《嵌入式微处理器程序设计》教学大纲

1、嵌入式微处理结构与应用教学大纲1课程的基本描述课程名称：嵌入式微处理结构与应用Embedded Microprocessor课程编号：课程性质：学科基础课适用专业：软件工程教材选用：总 学 时：64学时理论学时：46学时实验学时：18学时课程设计：无学 分：4学分开课学期：第五学期前导课程：数字电路及逻辑，片上计算机系统后续课程：实时操作系统、数字系统设计、嵌入式软件开发技术及应用2教学定位2.1能力培养目标本课程主要培养学生三个方面的能力：1、认知和理解能力能够正确地认知和理解嵌入式系统，嵌入式处理器体系结构。2、设计实施能力能够综合运用嵌入式系统的设计方法，灵活控制嵌入式处理器的工作。培养

2、学生硬件 方面的综合设计能力和动手能力。3、团队协作能力培养学生具备个人工作与团队协作的能力，以便能够提高嵌入式开发的质量。课程的主要特点嵌入式微处理结构与应用是软件工程专业嵌入式方向的一门方向基础课，它是一门动 态的、交叉性学科，跨越软件工程、计算机工程的整个领域。它是为培养适应社会主义市场 经济需要的、应用型的专业人才服务的。教学定位当学生学习本课程时已经对计算机的组成有了基本的了解，对处理器也有了概念性的 认识，并且已经学习了数字逻辑课程，因此拥有了较好的基础知识。通过本课程的教学，使学生掌握目前世界上主流的嵌入式微处理器ARM的体系结构、 支持的指令集以及嵌入式系统应用开发的方法，主要

3、致力于培养学生综合运用嵌入式的相关 技术和方法进行嵌入式系统的设计和开发的能力。3知识点与学时分配嵌入式系统概述嵌入式系统基本概念（学时：1学时）嵌入式系统的定义（了解，核心）嵌入式系统的特点及应用范围（了解，核心）嵌入式系统的分类（了解，核心）嵌入式系统硬件结构（理解，核心）嵌入式系统软件结构（理解，核心）嵌入式系统开发流程（理解，核心）共1学时2 ARM技术基础ARM基本编程模式（学时：2学时）ARM体系结构版本和处理器系列（了解，核心）ARM处理器模式（理解，核心）ARM寄存器组织（理解，核心）ARM体系的异常中断（理解，核心）ARM体系中存储系统（理解，核心）共2学时3. 3 ARM寻

4、址方式和指令集ARM寻址方式（学时：2学时）立即寻址（运用，核心）寄存器寻址（运用，核心）寄存器间接寻址（运用，核心）基址加偏址寻址（运用，核心）堆栈寻址（运用，核心）块寻址（运用，核心）相对寻址（运用，核心）ARM指令集（学时：16学时）ARM指令分类（运用，核心）ARM指令的一般编码格式（运用，核心） ARM指令的条件码域（运用，核心） 数据处理指令（运用，核心） Load/Store指令（运用，核心） 状态寄存器访问指令（运用，核心） 跳转指令（运用，核心） 异常中断产生指令（运用，核心） 协处理器指令（了解，核心） 共18学时基于ARM的嵌入式系统应用程序设计ARM汇编语言程序设计（学

5、时：4学时）伪操作（理解，核心）伪指令（理解，核心）C语言和汇编语言混合使用（理解，核心） 共4学时基于SAM3X8E的嵌入式系统应用开发系统功能及应用开发（学时：20时）处理器结构（理解，核心）存储控制器功能及应用开发（理解，核心） I/O端口功能及应用开发（理解，核心） DMA功能及应用开发（了解，核心） UART接口功能及应用开发（理解，核心） 中断控制器功能及应用开发（理解，核心） 时钟电源管理器功能及应用开发（理解，核心） PWM定时器功能及应用开发（了解，核心） LCD控制器功能及应用开发（了解，核心） A/D转换器功能及应用开发（了解，核心） RTC功能及应用开发（理解，核心）

6、看门狗定时器功能及应用开发（理解，核心） 12c总线接口功能及应用开发（理解，核心） IIS总线接口功能及应用开发（了解，核心） SI0功能及应用开发（理解，核心）共20学时其他学时机动（学时：1学时）实验（学时：18学时）4讲授提示及方法4.1嵌入式系统概述重点：嵌入式系统的概念；嵌入式系统硬件结构；嵌入式系统软件结构。难点：如何使学生了解嵌入式系统开发与普通应用软件开发的区别。讲授提示与方法：强调在嵌入式系统开发过程中必须时刻考虑到本钱的限制，并且嵌 入式开发需要软硬件协同开发，并让同学们对嵌入式系统有个整体的概念性认识。4. 2 ARM技术基础重点：ARM处理器的工作模式、工作状态以及A

