《嵌入式微處理器程序設(shè)計(jì)》教學(xué)大綱

1、嵌入式微處理結(jié)構(gòu)與應(yīng)用教學(xué)大綱1課程的基本描述課程名稱：嵌入式微處理結(jié)構(gòu)與應(yīng)用Embedded Microprocessor課程編號(hào)：課程性質(zhì)：學(xué)科基礎(chǔ)課適用專業(yè)：軟件工程教材選用：總 學(xué) 時(shí)：64學(xué)時(shí)理論學(xué)時(shí)：46學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：18學(xué)時(shí)課程設(shè)計(jì)：無學(xué) 分：4學(xué)分開課學(xué)期：第五學(xué)期前導(dǎo)課程：數(shù)字電路及邏輯，片上計(jì)算機(jī)系統(tǒng)后續(xù)課程：實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)、嵌入式軟件開發(fā)技術(shù)及應(yīng)用2教學(xué)定位2.1能力培養(yǎng)目標(biāo)本課程主要培養(yǎng)學(xué)生三個(gè)方面的能力：1、認(rèn)知和理解能力能夠正確地認(rèn)知和理解嵌入式系統(tǒng)，嵌入式處理器體系結(jié)構(gòu)。2、設(shè)計(jì)實(shí)施能力能夠綜合運(yùn)用嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，靈活控制嵌入式處理器的工作。培養(yǎng)

2、學(xué)生硬件 方面的綜合設(shè)計(jì)能力和動(dòng)手能力。3、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力培養(yǎng)學(xué)生具備個(gè)人工作與團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力，以便能夠提高嵌入式開發(fā)的質(zhì)量。課程的主要特點(diǎn)嵌入式微處理結(jié)構(gòu)與應(yīng)用是軟件工程專業(yè)嵌入式方向的一門方向基礎(chǔ)課，它是一門動(dòng) 態(tài)的、交叉性學(xué)科，跨越軟件工程、計(jì)算機(jī)工程的整個(gè)領(lǐng)域。它是為培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)主義市場(chǎng) 經(jīng)濟(jì)需要的、應(yīng)用型的專業(yè)人才服務(wù)的。教學(xué)定位當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)本課程時(shí)已經(jīng)對(duì)計(jì)算機(jī)的組成有了基本的了解，對(duì)處理器也有了概念性的 認(rèn)識(shí)，并且已經(jīng)學(xué)習(xí)了數(shù)字邏輯課程，因此擁有了較好的基礎(chǔ)知識(shí)。通過本課程的教學(xué)，使學(xué)生掌握目前世界上主流的嵌入式微處理器ARM的體系結(jié)構(gòu)、 支持的指令集以及嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)的方法，主要

3、致力于培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用嵌入式的相關(guān) 技術(shù)和方法進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)的能力。3知識(shí)點(diǎn)與學(xué)時(shí)分配嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)基本概念（學(xué)時(shí)：1學(xué)時(shí)）嵌入式系統(tǒng)的定義（了解，核心）嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍（了解，核心）嵌入式系統(tǒng)的分類（了解，核心）嵌入式系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)（理解，核心）嵌入式系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)（理解，核心）嵌入式系統(tǒng)開發(fā)流程（理解，核心）共1學(xué)時(shí)2 ARM技術(shù)基礎(chǔ)ARM基本編程模式（學(xué)時(shí)：2學(xué)時(shí)）ARM體系結(jié)構(gòu)版本和處理器系列（了解，核心）ARM處理器模式（理解，核心）ARM寄存器組織（理解，核心）ARM體系的異常中斷（理解，核心）ARM體系中存儲(chǔ)系統(tǒng)（理解，核心）共2學(xué)時(shí)3. 3 ARM尋

4、址方式和指令集ARM尋址方式（學(xué)時(shí)：2學(xué)時(shí)）立即尋址（運(yùn)用，核心）寄存器尋址（運(yùn)用，核心）寄存器間接尋址（運(yùn)用，核心）基址加偏址尋址（運(yùn)用，核心）堆棧尋址（運(yùn)用，核心）塊尋址（運(yùn)用，核心）相對(duì)尋址（運(yùn)用，核心）ARM指令集（學(xué)時(shí)：16學(xué)時(shí)）ARM指令分類（運(yùn)用，核心）ARM指令的一般編碼格式（運(yùn)用，核心） ARM指令的條件碼域（運(yùn)用，核心） 數(shù)據(jù)處理指令（運(yùn)用，核心） Load/Store指令（運(yùn)用，核心） 狀態(tài)寄存器訪問指令（運(yùn)用，核心） 跳轉(zhuǎn)指令（運(yùn)用，核心） 異常中斷產(chǎn)生指令（運(yùn)用，核心） 協(xié)處理器指令（了解，核心） 共18學(xué)時(shí)基于ARM的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)ARM匯編語言程序設(shè)計(jì)（學(xué)

