实验室建设计划建议

1、关于在电类专业开展嵌入式系统教学与实验的建议一、概述技术与应用可以说是一对双生兄弟。技术的发展，使其在应用领域的更广泛使用成为可能，并不断的被新的领域所接受；应用与在新领域的应用被拓展又对技术的发展不断提出更高的需求。如此，社会生产力才能不断的提高。在人类历史的发展过程中，新技术的发现或发明，是强大的原动力。正如我们所知，蒸汽机的发明，使我们进入了工业大生产的时代；电的发现，使我们进入电气化时代；而计算机技术的发展，使我们进入了信息化的时代。我们在计算机技术发展的短短不到40年的时间，取得的成就是惊人的。而计算机技术被各领域的使用，目前正如火如荼的发展着。随着计算机技术与半导体技术的发展，处理

2、机的功能更强大了，应用的需求也更高了。在通讯、控制、图象处理、智能仪表等领域的广泛运用，对软件技术的存储、通讯通道与协议栈、友好的人机界面、实时性处理等方面提出新的挑战。把在PC领域的软件技术，拓展到面向专一应用对象的（控制、通信、显示）终端上，成为一种迫切的需求。上世纪九十年代中晚期，嵌入式的设计理论被提出来，并被广大从事终端设计的人员所接受。2002年前后，随着ARM核处理机的被推广，此类综合应用体现更为明显，嵌入式的设计与应用的概念被各高校所接受与推广。在如此背景下，我们-南京海脉科技有限责任公司，采用ARM7TDMI核，推出了HM701ESP嵌入式教学实验平台。二、HM701ESP嵌入

3、式系统实验平台“HM701ESP嵌入式系统实验平台” 是专用于嵌入式系统教学而设计的实验设备。平台以主流的ARM内核微处理机三星S3C44B0X为基础，扩展了多种应用接口，并在开放源代码uCOSII与ucLinux嵌入式操作系统下，为让学生使用与掌握此类接口配备了丰富的实验程序。1“HM701ESP嵌入式系统实验平台”特点：A、教学理念新我们根据与南京大学和东南大学的密切合作，整理出一套符合当前现状的教学思路与方法，描述如下：教学目的：通过教学与实验环节，让学生把微机原理、C语言、单片机接口与原理等课程有机的结合起来，并补充嵌入式开发环境的建立、裸机程序开发、嵌入式操作系统、操作系统下的中间件

4、（GUI、TCP/IP）等内容，通过在平台上实现的各种应用，由浅入深的掌握嵌入式系统开发的一般过程与嵌入式系统的组成要素。教学方法：提供实验指导书，推荐教材，整套的教学计划与教学课件，并与实验内容相结合，实现上述教学目的。B、产品配套完善硬件：平台自带一个实时在线仿真器（HMICEV40），通过仿真器，可完成检查，修改目标处理机的寄存器与存储器的值，可设置断点与检测点，可代码下载，实时跟踪，FLASH编程等，极大方便了老师的教学和学生的学习。平台本身接口丰富，包含：通讯类（RS23、485、10BASE-T、USB），总线类（IIC、IIS、SPI）,控制类（开关量、模拟量、PWM），人机交互

5、接口类（LED、LCD、TOUCH、PS2KEY、MOUSE、MATRIX KEY）等，同时我们考虑培养学生的动手能力，提供扩展接口，可实现各种其他功能接口的扩展应用。软件：多达40多个实验内容的源代码和九个综合应用实例，并提供uCOS-II与ucLinux的移植源码，FLASH烧写工具，丰富的中间件API接口函数。C、客户代表性强“HM701ESP嵌入式系统实验平台”已经在南京大学，东南大学，南京师范大学，南京航空航天大学，南京理工大学，南京邮电学院，南京工业大学，河海大学，通院等学校的科研与教学中应用。我们将致力于完善我们的平台，促进各学校之间的交流与合作，并建立一个交流的平台，推动嵌入式

6、教学与科研水平。2、 推荐的本科类教学方案2.1 嵌入式系统的基本概念2.1.1 处理机的发展史与当前的主要应用种类与应用方向；（MCU、MPU、DSP、SOC、CPLD与FPGA）2.1.2 嵌入式系统的发展史与概念以计算机技术与半导体技术为基础，以应用为中心的，软硬件可裁减的对体积、功耗、成本、稳定性与可靠性等有特殊要求的系统集成2.2、 嵌入式开发环境与仿真环境2.2.1 开发与仿真环境的概念流行的开发不同处理机的集成环境的种类，从高级开发语言到机器代码产生的工作过程（编辑、编译、连接）2.2.2 仿真的种类、仿真器的功能、仿真器的类型2.2.3 ADS1.2开发环境与HMICEV40的

