1-嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用-課程教學(xué)大綱（48學(xué)時(shí)）

《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用》課程教學(xué)大綱基本信息課程代碼課程名稱(chēng)（中文）嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用(B)學(xué)分2課程名稱(chēng)（英文）TheDesignandApplicationofEmbeddedSystem總學(xué)時(shí)共48學(xué)時(shí)（理論：38學(xué)時(shí)，實(shí)踐：10學(xué)時(shí)）課程簡(jiǎn)介課程性質(zhì)：《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用》是為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、電子信息工程、物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)本科生開(kāi)設(shè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)必修課，大二下學(xué)期開(kāi)設(shè)。它是結(jié)合嵌入式芯片、電子技術(shù)、C語(yǔ)言、通信技術(shù)的一門(mén)綜合應(yīng)用開(kāi)發(fā)課程，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力具有重要作用。主要內(nèi)容：本課程以理論教學(xué)為主，并包含部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使理論和實(shí)踐更好結(jié)合。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解有關(guān)嵌入式系統(tǒng)的基本原理和設(shè)計(jì)方法，初步掌握嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的過(guò)程、開(kāi)發(fā)工具使用及常用的基本理論知識(shí)，如：交叉編譯、文件處理、進(jìn)程管理、串口通信、網(wǎng)絡(luò)通信、嵌入式設(shè)備驅(qū)動(dòng)等，使學(xué)生對(duì)于嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)有一個(gè)系統(tǒng)的知識(shí)支撐，后續(xù)能夠快速投入嵌入式相關(guān)的工作開(kāi)發(fā)。課程目標(biāo)：預(yù)期素質(zhì)獲得：發(fā)掘?qū)W生自身的興趣，對(duì)今后的職業(yè)進(jìn)行規(guī)劃，參與嵌入式領(lǐng)域討論意識(shí)，并能以理性的、積極的態(tài)度關(guān)注問(wèn)題的解決。鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新。預(yù)期能力獲得：學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)基本理論及其應(yīng)用，學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)的組成及應(yīng)用的知識(shí)；培養(yǎng)分析與設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)的基本能力。培養(yǎng)自學(xué)、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，以及認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作作風(fēng)。預(yù)期知識(shí)獲得：1．熟悉嵌入式系統(tǒng)的基本概念；掌握ARM微處理器體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)知識(shí)。2．掌握嵌入式系統(tǒng)的基本分析與設(shè)計(jì)方法，能進(jìn)行典型嵌入式系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)。3．熟悉實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)。4．掌握嵌入式編程技術(shù)，能進(jìn)行典型嵌入式系統(tǒng)環(huán)境下程序設(shè)計(jì)?；疽螅河幸欢ǖ某绦蜷_(kāi)發(fā)基礎(chǔ)，熟悉C語(yǔ)言編程，熟悉和了解Linux操作系統(tǒng)。教材及教學(xué)參考資料使用教材：《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用（第3版）》，張思民編著，清華大學(xué)出版社，2019.08.先修要求修讀條件：有程序開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)，熟悉Linux系統(tǒng)。先修課程：無(wú)教學(xué)安排課次學(xué)時(shí)教學(xué)內(nèi)容作業(yè)（包含預(yù)習(xí)安排、練習(xí)題、知識(shí)拓展三部分）思考點(diǎn)12一、嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)1.嵌入式系統(tǒng)簡(jiǎn)介；2.嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域；3.嵌入式操作系統(tǒng)；4.嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程（重點(diǎn)）；5.嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用方案。生活中的嵌入式有哪些應(yīng)用？2、34二、嵌入式系統(tǒng)硬件體系結(jié)構(gòu)

1.相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)；2.嵌入式系統(tǒng)硬件平臺(tái)（重點(diǎn)、難點(diǎn)）；3.ARM微處理器體系（重點(diǎn)）；4.微處理器的結(jié)構(gòu)。練習(xí)題：解釋嵌入式系統(tǒng)構(gòu)成；知識(shí)拓展：ARM處理器體系；預(yù)習(xí)：Linux系統(tǒng)42三、嵌入式Linux操作系統(tǒng)