5、時(shí)：4學(xué)時(shí)）偽操作（理解，核心）偽指令（理解，核心）C語言和匯編語言混合使用（理解，核心） 共4學(xué)時(shí)基于SAM3X8E的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)系統(tǒng)功能及應(yīng)用開發(fā)（學(xué)時(shí)：20時(shí)）處理器結(jié)構(gòu)（理解，核心）存儲(chǔ)控制器功能及應(yīng)用開發(fā)（理解，核心） I/O端口功能及應(yīng)用開發(fā)（理解，核心） DMA功能及應(yīng)用開發(fā)（了解，核心） UART接口功能及應(yīng)用開發(fā)（理解，核心） 中斷控制器功能及應(yīng)用開發(fā)（理解，核心） 時(shí)鐘電源管理器功能及應(yīng)用開發(fā)（理解，核心） PWM定時(shí)器功能及應(yīng)用開發(fā)（了解，核心） LCD控制器功能及應(yīng)用開發(fā)（了解，核心） A/D轉(zhuǎn)換器功能及應(yīng)用開發(fā)（了解，核心） RTC功能及應(yīng)用開發(fā)（理解，核心）

6、看門狗定時(shí)器功能及應(yīng)用開發(fā)（理解，核心） 12c總線接口功能及應(yīng)用開發(fā)（理解，核心） IIS總線接口功能及應(yīng)用開發(fā)（了解，核心） SI0功能及應(yīng)用開發(fā)（理解，核心）共20學(xué)時(shí)其他學(xué)時(shí)機(jī)動(dòng)（學(xué)時(shí)：1學(xué)時(shí)）實(shí)驗(yàn)（學(xué)時(shí)：18學(xué)時(shí)）4講授提示及方法4.1嵌入式系統(tǒng)概述重點(diǎn)：嵌入式系統(tǒng)的概念；嵌入式系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)；嵌入式系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)。難點(diǎn)：如何使學(xué)生了解嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與普通應(yīng)用軟件開發(fā)的區(qū)別。講授提示與方法：強(qiáng)調(diào)在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程中必須時(shí)刻考慮到本錢的限制，并且嵌 入式開發(fā)需要軟硬件協(xié)同開發(fā)，并讓同學(xué)們對(duì)嵌入式系統(tǒng)有個(gè)整體的概念性認(rèn)識(shí)。4. 2 ARM技術(shù)基礎(chǔ)重點(diǎn)：ARM處理器的工作模式、工作狀態(tài)以及A

7、RM的異常中斷。難點(diǎn)：如何使學(xué)生了解不同工作模式下可以使用的寄存器的不同，以及ARM的三級(jí)流 水線。講授提示與方法：首先強(qiáng)調(diào)ARM處理器是32位的處理器，并指出什么是字對(duì)齊，什 么是半字對(duì)齊，通過展示示意圖使同學(xué)們掌握ARM7的三級(jí)流水線能夠提高處理器的處理 速度。4. 3 ARM尋址方式和指令集重點(diǎn)：ARM的7種尋址方式，各種類型的ARM指令的編碼格式，使用方式以及使用 的技巧。難點(diǎn)：如何讓學(xué)生掌握寄存器間接尋址、基址加偏址尋址的不同，堆棧尋址和塊拷貝尋 址的不同。使同學(xué)們清楚ARM指令是Load/Store類指令，只有Load/Store指令才能訪問內(nèi) 存，其它的指令都只是寄存器的操作。講

8、授提示與方法：首先講明7種尋址方式，并指出每一種尋址方式應(yīng)用范圍，然后通過 例子講解每一種類型的指令，最后通過綜合的例子使同學(xué)們能夠靈活運(yùn)用這些指令完成需要 的功能。4. 4基于ARM的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)重點(diǎn)：ARM的偽操作、宏指令和偽指令，C語言和匯編語言混合編程。難點(diǎn)：如何讓同學(xué)掌握嵌入式C語言程序設(shè)計(jì)和普通C語言程序設(shè)計(jì)的區(qū)別。講授提示與方法：首先使用例子講解ARM的偽操作、宏指令和偽指令，接下來重點(diǎn)講 解嵌入式C語言程序設(shè)計(jì)的技巧和C語言與匯編語言的混合編程。4.5基于SAM3X8E的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)重點(diǎn)：SAM3X8E的功能結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)器空間的劃分、I/O端口的功能及應(yīng)用、中斷控

