《嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程大綱

1、PAGE PAGE 5嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程教學(xué)大綱一、課程的基本信息適應(yīng)對(duì)象：電子信息工程專業(yè)課程代碼：22E01727學(xué)時(shí)分配：理論32+實(shí)踐16=48課時(shí)賦予學(xué)分：3先修課程：數(shù)字電子技術(shù)，單片機(jī)原理與接口技術(shù)，程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言類基礎(chǔ)課程。二、課程性質(zhì)與任務(wù)嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程屬于電子信息工程專業(yè)選修課。本課程的任務(wù)是使學(xué)生掌握基于32位ARM微處理器的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用開(kāi)發(fā)基本技術(shù)，初步掌握嵌入式系統(tǒng)的軟、硬件開(kāi)發(fā)方法以及嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力。培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，為今后的工作奠定必要的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。三、教學(xué)目的與要求學(xué)生通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，理解嵌入式系統(tǒng)的軟、硬件聯(lián)合設(shè)

2、計(jì)方法，熟悉嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程，了解其在工程中的典型應(yīng)用。具體來(lái)說(shuō)，學(xué)生應(yīng)該熟悉32位ARM微處理器的體系結(jié)構(gòu)和工作原理，能完成基礎(chǔ)核心板的硬件電路設(shè)計(jì)，熟悉開(kāi)發(fā)環(huán)境，掌握常用開(kāi)發(fā)工具的使用方法，以便為工程應(yīng)用和進(jìn)一步學(xué)習(xí)研究奠定必要的基礎(chǔ)。四、教學(xué)內(nèi)容與安排本課程教學(xué)過(guò)程包括理論講授和實(shí)驗(yàn)兩部分。1、課時(shí)安排本課程共48個(gè)學(xué)時(shí)（課堂講授32課時(shí)，實(shí)踐16課時(shí)），按照課程內(nèi)容，分成8個(gè)教學(xué)單元，各單元的課時(shí)安排如下表。序號(hào)單元名稱講授討論實(shí)驗(yàn)小計(jì)1嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)20022ARM體系結(jié)構(gòu)3143ARM匯編語(yǔ)言3126432位RISC微處理器 225存儲(chǔ)器系統(tǒng)51286輸入/輸出設(shè)備接口31

3、8127總線接口624128網(wǎng)絡(luò)接口22課時(shí)合計(jì)26616482、理論教學(xué)（32學(xué)時(shí)）本課程以課堂講授為主，以下是各單元的主要內(nèi)容。第一單元 嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)（講授2課時(shí)）【教學(xué)內(nèi)容】本課程的特點(diǎn)與學(xué)習(xí)方法；嵌入式系統(tǒng)的定義和組成；嵌入式微處理器體系結(jié)構(gòu)；嵌入式微處理器結(jié)構(gòu)和類型?！窘虒W(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)】教學(xué)重點(diǎn)：嵌入式系統(tǒng)的定義和組成。教學(xué)難點(diǎn)：嵌入式微處理器體系結(jié)構(gòu)?！净疽蟆苛私庹n程基本信息；掌握教材章節(jié)結(jié)構(gòu)；熟悉嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)?！九囵B(yǎng)的能力】能對(duì)嵌入式系統(tǒng)定義做出自己的說(shuō)明，了解嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的階段，理解不同處理器體系結(jié)構(gòu)的差異。第二單元 ARM體系結(jié)構(gòu)（講授3 + 討論1 = 4課

4、時(shí)）【教學(xué)內(nèi)容】ARM體系結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介；ARM微處理器結(jié)構(gòu)； ARM微處理器的寄存器結(jié)構(gòu)；ARM微處理器的異常處理；ARM的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)；ARM微處理器指令系統(tǒng)；ARM微處理器的接口?！窘虒W(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)】教學(xué)重點(diǎn)：ARM體系結(jié)構(gòu)特性；ARM微處理器的寄存器結(jié)構(gòu)；通用寄存器的分組。教學(xué)難點(diǎn)：ARM微處理器的異常處理類型?！净疽蟆苛私馇度胧较到y(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)；了解 ARM處理器及ARM9相關(guān)知識(shí)；熟悉ARM處理器的結(jié)構(gòu)示意圖；熟悉ARM微處理器的寄存器結(jié)構(gòu)；理解ARM微處理器的異常處理機(jī)制；掌握ARM的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)?！九囵B(yǎng)的能力】能描述ARM處理器的特點(diǎn)，說(shuō)明微處理器的功能單元組成形式，能說(shuō)明通用寄存器分組

