《嵌入式系统应用》教学大纲

1、入 式 系 统应 用 教 学 大纲一、课程概述1. 课程研究对象和研究内容嵌入式系统应用技术是当今 IP 技术发展的重要方面 ，它的有关理论和方法已经逐渐成为理工科专业学生从 以计算机应用技术为 自动控制、计算机科事相关领域学习必须掌握的知识及技能。 核心，密切结合工程实际的一门新型技术 学与技术、通信工程等专业课程处于同一嵌入式系统应用应用技术是 科学和边缘科学，与电子、 层次，是计算机、通信工程专业的重要专业课程 ，属专业课程范畴。嵌入式应用技术以应 用为核心，研究如何应用计算机技术的基本技术、如数值分析、数据结构、编程技术、操作系统技术、网络技术、通信技术构建专用的计算机系统，以满足目标

2、系统的应用需求。2. 课程在整个课程体系中的地位嵌入式系统应用技术的前置课程有数值分析、C语言程序设计、模拨T数字电路基础 、数据 结构 、以 及单片机 、微机 原 理 、电工 电子技术 ，通 过本课程的学习使学生获得嵌入式系统应用技术的基本理论和基本知识，能根据产品性能要求，具有初步分析设计嵌入式系统的能力。课程目标1. 知道本课程的性质、 地位和实用价值。知道这门学科的研究范 围、基本框架、研 究方法、学科进展和未来发展方向。2. 理解这门学科的主要概念、基本原理和方法。3. 掌握嵌入式系统基本模型的建立步骤、基本设计方法，学生也应具备一定的目标系统的仿真能力 。4. 了解嵌入式系统技术在

3、电子产品中的典型应用，熟悉典型应用 系统。5. 知道嵌入式系统的基本知识及最新技术发展。三、课程内容和 要求这门学科的知识与技 能要求分为知道、理解、掌握、学会四个层次。这四个层次的一般涵义表述如下：知道是指对这门学科和教学现象的认知。理解是指对这门学科涉及到的概念、原理、策略与技术的说明和解释，能提示所涉及到的教学现象演变过程的特征、形成原因以及教学要素之间的相互关系。掌握是指运用已理解的教学概念和原理说明、解释、类推同类教学事件和现象。学会是指能模 仿或在教师指导下独立地完成某些教学知 识和技能的操作任务，或能识别操作中的一般差错。教学内容和要求表中的号表示教学知识和技能的教学要求层次。本

4、标准中打“ * ”号的内容可作为自学，教师可根据实际情况确定要求或不布置要求。教学内容及教学要求表教学内容教学要求知道理解掌握学会1嵌入式系统的基本概念1.1 系统技术前沿、应用领域、发展趋势及相关领域研究成果1.2 系统的特点、分类、基本概念VV2嵌入式实时操作系统2.1 介绍主流实时操作系统，深入剖析WinCE、Linux、C/OS,2.2 操作系统的结构、实时性、应用VV3嵌入式硬件平台3.1 介绍主流硬件平台，详细介绍ARM单片机功能及应用、3.2 介绍DSP、ATMEL单片机功能及应用VV4 嵌入式系统的设计方法介绍嵌入式系统设计的一般方法，以嵌入式智能监控 器与嵌入式控制器为例V5

5、 嵌入式系统编程介绍嵌入式软件的体 系结构，着重讲解嵌入式 ARM 体系的汇编编程方法。C语言编程方法，操作系统应用编 程方法。V6嵌入式综合应用技术学生以5-8名分组，进行嵌入式开发技术的研讨，师生点评，探讨。V7实验实验一、ARM ADS开发环境及ARM开发平台简介实验二、ARM的输入输出接口实验：I/O、A/D、键盘驱动实验三、ARM的串行通讯实验实验四、C/OS-I在ARM上的移植实验实验五、基于C/OS-n的嵌入式编程实验：消息循 环、文件系统VVVVV四、课程实施(1)课时安排与教学建议嵌入式应用技术 是信息类专业专业课，在课时相对较少的 情况下，每周安排 3课时，其中理论教学 4

6、2课时，实验教学12课时，共安排54课时。教学要 求充分利用课堂时 间，同时要求学生在 课外自学部分内容，同时要布置一定的习题。具体课时安排如下：课时安排及教学方法表教学内容课时 建议教与学方法建议1.嵌入式系统技术前沿、应用 领域、发展趋势及相关领域研 究成果4把课程的总体框架和 要求讲授给学生、可以通 过多媒体进行讲授2.嵌入式系统的基本知识3嵌入式系统的特点、分类、基本概念 通过多媒体进行讲授3.嵌入式实时操作系统4介绍主流实时操作系统，深入剖析WinCE、Linux、C/OS,包括系统结构、实时性、应用，通过多媒 体进行讲授4.实验一、ARM ADS1.2 开发 环境及ARM开发平台简