9、制 器的功能及應(yīng)用、時(shí)鐘電源管理器的功能及應(yīng)用、nc總線接口的功能及應(yīng)用和SIO的功能 及應(yīng)用。難點(diǎn)：如何讓同學(xué)掌握SAM3X8E存儲(chǔ)器空間的劃分，使同學(xué)們能夠真正知道各個(gè)控制 器和接口的功能和使用方法。講授提示與方法:結(jié)合SAM3X8E的數(shù)據(jù)手冊(cè)和實(shí)驗(yàn)的例程使同學(xué)們掌握各個(gè)特殊功能 寄存器的功能。5習(xí)題與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)習(xí)題設(shè)計(jì)由于本課程主要講授的是ARM體系結(jié)構(gòu)以及基于ARM7TDMI的嵌入式處理器 SAM3X8E,因此本課程的作業(yè)應(yīng)以匯編語言的編程和體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)為主。在習(xí)題設(shè)計(jì)的 時(shí)候本著循序漸進(jìn)的原那么，由淺入深，由單一到綜合，最后使學(xué)生能夠?qū)崿F(xiàn)小型的嵌入式系 統(tǒng)的設(shè)計(jì)。習(xí)題涵蓋的主要內(nèi)容有

10、：1、ARM指令程序設(shè)計(jì)。2、ARM指令和Thumb指令混合編程。3、C語言和匯編語言混合編程。4、S3CEV40開發(fā)實(shí)例。通過學(xué)生完成上述作業(yè)的情況，了解學(xué)生的知識(shí)掌握情況，以及學(xué)生的思維方法，針 對(duì)存在的問題做進(jìn)一步的改進(jìn)。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)共18學(xué)時(shí)。1、ARM匯編指令實(shí)驗(yàn)。（4學(xué)時(shí)）使用Embest IDE for ARM開發(fā)環(huán)境和ARM軟件模擬器進(jìn)行ARM匯編指令的編寫，并 查看運(yùn)行結(jié)果。2、ARM處理器工作模式實(shí)驗(yàn)（2學(xué)時(shí)）使用msr/mrs指令實(shí)現(xiàn)ARM處理器工作模式的切換，觀察不同模式下的寄存器，加深 對(duì)CPU結(jié)構(gòu)的理解。3、C語言程序?qū)嶒?yàn)（4學(xué)時(shí)）學(xué)會(huì)使用Embest IDE編寫簡(jiǎn)

11、單的C語言程序并進(jìn)行調(diào)試、學(xué)會(huì)編寫和使用命令腳本 文件，掌握建立基本完整的ARM工程，包含啟動(dòng)代碼，連接腳本等。4、匯編與C語言的相互調(diào)用（2學(xué)時(shí)）學(xué)會(huì)使用Embest IDE輔助信息窗口來分析判斷調(diào)試過程和結(jié)果，學(xué)會(huì)在Embest IDE 環(huán)境中編寫、編譯與調(diào)試匯編和C語言相互調(diào)用的程序。5、存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)（2學(xué)時(shí)）通過實(shí)驗(yàn)熟悉ARM的內(nèi)部存儲(chǔ)空間分配。熟悉使用寄存器配置存儲(chǔ)空間的方法。掌 握對(duì)存儲(chǔ)區(qū)進(jìn)行訪問的方法。6、I/O接口實(shí)驗(yàn)（2學(xué)時(shí)）通過實(shí)驗(yàn)了解I/O接口的分配。掌握S3C44B0X芯片的I/O 口控制寄存器的配置。掌握 ARM芯片使用I/O 口控制LED顯示。7、中斷實(shí)驗(yàn)（2學(xué)時(shí)）通

12、過實(shí)驗(yàn)掌握ARM處理器的中斷方式和中斷處理。熟悉S3c44B0X的中斷控制寄存 器的使用；了解不同中斷觸發(fā)方式對(duì)中斷產(chǎn)生的影響；理解S3c44B0X處理器的中斷響應(yīng) 過程；熟練掌握如何進(jìn)行ARM處理器中斷處理的軟件編程方法。6考核與成績(jī)記載考核的方式及成績(jī)的評(píng)定考核方式：分散考試考試成績(jī)的構(gòu)成：總成績(jī)?yōu)?00%,平時(shí)成績(jī)30%,期末成績(jī)70%1、平時(shí)成績(jī)的構(gòu)成：平時(shí)作業(yè)10%,上課出勤10%,實(shí)驗(yàn)成績(jī)10%（1）平時(shí)作業(yè)完成的，獲得基礎(chǔ)分6分，然后按照較好、良好、優(yōu)秀分別加2、3、 4分。每缺一次作業(yè)，那么扣除1分，5次作業(yè)未交者，將沒有作業(yè)成績(jī)；（2）曠課到達(dá)三分之一者，不允許參加期末考試。