5、情況，并能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的異常處理流程。第三單元 ARM匯編語(yǔ)言（講授3 + 討論1 = 4課時(shí)）【教學(xué)內(nèi)容】ARM 開(kāi)發(fā)工具；ARM匯編偽指令；ARM的匯編語(yǔ)言結(jié)構(gòu)；ARM匯編語(yǔ)言程序調(diào)試；ARM匯編語(yǔ)言與C語(yǔ)言混合編程。【教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)】教學(xué)重點(diǎn)：ARM匯編指令集；ARM的匯編語(yǔ)言程序結(jié)構(gòu)。教學(xué)難點(diǎn)：ARM匯編語(yǔ)言與C語(yǔ)言混合編程。【基本要求】掌握進(jìn)程開(kāi)發(fā)環(huán)境IDE工具使用方法；熟悉ARM匯編指令集；熟悉ARM匯編語(yǔ)言程序結(jié)構(gòu)；熟悉ARM匯編語(yǔ)言程序結(jié)構(gòu)。掌握ARM匯編語(yǔ)言與C語(yǔ)言混合編程技巧?！九囵B(yǎng)的能力】能利用匯編指令集，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的數(shù)值運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。第四單元 32位RISC微處理器（講授2

6、課時(shí)）【教學(xué)內(nèi)容】S3C2410A簡(jiǎn)介；S3C2410A存儲(chǔ)器控制器；時(shí)鐘和電源管理；S3C2410A的I/O端口；S3C2410A的中斷控制；S3C2410A的DMA控制。【教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)】教學(xué)重點(diǎn)：存儲(chǔ)器工作原理；時(shí)鐘電路；電源管理電路；I/O端口配置方法。教學(xué)難點(diǎn)：存儲(chǔ)器映射方法；I/O端口寄存器配置方法；中斷控制器設(shè)置方法；DMA控制器設(shè)置方法；存儲(chǔ)器控制器及寄存器設(shè)置方法?！净疽蟆苛私釹3C2410A處理器；掌握存儲(chǔ)器控制器設(shè)置方法；掌握時(shí)鐘和電源管理設(shè)置基本過(guò)程與方法；熟悉I/O端口配置方法；了解中斷處理過(guò)程；掌握中斷控制器設(shè)置方法；了解DMA工作原理；掌握DMA控制器設(shè)置方法

7、?！九囵B(yǎng)的能力】能理解存儲(chǔ)器映射IO機(jī)制，能完成GPIO的輸入輸出配置，能實(shí)現(xiàn)中斷調(diào)用和返回過(guò)程。第五單元 存儲(chǔ)器系統(tǒng)（講授5 + 討論1 = 6課時(shí)）【教學(xué)內(nèi)容】存儲(chǔ)器系統(tǒng)概述；嵌入式系統(tǒng)存儲(chǔ)設(shè)備分類；NOR Flash接口電路；NAND Flash接口電路；SDRAM接口電路；CF卡接口電路；SD卡接口電路。【教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)】教學(xué)重點(diǎn)：各種不同類型存儲(chǔ)器的特點(diǎn)；CF卡接口電路設(shè)計(jì)方法；SD卡接口電路器設(shè)計(jì)方法。教學(xué)難點(diǎn)：SDRAM存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)方法；NOR FLASH存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)方法；NAND FLASH存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)方法?！净疽蟆空莆沾鎯?chǔ)器系統(tǒng)構(gòu)建方法；熟悉各種存儲(chǔ)器類型；掌握SDRAM存儲(chǔ)器

8、設(shè)計(jì)方法；掌握NOR FLASH/NAND FLASH設(shè)計(jì)方法；掌握CF卡接口電路設(shè)計(jì)方法；掌握SD卡設(shè)計(jì)方法。【培養(yǎng)的能力】能描述寄存器、RAM、ROM、FLASH ROM、CF、SD各類存儲(chǔ)器的主要區(qū)別，能結(jié)合應(yīng)用需求，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器系統(tǒng)設(shè)計(jì)。第六單元 輸入/輸出設(shè)備接口（講授3 + 討論1 = 4課時(shí)）【教學(xué)內(nèi)容】GPIO（通用輸入/輸出接口）；A/D轉(zhuǎn)換器接口；D/A轉(zhuǎn)換器接口；鍵盤與LED數(shù)碼管接口；LCD顯示接口；觸摸屏接口。【教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)】教學(xué)重點(diǎn)：GPIO原理與結(jié)構(gòu)；鍵盤接口實(shí)現(xiàn)過(guò)程；LED數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)過(guò)程。教學(xué)難點(diǎn)：A/D轉(zhuǎn)換器接口設(shè)置方法；D/A轉(zhuǎn)換器接口設(shè)置方法；LCD控