7、介2实验前可以用多媒体方式给学生在课堂上作实 验预习，以提高实验效果。5.嵌入式硬件平台4介绍主流硬件平台，详细介绍ARMLPC2XXXDSP、单片机功能及应用，通 过多媒 体进行讲授6.实验二、ARM的汇编编程实 验2实验前可以用多媒体方式给学生在课堂上作实 验预习，以提高实验效果7.嵌入式系统的设计方法4介绍嵌入式系统设计的一般方法，以嵌入式智 能监控器与嵌入式控制器为例8.嵌入式系统的硬件设计6简要介绍外围接口设 计，以LCD、触摸屏为例， 着重讲解人机交互接 口设计9.实验三、ARM的输入输出接 口实验：I/O、A/D、键盘驱动2实验前可以用多媒体方式给学生在课堂上作实 验预习，以提高

8、实验效果10.ARM指令系统进一步讲解4ARM指令特点、指令编程等内容11.实验四、ARM的GPIO驱动实验2实验前可以用多媒体方式给学生在课堂上作实 验预习，以提高实验效果12.嵌入式系统编程6简要介绍嵌入式软件的体系结构，着重讲解嵌 入式的编程方法13. c/os-n操作系统的移植分 析4介绍 C/OS-I的体系结构，着重讲解其移植的 编程方法14.实验五、C/OS-n 在 ARM上的移植实验4实验前可以用多媒体方式给学生在课堂上作实 验预习，以提高实验效果15.复习、准备考试2给出考试提纲，进一 步强化学生对课程的理解。(2)教学方法要求1、本课程的实践性很强概念出发提出问题、意从比较直

9、观的工程 用。2、教学中要适当注意现代化教学手段的运用，如多媒体课件、声像呈示等，以保证在,与工程实际联系密切，教学过程中应注分析问题和解决问题，要特别重视工程应学时有限的情况下，软件进行实例分析和完成内容非富的教学任务。有条件的还要 仿真演示，使工程应用落到实处。3、教学方法必须灵活， 决问题的能力和探究要充分发挥学生的主体性，培养学生发现 意识。4、评价教学方法要以实 对教学内容的理解现课程标准规定的教学目标为依据，好的 ,并能激发学生的学习热情，达到培养学尽量采用Protues等问题、分析问题、解教学方法应有助于学生生的知识、能力、素质，鼓励教学方法的创新。特别是设计思想、设计方法与创新

10、思维能力培养的目的。五、教材和参考书目嵌入式系统应用课程是一门还不成熟的课程，这方面的教材目前比较少，内容和水平相差很大，因此，在 满足课程标准的统一要求下，教材的选用，应保持一贯性，连续性，多样化。建议选用教材：1. ARM嵌入式系统入门，三恒星科技主编，水利水电 出版社2007年1 .ARM嵌入式系统主流实践 ，封井冈主编，电子工业出版社，2008年。六、课程评价这门学科的评价依据 是本课程标准规定的课程目标、教学内容 和要求。本课程采用闭卷笔 试70%、平时考核20%,实验表现10%相结合的形 式进行。集中考试说明：1）考试时间：120分钟。2）考试方式、分制与分 数解释采用闭卷笔试的方

11、式，以百分制评分，60分为及格，满分为100分。3）题型比例填空题：20%;简答题：20%; ARM语法题：30%;分析设计题：30%。4）样题与目标定位示例A、填空题：例：ARM微处理器支持这4种类型的堆栈工作方 式。它们是满递增堆栈：堆栈指针指 向最后压入的数据，且由 且由高地址向低地址 由低地址向高地址 由高地址向低地址低地址向高地址生成；满递减堆栈：堆栈指针指向最后压入的数据，生成；空递增堆栈：堆栈指针指向下一个 将要放入数据的空位置，且生成；空递减堆栈： 堆栈指针指向下一个将要放入数据的空位 置，且 生成。B、简答题：例：简述，什么是 ARM异常？。答：在ARM应用系统中，当正常的程

12、序执行流程发生 暂时的停止时，称之为异常（Exceptions）,例如，一个ARM的外部的中断请求就是一个典型的异常。在处理异常之前，当前处理器的状态必 须保留，这样当异常处理完成之后，当前程序可以继续执行。处理器 允许多个异常同时发 生，它们将会按固定的优先级进行处理。ARM体系结构中的异常，与51单片机体系结构的中断有很大的相似之处，但异常与中断的概念并不完全 等同。C、ARM语法题例：采用多寄存器寻 以下指令的含义：LDMIAR0, R1, R2, R3, R4;址方式，可以用一条指令完成传送最多16个通用寄存器的值。请解释解释：该指令的后缀IA表示在每次执行完加载/存储操作后，R0按字

