《嵌入式系統(tǒng)》教學(xué)大綱

1、嵌入式系統(tǒng)教學(xué)大綱一、教學(xué)目的和教學(xué)任務(wù)本課程的主要任務(wù)是學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)的基本原理和設(shè)計方法。課程內(nèi)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(chǔ)、嵌入式系統(tǒng)級軟件設(shè)計、嵌入式應(yīng)用軟件設(shè)計和嵌入式創(chuàng)新綜合應(yīng)用等。通過本課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)使學(xué)生掌握嵌入式體系結(jié)構(gòu)、嵌入式操作系統(tǒng)、軟硬件協(xié)同設(shè)計等知識，具備能夠針對具體嵌入式應(yīng)用需求進行硬件選型及集成設(shè)計、系統(tǒng)軟件移植和優(yōu)化、應(yīng)用程序獨立開發(fā)等技能，為今后嵌入式系統(tǒng)綜合設(shè)計打下堅實基礎(chǔ)。本課程具有面向應(yīng)用定制等特點，因此在大部分課程內(nèi)容統(tǒng)一的基礎(chǔ)上，允許有一部分的教學(xué)個性化差異。實際教學(xué)內(nèi)容和順序以實際需求和

2、實施為準(zhǔn)。二、教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)與模塊模塊單元知識點技能點講授學(xué)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(yīng)用如何映射到嵌入式系統(tǒng)功能模塊1嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域嵌入式系統(tǒng)構(gòu)成要素，嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)η度胧较到y(tǒng)如何感知物理設(shè)備、控制外部世界的原理、方法、技術(shù)產(chǎn)生濃厚興趣1嵌入式處理核心基于ARM架構(gòu)的嵌入式微處理器嵌入式系統(tǒng)處理核心分類，ARM架構(gòu)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(diào)用和返回的方式、為嵌入式操作系統(tǒng)做好準(zhǔn)備1基于IA架構(gòu)的嵌入式微處理器Atom

3、應(yīng)用背景與簡介，低功耗特性，Bay Trail新功能，解決方案應(yīng)用案例介紹Intel Atom處理器、對ARM處理器內(nèi)容起到一個補充作用，使學(xué)生理解ARM并非移動嵌式領(lǐng)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(gòu)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(jié)構(gòu)，CUDA編程，矢量加法應(yīng)用案例掌握GPU編程能力1嵌入式SoCSoC，IP核，可重構(gòu)，F(xiàn)PGA了解在FPGA平臺上通過EDK工具構(gòu)成SoC實例2嵌入式硬件平臺嵌入式軟硬件架構(gòu)及嵌

4、入式軟硬件協(xié)同設(shè)計方法嵌入式系統(tǒng)的軟硬件框架，嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計過程，嵌入式系統(tǒng)軟硬件協(xié)同設(shè)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(shè)計過程，軟硬件協(xié)同設(shè)計方法1嵌入式硬件實現(xiàn)與調(diào)試嵌入式硬件集成實現(xiàn)，嵌入式硬件調(diào)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(xué)會使用若干種硬件調(diào)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(shè)備特點、接口方法、使

5、用方法1嵌入式軟件開發(fā)基礎(chǔ)開發(fā)環(huán)境構(gòu)建嵌入式軟件開發(fā)過程及特點，交叉開發(fā)環(huán)境構(gòu)建中的仿真技術(shù)，嵌入式Linux交叉開發(fā)環(huán)境構(gòu)建方法了解嵌入式軟件開發(fā)特點，掌握構(gòu)建交叉開發(fā)環(huán)境的三個關(guān)鍵環(huán)節(jié)（交叉編譯環(huán)境、主從機通信環(huán)境、交叉調(diào)試環(huán)境）1嵌入式編程技術(shù)嵌入式編程基本概念，嵌入式匯編編程技術(shù)，嵌入式高級編程技術(shù)，高級語言與匯編語言混合編程技術(shù)掌握匯編編程基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)，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(diào)用匯編程序、匯編程序調(diào)用C程序、內(nèi)聯(lián)匯編程序的編寫技巧2嵌入式調(diào)試技術(shù)軟件調(diào)試原理，嵌入式系統(tǒng)調(diào)試，GDB