1.Linux基本概念；2.嵌入式Linux文件系統(tǒng)（重點(diǎn)、難點(diǎn)）；3.Linux常用操作命令（重點(diǎn)）；4.Linux的文件編輯器；5.Linux啟動(dòng)過(guò)程。練習(xí)題：Linux各項(xiàng)命令的使用。5、64四、嵌入式Linux程序開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)1.嵌入式Linux編譯器；2.“文件包含”處理（重點(diǎn)）；3.Make命令和Makefile工程管理（重點(diǎn)、難點(diǎn)）；4.嵌入式Linux匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)。練習(xí)題：Linux程序編譯的過(guò)程是哪些？72五、嵌入式Linux開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)操作1.認(rèn)識(shí)Make與Makefile實(shí)際流程（重點(diǎn)）；2.編寫(xiě)Makefile文檔，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)編譯。要求：1.編寫(xiě)基本的功能程序；2.按照Makefile隱式要求，編寫(xiě)工程文檔；3.運(yùn)行程序，檢測(cè)。練習(xí)題：Make和Makefile的應(yīng)用82六、嵌入式Linux程序開(kāi)發(fā)shell與位運(yùn)算（實(shí)踐2學(xué)時(shí)）1.嵌入式Linuxshell編程（重點(diǎn)）；2.位運(yùn)算程序編寫(xiě)（重點(diǎn)）。練習(xí)題：Shell編程與位運(yùn)算。9、104七、嵌入式開(kāi)發(fā)環(huán)境的建立（一）理論教學(xué)1.建立主機(jī)開(kāi)發(fā)環(huán)境（重點(diǎn)）；2.配置超級(jí)終端minicom；3.建立數(shù)據(jù)共享服務(wù)；4.嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)板的燒寫(xiě)方法。編寫(xiě)的hello.c程序如何讓其成功在開(kāi)發(fā)板上運(yùn)行？112（二）實(shí)踐教學(xué)（實(shí)踐2學(xué)時(shí)）1.虛擬機(jī)與開(kāi)發(fā)板的連接；2.應(yīng)用程序編寫(xiě)、交叉編譯并寫(xiě)入開(kāi)發(fā)板。122八、文件處理（一）理論教學(xué)1.嵌入式Linux的文件處理；2.Open、Close、Read、Write、Lseek函數(shù)的使用（重點(diǎn)）。練習(xí)題：文件的處理函數(shù)有哪些？其原型分別是什么？132（二）實(shí)踐教學(xué)（實(shí)踐2學(xué)時(shí)）文件操作實(shí)驗(yàn)：要求：編寫(xiě)程序，包含2個(gè)功能：(1)輸入10個(gè)學(xué)生的2門(mén)課程的信息，包括學(xué)號(hào)、姓名、課程名和成績(jī)；將這些信息存入文件中。(2)成績(jī)查詢(xún)：以姓名、學(xué)號(hào)和課程名稱(chēng)為條件，查詢(xún)課程成績(jī)。142九、進(jìn)程與控制1.進(jìn)程的概念2.管道通信；3.共享內(nèi)存（重點(diǎn)、難點(diǎn)）。練習(xí)題：進(jìn)程間通信方式與原理；預(yù)習(xí)：串口通信。152十、串口通信1.嵌入式串口通信原理；2.嵌入式Linux串口通信技術(shù)（重點(diǎn)）。162十一、嵌入式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開(kāi)發(fā)1.網(wǎng)絡(luò)編程的基礎(chǔ)知識(shí)（重點(diǎn)）；2.Socket網(wǎng)絡(luò)編程（重點(diǎn)、難點(diǎn)）；練習(xí)題：Socket通信中的常用函數(shù)及原型描述172十二、嵌入式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開(kāi)發(fā)（實(shí)踐2學(xué)時(shí)）Socket網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)驗(yàn)。要求：1.編寫(xiě)一個(gè)通過(guò)Socket發(fā)送信息的程序；2.編寫(xiě)一個(gè)通過(guò)Socket接收信息的程序；3.分別在虛擬機(jī)和實(shí)驗(yàn)箱上運(yùn)行。常見(jiàn)的Linux網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序Apache的工作原理？182十三、嵌入式字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)（一）理論教學(xué)1.嵌入式設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序基礎(chǔ)（重點(diǎn)）；2.字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)（重點(diǎn)）。練習(xí)題：編寫(xiě)簡(jiǎn)單的字符型設(shè)備驅(qū)動(dòng)。192(二)實(shí)踐教學(xué)字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（實(shí)踐2學(xué)時(shí)）1.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的編寫(xiě)和編譯2.用戶(hù)應(yīng)用程序的編寫(xiě)和編譯20、214十四、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)實(shí)例1.GPIO設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)（重點(diǎn)）；2.直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)練習(xí)題：設(shè)計(jì)一個(gè)GPIO控制程序。222十六、Android系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境的建立1.創(chuàng)建Android應(yīng)用程序（重點(diǎn)）；2.A