自考-12575-嵌入式系统设计

高纲1542江苏省高等教育自学考试大纲12575嵌入式系统设计 南京信息工程大学编江苏省高等教育自学考试委员会办公室 课程性质与课程目标一、课程性质和特点本课程是一门专业基础选修课，设置该课程的目的是为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，将嵌入式软件的知识体系和工程实践有机结合，使学生掌握嵌入式系统设计的基础理论、开发技术和工具，并具备嵌入式在通信、信息家电、工业控制、移动计算设备、网络设备等领域的设计、开发能力。二、课程目标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。通过本课程学习：1.使学生能够深刻理解嵌入式系统原理及其设计理论和方法；2.培养嵌入式系统设计能力及素养；3.让学生了解嵌入式系统设计的最新理论和方法。三、与相关课程的联系与区别嵌入式系统技术是目前国内外计算机科学领域最为活跃的研究领域之一，其特点是课程实践性强、内容丰富、涉及面广，紧密结合最新计算机前沿、知识更新快，时代性强。本课程需先修课程：数字逻辑，计算机组成原理、计算机系统结构、汇编语言、微机接口技术。四、课程的重点和难点1.LPC1700系列微控制器的性能、结构，系统控制模块；2.LPC1700构建的硬件系统，包括电源电路，复位电路，输入输出电路，通信接口，存储电路等。3.uc/os-II操作系统的特点，以及其针对LPC1700微控制器的移植。 考核目标本大纲在考核目标中，按照识记、领会和简单应用三个层次规定其应达到的能力层次要求。三个能力层次是递升的关系，后者必须建立在前者的基础上。各能力层次的含义是：识记（）：要求考生能够识别和记忆本课程中有关概念，并能够根据考核的不同要求，做正确的表述、选择和判断。领会（）：要求考生能够领悟和理解本课程中相关概念、特性，在实际应用中能够做出正确的选择。简单应用（）：要求考生能够根据已知的知识，进行硬件电路的设计以及相关程序的设计。 课程内容与考核要求第一章 LPC1700系列微控制器基础知识一、学习目的与要求掌握LPC1700系列微控制器的基础知识以及相关的调试方式。二、课程内容微控制器的性能、微控制器的结构、存储系统，系统控制模块、嵌套向量中断控制器，以及编程与调试三、考核知识点与考核要求1. 概述识记：Cortex-M3的公司；LPC1700的位数、最高频率、流水线级数，体系结构；LPC1700系列的微控制器主要特性；LPC1700系列微控制器的地址空间大小；AHB与APB外设区域大小、可分配外设数；向量表的位置。2. 系统控制模块识记：系统控制器的数量和类型；LPC1700系列微控制器的复位源数目和类型；外部复位后处理器执行的起始地址；看门狗的含义和作用；LPC1700振荡器的个数和类型；主振荡器的工作模式；功耗控制的方式；睡眠模式的特点；深度睡眠模式的特点；掉电模式的特点；深度掉电模式的特点。应用：微控制器振荡器的从属模式与振荡模式的电路模型。3. 嵌套向量中断控制器识记：NVIC特性。4. 编程与调试识记：ISP的含义；ISP的通信方式；IAP的含义。四、本章重点、难点1.LPC1700系列的微控制器主要特性；2.微控制器振荡器的从属模式和振荡模式电路；3.看门狗的含义和作用；4.睡眠模式、深度睡眠模式、掉电模式和深度掉电模式的特点；5.ISP和IAP的含义。第二章 打造自己的硬件系统一、学习目的与要求具备设计一个基于LPC1700系列微控制器的硬件系统的能力，从而进一步学习微控制器的开发设计。二、课程内容最小系统的实现、输入输出电路的设计、通信接口、存储电路和其它电路、PCB的设计三、考核知识点与考核要求1. 最小系统的实现识记：USB的最大输出电流；SPX1117的作用及输入最高电压；开关电源的特点；LM2576的作用；续流二极管的作用；复位电路的基本功能；LPC1700支持的调试方式。领会：电源电路设计的注意事项；复位电路设计的注意事项。应用：复位芯片SP706的复位电路。2. 输入输出电路的设计识记：常见的LED驱动方式；蜂鸣器的分类以及驱动方式。领会：两种蜂鸣器的区分方法。应用：蜂鸣器的驱动电路。3. 通信接口识记：常见的通信接口类型；常见的串行接口标准；RS232电平标准；ARM微控制器的电平标准；USB的含义；USB接口支持的两种功能。