6、 Server任務(wù)級調(diào)試，KGDB系統(tǒng)級調(diào)試掌握嵌入式系統(tǒng)調(diào)試的三個層次（上電初始化調(diào)試、系統(tǒng)內(nèi)核調(diào)試及應(yīng)用程序調(diào)試的技術(shù)原理及方法）2BootLoaderBootLoader基礎(chǔ)知識，BootLoader典型結(jié)構(gòu)，BootLoader基本設(shè)計掌握BootLoader的硬件環(huán)境、安裝地址、相關(guān)設(shè)備與基址、啟動過程、操作模式、通信設(shè)備與協(xié)議等基本概念，掌握BootLoader的分2階段設(shè)計的典型結(jié)構(gòu)，通過UBoot等分析了解BootLoader的基本設(shè)計2嵌入式系統(tǒng)級軟件設(shè)計嵌入式Linux操作系統(tǒng)內(nèi)核嵌入式Linux內(nèi)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(diào)用了解嵌入式Linux內(nèi)核機制，掌握嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)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(gòu)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(gòu)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(gòu)造原理及方法2嵌入式驅(qū)動程序外部設(shè)計的理解與定位，應(yīng)用程序通過操作系統(tǒng)操縱外部設(shè)備的方式，Linux設(shè)備驅(qū)動程序框架，Linux設(shè)備驅(qū)動

8、程序具體實現(xiàn)過程具有開發(fā)Linux字符設(shè)備、塊設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的驅(qū)動程序的能力，具有使用中斷進行設(shè)備操作的能力2嵌入式應(yīng)用軟件設(shè)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(jié)構(gòu)，嵌入式數(shù)據(jù)庫關(guān)鍵技術(shù)，嵌入式數(shù)據(jù)庫基本設(shè)計，嵌入式數(shù)據(jù)庫應(yīng)用設(shè)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(jié)構(gòu)及各部件功能，掌握嵌入式數(shù)據(jù)庫關(guān)鍵技術(shù)，掌握SQLite嵌入式數(shù)據(jù)庫的基本設(shè)計，掌握基于SQLite數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用程序設(shè)計2嵌入式GUI及應(yīng)用嵌入式GUI分類、設(shè)計需求、設(shè)計原則，主流嵌入式GUI，嵌入式GUI典型體系結(jié)構(gòu)，基于MiniGUI的應(yīng)

9、用程序設(shè)計，基于Android的應(yīng)用程序設(shè)計握嵌入式GUI的分類、設(shè)計需求、設(shè)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(jié)構(gòu)及各部件功能，掌握基于MiniGUI的應(yīng)用程序設(shè)計，掌握基于Android的應(yīng)用程序設(shè)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(nèi)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(nèi)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(jié)構(gòu)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(nèi)存泄漏等有效使用內(nèi)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(shù)嵌入式系統(tǒng)測試概述、嵌入式軟件測試技術(shù)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(shù)原理及方法1嵌入式創(chuàng)新綜合應(yīng)用題目任選綜合前面課程重點、難點，嵌入式系統(tǒng)設(shè)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(xué)生根據(jù)特殊應(yīng)用需要，設(shè)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(shè)計與開發(fā)方法); o 刪除此技能點 HYPERLINK javascript:deleteCharacterSkillPoint(380033,大型程序的設(shè)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(xué)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(gòu)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(gòu)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(chǔ)嵌入式開發(fā)環(huán)境構(gòu)建宿主機

12、目標(biāo)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(diào)試gdbserver遠程調(diào)試，KGDB調(diào)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(shè)計嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核交叉編譯內(nèi)核并下載驗證，增加自定義系統(tǒng)調(diào)用，增加動態(tài)內(nèi)核模塊，移植高版本Linux內(nèi)核1實驗9嵌入式實時操作系統(tǒng)RTOS增加一個系統(tǒng)調(diào)用，測試該系統(tǒng)調(diào)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(qū)動程序設(shè)計虛擬字符設(shè)備驅(qū)動驗證，按鍵字符設(shè)備驅(qū)動驗證，綜合字符設(shè)備驅(qū)動設(shè)計，塊設(shè)備驅(qū)動程序集成，塊設(shè)