7、仿真代理程序的安装过程与使用方法2.3、裸机应用程序与操作系统下的应用程序2.3.1 裸机程序设计的三个阶段：功能设计、可靠性设计、算法设计2.3.2 裸机程序的可能功能模块：自检模块、初始化模块、监控模块、显示输出模块、信息采集模块、数据处理模块、控制决策模块、信号输出模块、通讯模块、时钟模块等2.3.3 通过几个裸机程序的实例，强化单片机接口与原理、C语言、微机原理等课程的知识，使学生能尽快的在32位处理机平台上的实现一些应用。2.3.4 通过裸机程序，熟悉并使用ARM机的资源：锁相环技术，DMA机理，存储控制器，指令流水线，定时器，中断控制器与中断子程序；2.3.5 熟悉并使用处理机片上

8、集成或通过处理机扩展的其他接口的扩展与裸机的应用程序:LCD控制器，IIC总线及器件，IIS总线及器件，GPIO及扩展I/O,UART,网络，USB等。2.3.6 通过上述的接口类型与不同的应用结合起来：LCD显示，LED显示，音频播放，触摸屏，矩阵键盘2.4、嵌入式操作系统的引入2.4.1 一个完善的复杂的应用设计，对人员驾御处理机的能力与需求的理解较高，在设计时，把对CPU及其扩展资源的管理的工作交由操作系统做，此为引入操作系统的一个必要条件；对协议栈、GUI、文件系统等的要求越来越广泛，让此类复杂的应用，稳定可靠的运转，成为引入操作系统的另一必要条件。2.4.2 同时，对应用采用多任务的

9、划分方式，抽象出任务间的内在联系，任务间互相独立也互相依存，是程序设计的一种极大进步，采用多任务的设计与管理方式，简化了做复杂应用的设计难度；2.4.3 随着自由软件联盟的发展与壮大，操作系统，包括相关的支持功能模块的代码开放性与实用性越来越高，引入成为一种可能。2.4.4 介绍一些主流的嵌入式操作系统，以及其当前被主要应用的领域；2.4.5 以COS 为重点，理解嵌入式操作系统的精髓，并掌握任务的创建、同步与互斥、信号量、消息队列、内存管理等操作系统的使用技巧；2.5在复杂嵌入式设计中，可能应用的一些典型的中间件的介绍：2.5.1 TCP/IP协议栈；2.5.2 文件系统；2.5.3 GUI

10、等。2.5.4 建立在嵌入式设计中，软件分层概念。理解以下结构功能图：2.6综合范例推荐的几种可能的：游戏类：游蛇吃豆，捉小鸡，华容道，井子棋，汉诺塔等功能类：计算器，电子菜单，世界时钟，交通灯等选学内容： 2.7 ARM的体系结构；2.8 ARM指令集、ARM存储系统、异常中断模式与中断处理等；2.9 ARM C/C+编译器与编译，用ANSI C开发的程序，生成可执行代码的过程。2.10 ARM连接器。3 HM-701ESP硬件接口、实验项目一览表HM701ESP实验平台的硬件资源HM701ESP实验平台的实验内容核心模块处理器：32位ARM处理机(Samsung S3C44B0X) ；程序

11、存储器：2/4MB Flash；数据存储器；8/32MB SDRAM； SSFD存储器；16/32/64MB NAND Flash；仿真环境实验ARM ADS仿真环境概述建立工程项目实验程序编译、连接、下载、调试实验Flash 编程实验接口电路实验键盘接口实验LED接口实验LCD显示实验触摸屏接口实验GPIO操作实验外部中断实验定时器实验实时时钟实验DMA实验I2C接口实验RS232接口实验USB接口实验D/A实验（声音播放）嵌入实时操作系统（RTOS）实验任务调度机制实验同步与互斥机制实验任务间通信机制实验内存管理实验操作系统移植实验文件系统实验用户接口与GUI实验本地及远程字符终端实验绘图

12、API函数实验GUI窗口、消息循环机制实验对话框、常用窗口控件实验拼音输入法实验TCP/IP协议栈实验UDP通讯实验TCP通讯实验嵌入式WEB页实验LCD显示：支持单色/彩色(STN) 320240 显示；触摸屏: 支持四线电阻式触摸屏；网络接口：支持10BaseT接口 ；串行接口：两个RS232接口、红外接口；PS2接口：标准键盘、鼠标接口。音频接口：音频编译码、数字音频播放。USB接口：1个USB1.1 DEVICE接口通用接口板键盘输入：88矩阵 ；LED显示：8位数码；SPI接口：外接SPI总线，提供CAN总线扩展等功能；I2C接口：外接I2C总线，提供I2C扩展24个扩展GPIO：可选择输入输出IO端子；打印机接口：并行微机；智能IC卡接口：符合国标标准（GB 7816）；总线底板总线模块（BM Bus Module）提供系统各核心模块、各种扩展模块、电源等连接、固