13、长度增加，因此，指令可将R0所指的连续存储单元的值传送到R1R4。指令执行过程如下:R1 -R0R2- R0 + 4R3- R0 + 8R4- R0 + 12D、ARM程序设计分析 题：例：ARM应用电路如 下图所示：T 口1uFC230pFX13.3VR910kR1010kA1.8VA_0 C111 1uFjf1 19177XTAL1P0.0/TxD0/PWM1XTAL2P0.2/SCL/CAP0.0P0.3/SDA/MAT0.0P0.4/SCK/CAP0.1P0.5/MISO/MAT0.1P0.6/MOSI/CAP0.2P0.7/SSEL/PWM2P0.8/TxD1/PWM4P0.9/Rx

14、D1/PWM6P0.10/RTS1/CAP1.0P0.11/CTS1/CAP1.1P0.12/DSR1/MAT1.0P0.13/DTR1/MAT1.1DBGSELP0.14/DCD1/EINT1P0.15/RI1/EINT2P0.16/EINT0/MAT0.2RTCKP0.17/CAP1.2/TRSTP0.18/CAP1.3/TMSRSTP0.19/MAT1.2/TCKP0.21/PWM5/TDOP0.22/TRACECLKV3P0.23/PIPESTAT0V3P0.24/PIPESTAT1P0.25/PIPESTAT2V18P0.26/TRACESYNCP0.27/TRACEPKT0/TRS

15、TVSSVSSP0.29/TRACEPKT2/TCKVSSP0.30/TRACEPKT3/TDIVSSP0.31/EXTIN0/TDO27265C330pF1112一63.3V一401713141821222324282930,3537_4L 44 工4647483.3VD1 R1 11110D2R2110D3R3110D4 R41>110D5R5110D6R6i - i110D7 R71 r110D8 R8110R1110kR12R13100R14KEY110kKEY2.100编制程序实现下述功 入时，判断是KEY1 水灯方向的控制。程能：键盘车入.使用I/O 口输入方式对按键进行扫描

16、，当检测到有按键输KEY2键，依次实 现发光二极管的向下点亮 、向上点亮，从而实现流 序编制如下：#include"config.h"#defineLEDCON0x000000ff/*P0.0P0.7引脚控制LED,低电平点亮*/#defineKEY0x00000300/*P0.8P0.9 引脚连接按键 KEY1,KEY2*/#defineKEY10x00000100/*P0.8引脚连接按键 KEY1*/#defineKEY20x00000200/*P0.9引脚连接按键KEY2*/extern uint8 key1,key2;:* 名称 :WaitKey()* 功能 : 等

17、待一个有效按键.本函数有去抖功能*uint8 WaitKey(void)uint32 i;uint8 key;/ while(IOPIN & KEY)= 0)if(IOPIN & KEY1) = 0 ); / KEY1 按键按下for(i=0;i<50000;i+);/延时去抖if(IOPIN & KEY1) = 0)if( key1 = 0)key1 = 1;key =1;elsekey1 = 0;key =0;if(IOPIN & KEY2) = 0 ); / KEY2 按键按下for(i=0;i<50000;i+);/ 延时去抖if(IOPIN

18、 & KEY2) = 0)if( key2 = 0)key2 = 1;key =2;elsekey2 = 0;key =0;while(IOPIN & KEY1)= 0);while(IOPIN & KEY2)= 0);/判按键释放否？return key;/* 名称： DelayNS() * 功能 : 长软件延时*/ void DelayNS(uint32 dly)uint32 i;for(;dly>0;dly-)for(i=0;i<50000;i+);/* * 名称： led_down() * 功能 : 流水灯由上而下*/ void led_down()

19、IOSET = 0xff ;while(1)IOCLR = 0x01;DelayNS(5);IOSET = 0x01;DelayNS(5);IOCLR = 0x02;DelayNS(5);IOSET = 0x02;DelayNS(5);IOCLR = 0x04;DelayNS(5);IOSET = 0x04;DelayNS(5);IOCLR = 0x08;DelayNS(5);IOSET = 0x08;DelayNS(5);IOCLR = 0x010;DelayNS(5);IOSET = 0x010;IOCLR = 0x020;DelayNS(5);IOSET = 0x020;DelayNS(

20、5);IOCLR = 0x040;DelayNS(5);IOSET = 0x040;DelayNS(5);IOCLR = 0x080;DelayNS(5);IOSET = 0x080;DelayNS(5);IOSET=LEDCON;if(IOPIN & KEY1)= 0 | (IOPIN & KEY2)= 0) break;/判按键释放否？/* 名称： led_up() * 功能 : 流水灯由下而上*/ void led_up()IOSET = 0xff ;while(1)IOCLR = 0x80;DelayNS(5);IOSET = 0x80;DelayNS(5);IOCLR = 0x40;DelayNS(5);IOSET = 0x40;DelayNS(5);IOCLR = 0x20;DelayNS(5);IOSET = 0x20;DelayNS(5);IOC