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课程编码：08265034

课程名称：嵌入式系统设计

英文名称：Embeded Systems and Application

开课学期：6

学时/学分：32 / 2 （其中实验16学时）

课程类型：专业选修课

开课专业：测控技术与仪器专业、电气工程及其自动化专业

选用教材：根据授课时技术变化的实际情况选用

先修课程：数字电路、单片机原理及应用、微机原理、C语言程序设计

主要参考书：

1、王田苗主编：《嵌入式系统设计与实例开发》清华大学出版社2003年第二版

2、周立功等编著：《ARM嵌入式系统基础教程》北京航空航天大学出版社2005年出版。

3、任哲编著：《嵌入式实时操作系统μC/0S-Ⅱ原理及应用》北京航空航天大学出版社2005年出版。

4、马忠梅等编著：《ARM嵌入式处理器结构与应用基础》北京航空航天大学出版社2002年出版。

5、邵贝贝著：《单片机嵌入式应用的在线开发方法》清华大学出版社2004年

教学梯队：

执笔人：邱春玲、王言章

一、课程性质、目的与任务

嵌入式系统融合了计算机软/硬件技术、通信技术和半导体微电子技术；主要学习嵌入式系统设计原理及方法，根据应用要求，把相应的计算机直接嵌入到应用系统中。通过本课程学习，使学生了解嵌入式处理器ARM7微处理器体系结构及指令系统。了解32位嵌入式处理器总体结构、存储器组织、系统控制模块和I/O外围控制模块。掌握嵌入式系统的分析与设计方法，了解各种嵌入式操作系统开发应用方法；能够进行实际系统的设计与分析。 如何利用好学生在处理器方面的开发经验同时又引导其形成嵌入式系统的开发思维方式是应该思考的问题。

鉴于以上原因，利用好学生在处理器方面的开发经验逐步引导其了解嵌入式系统开发的方式方法、建立嵌入式系统设计的思维模式，便成为教学的首要任务。其工作重心是系统讲述32位嵌入式处理器ARM7的功能特点及与其它处理器的区别比较；介绍ARM7与嵌入式操作系统结合后的突出优点；注意与前期学习的开发知识相联系；适当介绍各类相关ARM处理器的特点以扩大学生的知识面；并把培养学生的设计思维能力和动手能力贯穿于整个教学过程之中；最终达到学生能够熟练掌握嵌入式系统的共性技术并能针对ARM处理器做一些简单的设计开发工作的目的。

二、教学基本要求

1、了解有关嵌入式系统的基本原理及嵌入式系统的最新发展。

2、掌握基于ARM处理器的系统设计与开发方法；同时了解bootloader的程序运行模式以及关键模块设计的注意事项。

3、掌握嵌入式操作系统的基本功能和设计方法。

5、掌握嵌入式操作系统在ARM处理器上的移植方法。

6、理论与实践相结合，在注重理论介绍的基础上，加强学生实验能力的培养，以理论教学促进学生对知识的掌握，以实验提高学生对知识的理解。

三、各章节内容及学时分配

第一章 嵌入式系统概述（1学时）

教学目的与要求

了解嵌入式系统的概念、特点及分类，嵌入式系统的应用领域及未来发展趋势。

教学内容

一、嵌入式系统简介

二、嵌入式系统的应用领域

三、嵌入式的现状和发展趋势

考核要求

了解：嵌入式系统的分类及应用

理解：嵌入式系统的概念及特点

第二章 嵌入式处理器ARM7的体系结构（4学时）

教学目的与要求

介绍ARM处理器核及处理器的状态与模式，着重讲解内部寄存器与程序状态寄存器，使学生了解并掌握异常、中断延迟与复位等，并详细介绍存储器与存储器I/O。

教学内容

一、ARM处理器核与功能框图

1、ARM处理器核

2、ARM7TDMI

3、体系结构直接支持的数据类型

二、处理器状态与模式

三、内部寄存器与程序状态寄存器

四、异常

五、中断延迟与复位

六、存储器及存储器映射I/O

1、地址空间

2、存储器格式

3、未对齐的存储器访问

4、指令的预取和自修改代码

5、存储器映射的I/O

考核要求

了解：ARM处理器核的结构特点

理解：不同处理器状态与模式的特点、中断延迟与复位

掌握：内部寄存器与程序状态寄存器、异常、存储器及存储器映射I/O

第三章 指令系统（3学时）

教学目的与要求

了解ARM7的寻址方式，理解其指令集与指令系统，并简要介绍协处理器接口与调试接口

教学内容

一、寻址方式

二、ARM7指令集

1、ARM指令集

2、Thumb指令集

三、指令系统

四、调试接口

考核要求

了解：调试接口的原理

理解：ARM指令集及指令系统

掌握：ARM7处理器的9种寻址方式

第四章嵌入式操作系统（2学时）

教学目的与要求

通过本章的学习，使学生了解嵌入式实时操作系统的相关概念，了解嵌入式系统的进程、熟悉进程的调度、掌握进程间通信机制，了解嵌入式操作系统的其他功能。

教学内容

一、操作系统的分类

二、嵌入式实时操作系统

三、多任务，任务优先级，调度

四、前台与后台、非占先式与占先式、可重入型函数

考核要求

了解嵌入式实时操作系统的特点

理解并掌握嵌入式实时操作系统的相关概念

第五章使用嵌入式实时操作系统（6学时）

教学目的与要求

通过学习使学生了解并掌握移植μC/OS-Ⅱ所要满足的条件，μC/OS-Ⅱ在RAM处理器上的移植方法。

教学内容

一、移植规划

二、编写与硬件相关的代码

三、制作用户自己的项目

四、多任务下的设备驱动

五、在ARM上移植μC/OS-Ⅱ

考核要求

了解移植μC/OS-Ⅱ所要满足的条件

掌握任务的创建、任务的同步与通信、动态内存管理及设备驱动程序的开发方法

四、实验

1、实验目的与任务

对《嵌入式系统及应用》课程的教学，无论从硬件角度、软件角度，还是工程组织或知识传授的角度来看，实验都实学习和掌握嵌入式知识必不可少得环节。不经过实验，学生很难获得嵌入式系统的真知。通过实验使学生能够使学生全面掌握嵌入式系统的开发方法，加深对嵌入式系统知识的理解，培养应用技能。

2、实验教学基本要求

通过实验教学，学生应掌握ARM开发环境，根据实验项目的要求，掌握嵌入式系统的软、硬件开发方法。根据实验项目的要求，写出实验预习报告，通过实验课上机调试后作修改，下课交实验报告。

3、实验教材或指导书

《嵌入式系统实验指导书》

4、实验项目一览表

五、考核方式：

考查（平时测验及上机成绩）

六、备注：

①本大纲只提出了该课程教学的基本内容的框架，具体内容应根据当前嵌入式技术的发展情况和所选用的教材来确定。

②本大纲所提出的学时分配建议可根据实际情况调整。