《嵌入式系統(tǒng)》教學大綱

1、嵌入式系統(tǒng)教學大綱一、教學目的和教學任務本課程的主要任務是學習嵌入式系統(tǒng)的基本原理和設計方法。課程內容包括嵌入式系統(tǒng)概述、嵌入式處理核心、嵌入式硬件平臺、嵌入式硬件I/O、嵌入式軟件開發(fā)基礎、嵌入式系統(tǒng)級軟件設計、嵌入式應用軟件設計和嵌入式創(chuàng)新綜合應用等。通過本課程的學習，應使學生掌握嵌入式體系結構、嵌入式操作系統(tǒng)、軟硬件協(xié)同設計等知識，具備能夠針對具體嵌入式應用需求進行硬件選型及集成設計、系統(tǒng)軟件移植和優(yōu)化、應用程序獨立開發(fā)等技能，為今后嵌入式系統(tǒng)綜合設計打下堅實基礎。本課程具有面向應用定制等特點，因此在大部分課程內容統(tǒng)一的基礎上，允許有一部分的教學個性化差異。實際教學內容和順序以實際需求和

2、實施為準。二、教學內容結構與模塊模塊單元知識點技能點講授學時嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)基本知識嵌入式系統(tǒng)基本概念，嵌入式系統(tǒng)發(fā)展趨勢探索具體應用如何映射到嵌入式系統(tǒng)功能模塊1嵌入式系統(tǒng)應用領域嵌入式系統(tǒng)構成要素，嵌入式系統(tǒng)應用領域對嵌入式系統(tǒng)如何感知物理設備、控制外部世界的原理、方法、技術產(chǎn)生濃厚興趣1嵌入式處理核心基于ARM架構的嵌入式微處理器嵌入式系統(tǒng)處理核心分類，ARM架構功能特點，基于ARM匯編了解嵌入式處理器的分類，了解業(yè)界主要生產(chǎn)嵌入式處理器的廠家及其產(chǎn)品序列，熟悉ARM指令體系的特點，理解ARM的函數(shù)調用和返回的方式、為嵌入式操作系統(tǒng)做好準備1基于IA架構的嵌入式微處理器Atom

3、應用背景與簡介，低功耗特性，Bay Trail新功能，解決方案應用案例介紹Intel Atom處理器、對ARM處理器內容起到一個補充作用，使學生理解ARM并非移動嵌式領域處理器的唯一選擇、有一個更加平衡的視角1基于TI的嵌入式微控制器MCU，單片機，TI-MCU架構與功能特點了解TI的CCS集成開發(fā)環(huán)境，用MSP430F5529芯片實現(xiàn)超低功耗的嵌入式開發(fā)1GPU處理器GPU基本概念，NVidia Fermi體系結構，CUDA編程，矢量加法應用案例掌握GPU編程能力1嵌入式SoCSoC，IP核，可重構，F(xiàn)PGA了解在FPGA平臺上通過EDK工具構成SoC實例2嵌入式硬件平臺嵌入式軟硬件架構及嵌

4、入式軟硬件協(xié)同設計方法嵌入式系統(tǒng)的軟硬件框架，嵌入式系統(tǒng)的設計過程，嵌入式系統(tǒng)軟硬件協(xié)同設計方法了解嵌入式系統(tǒng)的軟硬件組成框架，嵌入式系統(tǒng)的設計過程，軟硬件協(xié)同設計方法1嵌入式硬件實現(xiàn)與調試嵌入式硬件集成實現(xiàn)，嵌入式硬件調試工具和手段了解嵌入式核心、存儲、屏幕、電源、鍵盤等各組成部分選型和接口電路識別，學會使用若干種硬件調試工具和方法1嵌入式硬件I/OCPU接口總線與存儲器介紹嵌入式CPU接口總線，嵌入式存儲器了解嵌入式CPU接口總線工作方式、存儲器接口特點、接口方法1嵌入式基本及其它常用I/O接口嵌入式基本I/O接口，嵌入式其它常用接口了解常用、典型的嵌入式I/O接口及設備特點、接口方法、使