领会：微控制器与RS232通信的注意事项。应用：RS232通信电路；RS485通信电路4. 存储电路和其它电路识记：E2PROM的含义；Flash存储器的特点；SD1.1的最大容量；DS18B20的含义；DS18B20的供电方式。领会：SD卡支持的三种传输模式。应用：E2PROM存储电路。5. PCB设计识记：PCB的含义；PCB的准备工作。领会：PCB布线的先后顺序。应用：能够利用EDA工具进行PCB设计。四、本章重点、难点1.复位电路、蜂鸣器驱动电路、通信电路和存储电路的设计；2.微控制器与RS232通信的注意事项；第三章 嵌入式程序设计基础一、学习目的与要求具备基于LPC1700系列微处理器的C语言编程能力。二、课程内容C语言关键字、运算符和预编译。三、考核知识点与考核要求1. C语言关键字和运算符识记：C语言数据类型；关键字的作用；常见运算符。2. 预编译领会：宏定义；文件包含和条件编译。四、本章重点、难点1.static关键字的作用；2.volatile关键字的作用；3.sizeof关键字的作用；4.两种文件包含格式的区别。第四章 基础应用实例精讲一、学习目的与要求掌握常用的外部设备和通信方式，具备对外部设备进行驱动的能力。二、课程内容串行通信、实时时钟、E2PROM存储器和Flash存储器，数字温度传感器和显示屏三、考核知识点与考核要求1. 串行通信和实时时钟识记：RS232通信；RS485通信；实时时钟的作用。应用：串行数据的发送和接收；RTC初始化、启动与停止、读取与校准。2. E2PROM存储器、Flash存储器的应用识记：I2C总线的含义，总线数目和类型；I2C总线数据传输的字节格式；SPI总线的含义，总线数目和类型。SPI总线数据传输的特点；W25Q80BV芯片写数据的注意点。应用：I2C总线驱动的实现；SPI总线驱动的实现。3. 数字温度传感器DS18B20的应用和显示屏的应用识记：DS18B20的主要特点；DS18B20的初始化序列、读字节数据；NS12864R的主要特点；TFT的含义。应用：DS18B20驱动的实现；LCD1602驱动的实现四、本章重点、难点1.利用串行数据的发送和接收；2.RTC驱动的实现；3.I2C总线和SPI总线驱动的实现；4.DS18B20驱动的实现；5.LCD1602驱动的实现。第五章 嵌入式应用程序架构一、学习目的与要求掌握uc/osII操作系统的特点，具备其在LPC1700微处理器移植的能力。二、课程内容顺序执行架构和时间片轮询架构，嵌入式实时操作系统三、考核知识点与考核要求1. 任务概述识记：任务的基本特性。领会：任务之间的信息交换。2. 顺序执行和时间片轮询领会：早期嵌入式程序的特点；顺序执行的特点；时间片轮询法的含义和控制方式。3. 嵌入式实时操作系统识记：RTOS系统的含义，uc/osII操作系统的特点；uc/osII中开关中断的实现；栈的增长方式的实现。领会：uc/osII任务调度结构；移植操作系统的要求；邮箱消息和消息队列。应用：OSStartHighRdy函数、OSCtxSw函数、OSIntCtxSw函数的作用和在LPC1700微处理器上的移植；任务管理功能裁减相关宏的作用；通信服务功能裁减相关宏的作用；数据结构裁减相关宏的作用。四、本章重点、难点1.uc/osII操作系统的特点；2.OSStartHighRdy函数、OSCtxSw函数、OSIntCtxSw函数的作用和在LPC1700微处理器上的移植。 关于大纲的说明与考核实施要求一、自学考试大纲的目的和作用课程自学考试大纲是根据专业自学考试计划的要求，结合自学考试的特点而确定。其目的是对个人自学、社会助学和课程考试命题进行指导和规定。课程自学考试大纲明确了课程学习的内容以及深广度，规定了课程自学考试的范围和标准。因此，它是编写自学考试教材和辅导书的依据，是社会助学组织进行自学辅导的依据，是自学者学习教材、掌握课程内容知识范围和程度的依据，也是进行自学考试命题的依据。二、课程自学考试大纲与教材的关系课程自学考试大纲是进行学习和考核的依据，教材是学习掌握课程知识的基本内容与范围，教材的内容是大纲所规定的课程知识和内容的扩展与发挥。课程内容在教材中可以体现一定的深度或难度，但在大纲中对考核的要求一定要适当。大纲与教材所体现的课程内容应基本一致；大纲里面的课程内容和考核知识点，教材里一般也要有。反过来教材里有的内容，大纲里就不一定体现。