9、制器設(shè)置方法；觸摸屏設(shè)置方法。【基本要求】理解GPIO原理與結(jié)構(gòu)；掌握A/D轉(zhuǎn)換器接口設(shè)置方法；掌握D/A轉(zhuǎn)換器接口設(shè)置方法；掌握用I/O口實(shí)現(xiàn)鍵盤接口的方法；掌握用I/O口實(shí)現(xiàn)LED數(shù)碼管接口的方法；掌握LCD控制器的設(shè)置方法；了解觸摸屏控制接口的設(shè)置方法?！九囵B(yǎng)的能力】能結(jié)合應(yīng)用需求，實(shí)現(xiàn)微處理器IO端口的規(guī)劃，并能驅(qū)動(dòng)常見(jiàn)的外圍單元設(shè)備，如鍵盤，LED，AD，LCD等。第七單元 總線接口（講授6 + 討論2 = 8課時(shí)）【教學(xué)內(nèi)容】串行接口；IIC接口；USB接口；SPI接口；PCI接口；IIS接口?！窘虒W(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)】教學(xué)重點(diǎn)：串行接口基本原理與結(jié)構(gòu)； USB接口基本結(jié)構(gòu)；PCI接口電路

10、。教學(xué)難點(diǎn)：UART連接的串行接口電路；串行接口設(shè)置方法；IIC時(shí)序；IIS總線接口?！净疽蟆空莆沾?、IIC、SPI接口基本原理與結(jié)構(gòu)；熟悉UART連接的串行接口電路；掌握串行接口設(shè)置方法；掌握SPI接口基本原理與結(jié)構(gòu)；了解IIS總線結(jié)構(gòu)；了解IIS總線接口；熟悉USB接口電路設(shè)置方法；掌握PCI接口電路設(shè)置方法?！九囵B(yǎng)的能力】能描述各種通信接口的特點(diǎn)，如串行/并行，同步/異步，傳輸速率，連線數(shù)等，能能結(jié)合應(yīng)用需求，選擇適當(dāng)?shù)耐ㄐ沤涌?，并能完成?shù)據(jù)的發(fā)送、接受和解析。第八單元 網(wǎng)絡(luò)接口（講授2課時(shí)）【教學(xué)內(nèi)容】以太網(wǎng)接口；CAN總線接口?！窘虒W(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)】教學(xué)重點(diǎn)：以太網(wǎng)協(xié)議；CAN總線

11、結(jié)構(gòu)。教學(xué)難點(diǎn)：嵌入式以太網(wǎng)接口的實(shí)現(xiàn)方法。CAN總線協(xié)議的電路設(shè)計(jì)?！净疽蟆苛私饩W(wǎng)絡(luò)模型；熟悉以太網(wǎng)協(xié)議；掌握嵌入式以太網(wǎng)接口的實(shí)現(xiàn)方法；了解CAN總線結(jié)構(gòu)，了解CAN總線接口設(shè)置方法?！九囵B(yǎng)的能力】能利用以太網(wǎng)協(xié)議或CAN總線，完成不同設(shè)備間的數(shù)據(jù)發(fā)送與接收。3、實(shí)驗(yàn)教學(xué)(16學(xué)時(shí))匯編與C混合編程（2課時(shí)）8*8 LED點(diǎn)陣（2課時(shí)）ADC（2課時(shí)）PWM（2課時(shí)）RTC（2課時(shí)）IIC（2課時(shí)）IIS（4課時(shí)）五、教學(xué)設(shè)備和設(shè)施多媒體教室。六、課程考核與評(píng)估課程考核與評(píng)估采取平時(shí)成績(jī)和期末考試成績(jī)相結(jié)合的方式，其中平時(shí)考勤，作業(yè)、實(shí)驗(yàn)和期末考核分別占課程成績(jī)的10%、20%、20%和50%。七、附錄教學(xué)參考文獻(xiàn)目錄：嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)