5、用方法1嵌入式軟件開發(fā)基礎開發(fā)環(huán)境構建嵌入式軟件開發(fā)過程及特點，交叉開發(fā)環(huán)境構建中的仿真技術，嵌入式Linux交叉開發(fā)環(huán)境構建方法了解嵌入式軟件開發(fā)特點，掌握構建交叉開發(fā)環(huán)境的三個關鍵環(huán)節(jié)（交叉編譯環(huán)境、主從機通信環(huán)境、交叉調試環(huán)境）1嵌入式編程技術嵌入式編程基本概念，嵌入式匯編編程技術，嵌入式高級編程技術，高級語言與匯編語言混合編程技術掌握匯編編程基礎知識、函數(shù)可重入概念、中斷處理過程和開發(fā)工程管理，熟悉嵌入式匯編程序結構，熟練編寫匯編程序，熟練編寫可重入函數(shù)和中斷處理函數(shù)，掌握C程序調用匯編程序、匯編程序調用C程序、內聯(lián)匯編程序的編寫技巧2嵌入式調試技術軟件調試原理，嵌入式系統(tǒng)調試，GDB

6、 Server任務級調試，KGDB系統(tǒng)級調試掌握嵌入式系統(tǒng)調試的三個層次（上電初始化調試、系統(tǒng)內核調試及應用程序調試的技術原理及方法）2BootLoaderBootLoader基礎知識，BootLoader典型結構，BootLoader基本設計掌握BootLoader的硬件環(huán)境、安裝地址、相關設備與基址、啟動過程、操作模式、通信設備與協(xié)議等基本概念，掌握BootLoader的分2階段設計的典型結構，通過UBoot等分析了解BootLoader的基本設計2嵌入式系統(tǒng)級軟件設計嵌入式Linux操作系統(tǒng)內核嵌入式Linux內存管理，嵌入式Linux進程管理，嵌入式Linux模塊管理，嵌入式Linux

7、中斷管理，嵌入式Linux系統(tǒng)調用了解嵌入式Linux內核機制，掌握嵌入式操作系統(tǒng)內核使用和優(yōu)化方法1嵌入式實時操作系統(tǒng)RTOS嵌入式實時操作系統(tǒng)概況， 嵌入式實時操作系統(tǒng)特點,嵌入式實時操作系統(tǒng)功能熟悉嵌入式實時操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程，掌握其實時性、可靠性的構成原理及方法2嵌入式文件系統(tǒng)嵌入式文件系統(tǒng)概述,Flash特性,Flash文件系統(tǒng)構成原理，嵌入式Linux根文件系統(tǒng)熟悉嵌入式文件系統(tǒng)的特點、分類，了解Flash器件特性，掌握嵌入式Linux根文件系統(tǒng)構造原理及方法2嵌入式驅動程序外部設計的理解與定位，應用程序通過操作系統(tǒng)操縱外部設備的方式，Linux設備驅動程序框架，Linux設備驅動

8、程序具體實現(xiàn)過程具有開發(fā)Linux字符設備、塊設備、網(wǎng)絡設備的驅動程序的能力，具有使用中斷進行設備操作的能力2嵌入式應用軟件設計嵌入式數(shù)據(jù)庫嵌入式數(shù)據(jù)庫概述，主流嵌入式數(shù)據(jù)庫，嵌入式數(shù)據(jù)庫典型體系結構，嵌入式數(shù)據(jù)庫關鍵技術，嵌入式數(shù)據(jù)庫基本設計，嵌入式數(shù)據(jù)庫應用設計掌握嵌入式數(shù)據(jù)庫的特點和分類，了解主流嵌入式數(shù)據(jù)庫及其特點，掌握嵌入式數(shù)據(jù)庫的典型體系結構及各部件功能，掌握嵌入式數(shù)據(jù)庫關鍵技術，掌握SQLite嵌入式數(shù)據(jù)庫的基本設計，掌握基于SQLite數(shù)據(jù)庫的應用程序設計2嵌入式GUI及應用嵌入式GUI分類、設計需求、設計原則，主流嵌入式GUI，嵌入式GUI典型體系結構，基于MiniGUI的應

