來設(shè)置系統(tǒng)時鐘。教學重點：時鐘域的劃分，時鐘的產(chǎn)生過程，時鐘的配置。教學難點：時鐘配置。學 時：課堂教學3學時，課外自主學習時間不少于2學時教學方法：講授法、演示法主要內(nèi)容：（1）S5PC100時鐘域的劃分； （2）S5PC100時鐘的產(chǎn)生過程分析；（3）S5PC100時鐘源的選擇；（4）S5PC100時鐘的配置； （5）S5PC100時鐘配置寄存器描述；（6）S5PC100時鐘源配置示例；學習方法：小組討論、完成思考練習課后作業(yè)：完成教材第43頁練習題1，3，4并在下周課前提交第八章：異常處理及編程（授課時間：第二學期第十一周）教學目標：掌握ARM處理器模式和異常，異常響應(yīng)過程，異常處

12、理，異常返回。教學重點：異常響應(yīng)過程，異常處理，異常返回。教學難點：異常處理，異常返回。學 時：課堂教學3學時，課外自主學習時間不少于2學時教學方法：講授法、演示法主要內(nèi)容：（1）ARM異常中斷處理器概述； （2）ARM體系異常種類；（3）ARM異常的優(yōu)先級；（4）ARM微處理器模式種異常； （5）ARM異常響應(yīng)和處理程序返回；（6）ARM系統(tǒng)中異常中斷處理程序的安裝；（7）ARM的SWI異常處理程序設(shè)計； （8）FIQ和IRQ異常處理程序設(shè)計；（9）基于Cortex-A8內(nèi)核的S5PC100異常處理程序設(shè)計；學習方法：小組討論、完成思考練習課后作業(yè)：完成教材第43頁練習題1，3，4并在下周課

13、前提交第九章：串行通信接口（授課時間：第五學期第十一周）教學目標：掌握串行通信與并行通信概念，串行異步通信原理，比特率計算與設(shè)置，常用寄存的功能與設(shè)置。教學重點：串行異步通信原理，常用寄存的功能與設(shè)置，比特率計算與設(shè)置。教學難點：串行異步通信原理，比特率計算與設(shè)置。學 時：課堂教學3學時，課外自主學習時間不少于2學時教學方法：講授法、演示法主要內(nèi)容：（1）串行通信； （2）S5PC100異步串行通信；（3）串口發(fā)送接收程序示例；學習方法：小組討論、完成思考練習課后作業(yè)：完成教材第145頁練習題3，4并在下周課前提交第十章：PMW定時器（授課時間：第五學期第十二周，第十三周）教學目標：掌握通過定

14、時器工作原理，調(diào)節(jié)脈沖寬度的方法，占空比的概念，脈沖頻率的計算，看狗原理，定時器驅(qū)動編程，看門狗驅(qū)動編程。教學重點：定時器工作原理，占空比，脈沖頻率的計算，看門狗工作原理。教學難點：定時器工作原理，看門狗工作原理，定時器驅(qū)動，看門狗驅(qū)動。學 時：課堂教學4學時，課外自主學習時間不少于4學時教學方法：講授法、演示法主要內(nèi)容：（1）S5PC100 PWM定時器； （2）S5PC100看門狗定時器；學習方法：小組討論、完成思考練習課后作業(yè)：完成教材第43頁練習題1，2，3，4并在下周課前提交第十一章：AD轉(zhuǎn)換器（授課時間：第五學期第十三周）教學目標：掌握A/D轉(zhuǎn)換器原理，A/D轉(zhuǎn)換的技術(shù)指標，A/D

15、轉(zhuǎn)換的步驟，會設(shè)置相關(guān)控制寄存器編寫驅(qū)動程序。教學重點： A/D轉(zhuǎn)換器原理，A/D轉(zhuǎn)換的技術(shù)指標，會設(shè)置相關(guān)控制寄存器編寫驅(qū)動程序。教學難點：A/D轉(zhuǎn)換器原理，會設(shè)置相關(guān)控制寄存器編寫驅(qū)動程序。學 時：課堂教學2學時，課外自主學習時間不少于2學時教學方法：講授法、演示法主要內(nèi)容：（1）A/D轉(zhuǎn)換器原理； （2）S5PC100 A/D轉(zhuǎn)換器；（3）A/D轉(zhuǎn)換器示例；學習方法：小組討論、完成思考練習課后作業(yè)：完成教材第168頁練習題2，3并在下周課前提交第十二章：LINUX驅(qū)動編程（授課時間：第五學期第十四周，第十五周）教學目標：掌握LINUX內(nèi)核配置，內(nèi)核編譯，LINUX內(nèi)核驅(qū)動類型，驅(qū)動編寫原理，字符型設(shè)備驅(qū)動開發(fā)方法。教學重點：主設(shè)備號，次設(shè)備號，字符設(shè)備驅(qū)動內(nèi)核常用結(jié)構(gòu)體和函數(shù)。教學難點：內(nèi)核配置，驅(qū)動編程原理，字符設(shè)備驅(qū)動內(nèi)核常用結(jié)構(gòu)