（注：如果教材是推荐选用的，其中有的内容与大纲要求不一致的地方，应以大纲规定为准。）三、关于自学教材ARM嵌入式应用程序架构设计实例精讲基于LPC1700，赵俊编著，北京航空航天大学出版社，2013年版。四、关于自学要求和自学方法的指导本大纲的课程基本要求是依据专业考试计划和专业培养目标而确定的。课程基本要求还明确了课程的基本内容，以及对基本内容掌握的程度。基本要求中的知识点构成了课程内容的主体部分。因此，课程基本内容掌握程度、课程考核知识点是高等教育自学考试考核的主要内容。为有效地指导个人自学和社会助学，本大纲已指明了课程的重点和难点，在章节的基本要求中一般也指明了章节内容的重点和难点。本课程共6学分（包括实验内容的学分）。五、应考指导1. 如何学习。根据大纲中的考核知识点和考核要求，以自学教材为主要参考书，一条条弄清楚。特别要关注每一章中的重点和难点，但不能仅将重点和难点弄清楚。2. 如何考试。卷面整洁非常重要。书写工整，段落与间距合理，卷面赏心悦目有助于教师评分，教师只能为他能看懂的内容打分。回答所提出的问题，要回答所问的问题，而不是回答你自己乐意回答的问题！避免超过问题的范围。3. 如何处理紧张情绪。正确处理对失败的惧怕，要正面思考。如果可能，请教已经通过该科目考试的人，问他们一些问题。做深呼吸放松，这有助于使头脑清醒，缓解紧张情绪。考试前合理膳食，保持旺盛精力，保持冷静。4. 如何克服心理障碍。这是一个普遍问题！如果你在考试中出现这种情况，试试下列方法：使用“线索”纸条。进入考场之前，将记忆“线索”记在纸条上，但你不能将纸条带进考场，因此当你阅读考卷时，一旦有了思路就快速记下。按自己的步调进行答卷。为每个考题或部分分配合理时间，并按此时间安排进行。六、对社会助学的要求第一章基本学时为6个学时，第二章基本学时为8个学时，第三章基本学时为2个学时，第四章基本学时为8个学时，第五章基本学时为8个学时。1.社会助学者应根据大纲规定的考试内容和考核目标，认真钻研指定教材，明确本课程与其他课程不同的特点和学习要求，合理安排课时，对自学应考者进行切实有效的辅导和引导，把握社会助学的正确方向。2.要正确处理基本知识与应用能力的关系，努力引导自学应考者将识记、领会同应用联系起来，引导自学者将各章节相关内容结合起来分析和理解。在辅导的基础上，要着重培养和提高自学应考者的素质和技术水平。3.要正确处理重点和一般的关系。课程内容有重点与一般之分，但考试内容是全面的，而且重点与一般是相互影响的，不是截然分开的。社会助学者应指导自学应考者全面系统地学习教材，掌握全部考试内容和考核知识点，在此基础上再突出重点。总之，要把重点学习同兼顾一般结合起来，不要孤立地抓重点，把自学应考者引向猜题押题。七、对考核内容的说明1.本课程要求考生学习和掌握的知识点内容都作为考核的内容。课程中各章的内容均由若干知识点组成，在自学考试中成为考核知识点。因此，课程自学考试大纲中所规定的考试内容是以分解为考核知识点的方式给出的。由于各知识点在课程中的地位、作用以及知识自身的特点不同，自学考试将对各知识点分别按三个层次确定其考核要求。2.课程分为两个部分，分别硬件部分和软件部分，考试试卷中所占的比例大约分别为：50%、50%。八、关于考试命题的若干规定1.考试为闭卷考试，时间为150分钟。2.本大纲各章所规定的基本要求、知识点及知识点下的知识细目，都属于考核的内容。考试命题既要覆盖到章，又要避免面面俱到。要注意突出课程的重点、章节重点，加大重点内容的覆盖度。3.命题不应有超出大纲中考核知识点范围的题目，考核目标不得高于大纲中所规定的相应的最高能力层次要求。命题应着重考核自学者对基本概念、基本知识和基本理论是否了解或掌握，对基本方法是否会用或熟练。不应出与基本要求不符的偏题或怪题。4.本课程在试卷中对不同能力层次要求的分数比例大致为：识记占40%，领会占40%，简单应用占20%。5.要合理安排试题的难易程度，试题的难度可分为：易、较易、较难和难四个等级。每份试卷中不同难度试题的分数比例一般为：2:3:3:2。必须注意试题的难易程度与能力层次有一定的联系，但二者不是等同的概念。在各个能力层次中对于不同的考生都存在着不同的难度。6.考试命题的主要题型有单项选择题、填空题、判断题、简答题、综合题。附录 题型举例一、选择题如：LPC1700中的Reset引脚功能是（ B ）A定时器中断输入B