9、用程序設計，基于Android的應用程序設計握嵌入式GUI的分類、設計需求、設計原則，了解主流嵌入式GUI及特點，掌握嵌入式GUI典型體系結構及各部件功能，掌握基于MiniGUI的應用程序設計，掌握基于Android的應用程序設計2嵌入式程序代碼優(yōu)化嵌入式程序代碼優(yōu)化基本概念，提高代碼效率，減少代碼尺寸，有效使用內存，降低代碼能耗掌握嵌入式代碼優(yōu)化優(yōu)化的概念和提高代碼效率、減少代碼尺寸、有效使用內存和降低代碼能耗的原理，掌握C語言數(shù)據(jù)類型優(yōu)化、循環(huán)結構優(yōu)化等的提高代碼效率方法，掌握合理安排變量順序、使用Thumb指令等減少代碼尺寸方法，掌握合理使用堆棧、防止內存泄漏等有效使用內存方法，理解程序

10、熱點分析的原理，了解典型嵌入式程序熱點和性能分析工具，掌握降低代碼能耗方法1嵌入式測試技術嵌入式系統(tǒng)測試概述、嵌入式軟件測試技術概述、嵌入式軟件測試工具熟悉嵌入式系統(tǒng)測試的四個層次（真實環(huán)境測試、交叉測試、數(shù)字化模擬測試、形式化驗證），重點掌握嵌入式軟件測試技術原理及方法1嵌入式創(chuàng)新綜合應用題目任選綜合前面課程重點、難點，嵌入式系統(tǒng)設計實踐過程。 HYPERLINK javascript:deleteCharacterKnowledge(1244483,軟件工程的生命周期); o 刪除此知識點 學生根據(jù)特殊應用需要，設計一個相對比較完整的嵌入式系統(tǒng) HYPERLINK javascript:d

11、eleteCharacterSkillPoint(380033,大型程序的設計與開發(fā)方法); o 刪除此技能點 HYPERLINK javascript:deleteCharacterSkillPoint(380033,大型程序的設計與開發(fā)方法); o 刪除此技能點 0三、實驗大綱序號章節(jié)單元知識點講授學時實驗1嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式開發(fā)團隊建立自我介紹，破冰游戲1實驗2嵌入式處理核心實驗平臺及環(huán)境初探基于AI架構的平臺，基于TI的平臺，基于ARM的平臺1實驗3嵌入式硬件平臺嵌入式系統(tǒng)環(huán)境構建虛擬機環(huán)境搭建，Linux安裝，開發(fā)包安裝，串口配置等1實驗4嵌入式軟件開發(fā)基礎嵌入式開發(fā)環(huán)境構建宿主機

12、目標機模式，交叉編譯，TFTP使用1實驗5嵌入式軟件編程高級語言編程，匯編語言編程，高級與匯編混合編程1實驗6嵌入式軟件調試gdbserver遠程調試，KGDB調試1實驗7BootLoader開發(fā)與驗證修改U-boot或vivi代碼，編譯，下載，燒寫，運行1實驗8嵌入式系統(tǒng)級軟件設計嵌入式操作系統(tǒng)內核交叉編譯內核并下載驗證，增加自定義系統(tǒng)調用，增加動態(tài)內核模塊，移植高版本Linux內核1實驗9嵌入式實時操作系統(tǒng)RTOS增加一個系統(tǒng)調用，測試該系統(tǒng)調用是否添加成功1實驗10嵌入式文件系統(tǒng)交叉編譯Busybox，制作JFF2文件系統(tǒng)，制作NFS文件系統(tǒng)，制作兩種以上根文件系統(tǒng)1實驗11嵌入式驅動程序設計虛擬字符設備驅動驗證，按鍵字符設備驅動驗證，綜合字符設備驅動設計，塊設備驅動程序集成，塊設