7、RM的异常中断。难点：如何使学生了解不同工作模式下可以使用的寄存器的不同，以及ARM的三级流 水线。讲授提示与方法：首先强调ARM处理器是32位的处理器，并指出什么是字对齐，什 么是半字对齐，通过展示示意图使同学们掌握ARM7的三级流水线能够提高处理器的处理 速度。4. 3 ARM寻址方式和指令集重点：ARM的7种寻址方式，各种类型的ARM指令的编码格式，使用方式以及使用 的技巧。难点：如何让学生掌握寄存器间接寻址、基址加偏址寻址的不同，堆栈寻址和块拷贝寻 址的不同。使同学们清楚ARM指令是Load/Store类指令，只有Load/Store指令才能访问内 存，其它的指令都只是寄存器的操作。讲

8、授提示与方法：首先讲明7种寻址方式，并指出每一种寻址方式应用范围，然后通过 例子讲解每一种类型的指令，最后通过综合的例子使同学们能够灵活运用这些指令完成需要 的功能。4. 4基于ARM的嵌入式系统应用程序设计重点：ARM的伪操作、宏指令和伪指令，C语言和汇编语言混合编程。难点：如何让同学掌握嵌入式C语言程序设计和普通C语言程序设计的区别。讲授提示与方法：首先使用例子讲解ARM的伪操作、宏指令和伪指令，接下来重点讲 解嵌入式C语言程序设计的技巧和C语言与汇编语言的混合编程。4.5基于SAM3X8E的嵌入式系统应用开发重点：SAM3X8E的功能结构、存储器空间的划分、I/O端口的功能及应用、中断控

9、制 器的功能及应用、时钟电源管理器的功能及应用、nc总线接口的功能及应用和SIO的功能 及应用。难点：如何让同学掌握SAM3X8E存储器空间的划分，使同学们能够真正知道各个控制 器和接口的功能和使用方法。讲授提示与方法:结合SAM3X8E的数据手册和实验的例程使同学们掌握各个特殊功能 寄存器的功能。5习题与实验设计习题设计由于本课程主要讲授的是ARM体系结构以及基于ARM7TDMI的嵌入式处理器 SAM3X8E,因此本课程的作业应以汇编语言的编程和体系结构的设计为主。在习题设计的 时候本着循序渐进的原那么，由浅入深，由单一到综合，最后使学生能够实现小型的嵌入式系 统的设计。习题涵盖的主要内容有

10、：1、ARM指令程序设计。2、ARM指令和Thumb指令混合编程。3、C语言和汇编语言混合编程。4、S3CEV40开发实例。通过学生完成上述作业的情况，了解学生的知识掌握情况，以及学生的思维方法，针 对存在的问题做进一步的改进。实验设计实验共18学时。1、ARM汇编指令实验。（4学时）使用Embest IDE for ARM开发环境和ARM软件模拟器进行ARM汇编指令的编写，并 查看运行结果。2、ARM处理器工作模式实验（2学时）使用msr/mrs指令实现ARM处理器工作模式的切换，观察不同模式下的寄存器，加深 对CPU结构的理解。3、C语言程序实验（4学时）学会使用Embest IDE编写简

11、单的C语言程序并进行调试、学会编写和使用命令脚本 文件，掌握建立基本完整的ARM工程，包含启动代码，连接脚本等。4、汇编与C语言的相互调用（2学时）学会使用Embest IDE辅助信息窗口来分析判断调试过程和结果，学会在Embest IDE 环境中编写、编译与调试汇编和C语言相互调用的程序。5、存储器实验（2学时）通过实验熟悉ARM的内部存储空间分配。熟悉使用寄存器配置存储空间的方法。掌 握对存储区进行访问的方法。6、I/O接口实验（2学时）通过实验了解I/O接口的分配。掌握S3C44B0X芯片的I/O 口控制寄存器的配置。掌握 ARM芯片使用I/O 口控制LED显示。7、中断实验（2学时）通

12、过实验掌握ARM处理器的中断方式和中断处理。熟悉S3c44B0X的中断控制寄存 器的使用；了解不同中断触发方式对中断产生的影响；理解S3c44B0X处理器的中断响应 过程；熟练掌握如何进行ARM处理器中断处理的软件编程方法。6考核与成绩记载考核的方式及成绩的评定考核方式：分散考试考试成绩的构成：总成绩为100%,平时成绩30%,期末成绩70%1、平时成绩的构成：平时作业10%,上课出勤10%,实验成绩10%（1）平时作业完成的，获得基础分6分，然后按照较好、良好、优秀分别加2、3、 4分。每缺一次作业，那么扣除1分，5次作业未交者，将没有作业成绩；（2）旷课到达三分之一者，不允许参加期末考试。