《Linux操作系统导论》教学大纲

1、Linux操作系统导论教学大纲课程编号：081332362课程名称：Linux操作系统导论英文名称：Linux Operating System课程类型：专业课课程要求：选修学时/学分：48/3 （讲课学时：32 实验学时：0 上机学时：16）适用专业：计算机科学与技术一、课程性质与任务“Linux操作系统导论”是计算机专业的方向课程。课程系统介绍Linux操作系统的基本操作、系统的安装及配置、系统常用命令的使用，用较多的课时学习系统的图形界面及图形界面下应用程序的功能及使用方法，特别是对于Linux强大的网络服务功能安排了综合实验来加强应用和动手能力。通过本课程的学习，使学生能够理解基本的嵌

2、入式开发流程、开发使用的工具，掌握嵌入式产品的开发方法及编程。让学生能够通过理解最基本的概念，体会最基本的结构规则，从而提高理解硬件结构模式的能力。根据基本原理，识别、表达工程问题，以获得有效结论，并能够将ARM体系结构用于软、硬件设计过程，分析与解释实验中的现象和数据，并通过信息综合得到合理有效的结论。二、课程与其他课程的联系先修课程：计算机组成与结构、计算机操作系统、C语言程序设计。后续课程：物联网实时操作系统、智能网关处理器、无线传感网技术。先修的课程为嵌入式系统的硬件结构、操作系统和软件开发打下理论基础。后续课程为智能硬件方向的继续深入学习打下良好的理论和实践基础。三、课程教学目标本课

3、程的主要目标是掌握Linux操作系统的理论基础和服务器配置实践知识，同时通过大量实验，着重培养学生的动手能力。1.了解Linux操作系统在行业中的重要地位和广泛的使用范围。理解并掌握嵌入式系统的概念、特点、组成、应用领域；理解嵌入式系统运行过程。提高学生对于Linux操作系统原理的认识。（支撑毕业能力要求4）。2.掌握嵌入式系统硬件组成，嵌入式处理器、存储器的技术指标，基本的I/O模块；掌握嵌入式RTOS的概念、技术指标、常用的嵌入式操作系统，以及如何搭建交叉开发平台开发应用软件。理解ARM指令集以及相关底层硬件编程技术，掌握常用的嵌入式软件组件的设计与实现方法。提升学生软硬件结构的问题处理分

4、析能力。（支撑毕业能力要求4）。3培养学生工程实践学习能力，通过ARM教学科研平台的实验使学生掌握嵌入式实验方法，使学生具有通过查阅有关技术资料进行相关底层程序设计能力。（支撑毕业能力要求5）。四、教学内容、基本要求与学时分配序号教学内容教学要求学时教学方式对应课程教学目标1一、嵌入式Linux系统概述1.嵌入式Linux系统与分类；2.嵌入式Linux系统的设计方法；3.嵌入式Linux系统应用。1.能够正确的阐述嵌入式Linux系统的结构。2.能够正确的阐述嵌入式Linux系统的开发过程和开发方法。3.了解系统的开发前沿和趋势。4讲授12二、嵌入式硬件组成部分1.嵌入式系统硬件子系统的组成

5、；2.嵌入式处理器的体系结构；3.ARM指令简介；4.嵌入式系统中处理器的选择。1.掌握ARM体系结构，了解针对应用的处理器选择。2.了解ARM指令集，掌握与嵌入式系统编程相关的汇编语言知识。3.能够使用对应指令集实现对系统的操作。4.了解处理器种类及其实际工程中处理器的选择。6讲授23上机：交叉编译环境的搭建1.使学生掌握交叉编译进行嵌入式开发的方法。2.能够实现基本环境的搭建。4上机34三、嵌入式可编程模块1.存储器；2.输入输出接口；3.中断系统；4.定时部件。1.了解可编程模块的基本原理。2.掌握GPIO编程。3.应用中断系统方法实现编程。4.应用定时器的设置与模式划分实现显示不同时间

6、。6讲授25上机1：使用GPIO口进行跑马灯的设计要求：1.掌握对嵌入式内部可编程模块的处理方法。2.理解GPIO寄存器的配置。6上机36四、嵌入式Linux 系统的接口技术1.I2C总线；2.AC97控制器；3.摄像头接口。1.能够正确的阐述嵌入式系统接口的概念。2.掌握利用嵌入式系统硬件手册对接口进行初步配置和编程方法。3.能够独立完成摄像头数据采集实验。4.掌握总线协议及时序图分析。4讲授27五、嵌入式Linux 系统1.嵌入式Linux概述；2.嵌入式Linux内核结构；3.嵌入式Linux内核移植。1.了解嵌入式Linux的内核结构和移植方法。2.掌握Linux操作系统的文件结构和一

7、些基本常识。3.熟悉Linux操作系统程序开发方法。4.能够完成Linux交叉编译环境的实验配置。6讲授28上机2：嵌入式GUI编程与交叉编译的设计1.应用QT开发嵌入式图形界面应用程序。2.实现自主功能的代码开发。6上机39六、嵌入式应用系统构建1.构建嵌入式系统模型2.系统硬件与软件分割3.嵌入式Linux操作系统选择4.嵌入式系统I/O电路选择1.实现交叉编译环境的搭建。2.掌握嵌入式系统的设计过程。3.掌握嵌入式系统设计过程中的关键技术。4.理解软硬件编程的思维模式。5.能够正确阐述基本的接口电路的原理及其实现方法。6讲授分组讨论2、3五、其他教学环节（课外教学环节、要求、目标）.作业

8、：（课外32学时）开发一个运行于Linux操作系统平台的基于QT的智能家居系统。要求：主要实现液晶屏的界面显示，家居安防、家电控制、视频监控、联动控制和系统参数设置。可实现非法入侵检测、可燃气体、煤气泄漏报警、室内环境监测功能，实现门禁身份验证和监视电动窗帘、声光报警、风扇开关、灯光控制功能。可通过红外遥控模块实现对常见家电的控制。实现对家居中场景视频的本地和网络视频监控，可实现抓拍、存储功能。通过设置不同的家居场景，实现不同的家居和家电联动控制。目标：通过该作业使学生掌握Linux系统的设计及其搭建，可以独立操作该系统，为后续课程设立支撑点，掌握关键技术知识，如：接口配置实现，系统结构脚本设

9、置，基本接口的读写操作代码编写。作业主要提高学生Linux系统下编程能力，通过参加实际项目设计，巩固所学的理论知识，并在设计中充分发挥学生的主观能动性，培养学生的创新能力。六、教学方法本课程以课堂教学为主，结合作业、自学、以及实验等教学手段和形式完成课程教学任务。在课堂教学中，通过讲授、提问、讨论、演示等教学方法和手段让学生了解嵌入式系统的基本原理，掌握嵌入式系统软硬件基本概念，嵌入式系统开发方法，强调嵌入式系统的工程应用背景以及实际应用。在实验教学环节中，通过启发式教学、讨论式教学培养学生初步嵌入式开发板的能力。培养学生自主学习能力、与其他同学合作解决问题的能力、发现问题与解决问题的能力、激发学生的创新思维。在自学教学环节中，对课程中某些有助于进一步拓宽嵌入式系统的内容，通过教师的指导，由学生自学完成。这些内容包括汇编程序设计、ARM寄存机组织结构、Linux系统结构等。通过自学这一教学手段培养学生的自主学习能力。七、考核及成绩评定方式最终成绩由平时作业成绩、平时实验成绩、期末成绩等组合而成。各部分内容及所占比例如下：平时作业成绩：40%。主要考核对每堂课知识点的复习、理解和掌握程度，以大作业为主，形成系统功能报告，以 PPT 的形式在课堂分享。平时上机成绩：10%。主要考核学生实验情况。期末考试成绩：50%。主要考核Linux操作系统的基本内容。笔试。八、教材及参考书目1参