《嵌入式系统原理与应用》1课程教学大纲

《嵌入式系统原理与应用》教学大纲课程英文名PrincipleandApplicationofEmbeddedSystem课程代码03M0054学分3总学时48理论学时36实验/实践学时12课程类别专业课课程性质任选先修课程C语言程序设计、单片机原理及其应用 适用专业通信工程开课学院信息工程学院一、课程地位与课程目标（一）课程地位本课程是通信工程专业的一门专业课。本课程应用单片机的基本概念和C语言知识，研究嵌入式处理器结构（ARM架构为主），其任务是帮助学生了解和熟悉嵌入式系统软硬件设计的基本方法，学会通过编译环境开发嵌入式程序，学会嵌入式编程技术；能够使用信息检索工具获取解决通信工程问题的相关知识，具有综合运用所掌握本专业的理论知识和技术手段，设计和开发各类信息和通信系统的能力；能够分析和评价通信领域的工程实施方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响掌握工程活动中获取相关信息的基本方法；能够撰写书面报告和技术文稿，对通信技术领域及相关行业的国际状况有基本了解。（二）课程目标该课程应达到的预期学习结果（ILO，IntendedLearningOutcomes）如下所示：1、ILO-1.理解嵌入式系统的分类、特点和应用，理解ARM系列嵌入式处理器的体系结构和ARM指令系统，理解运用汇编语言对ARM处理器进行编程的方法；2、ILO-2.理解ARM嵌入式系统的工作机制、典型外设和总线接口，掌握嵌入式系统的硬件、软件设计方法，能在嵌入式系统环境下进行方案设计软硬件的开发和调试；3、ILO-3.理解嵌入式Linux系统的开发环境、开发工具和调试方法，掌握嵌入式Linux环境下的软件编程方法；4、ILO-4.通过多个动手操作实践项目的练习，根据实际需求制定解决方案并实施，培养系统性、分层次、模块化分析问题、解决问题的能力。二、课程目标达成的途径与方法主要以课堂教学为主，结合期末测试、课堂测试、实验、项目等途径和方法来达成。具体每个课程目标的达成途径与方法见下表所示。课程目标达成途径ILO-1~ILO-2课堂教学、课后作业、期末测试ILO-3课堂教学、课后作业、期末测试、实验操作、实验报告ILO-4项目方案设计、动手实践、总结报告三、课程目标与相关毕业要求的对应关系课程目标课程目标对毕业要求的支撑程度（H、M、L）毕业要求1.2毕业要求2.2毕业要求3.2毕业要求4.2毕业要求5.1ILO-1L(0.1)ILO-2M(0.2)ILO-3H(0.3)ILO-4M(0.2)M(0.2)注：1.支撑强度分别填写H、M或L（其中H表示支撑程度高、M为中等、L为低，保证H>M>L，具体对应的数值，根据各自课程来定），括号里的数字代表权重，权重之和为1。四、课程主要内容与基本要求1、嵌入式系统基础知识了解嵌入式系统的发展、组成和应用，熟悉嵌入式微处理器的体系结构和类型。2、ARM体系结构和ARM指令系统了解ARM微处理器的体系结构和ARM处理器内核，理解ARM微处理器的工作机制；理解ARM指令系统，掌握运用汇编语言对ARM处理器进行编程的方法。3、ARM系统的核心模块和存储系统理解ARM处理器特别是以ARM9为内核的处理器的内部结构、外围电路、电源管理、中断控制等，掌握以ARM9为内核的处理器的存储系统管理方式；理解嵌入式系统存储系统的层次结构、类型和应用。4、ARM系统的典型外设和总线接口理解嵌入式系统的输入/输出、人机接口和串行总线的控制方式，能在无操作系统环境下进行外设和总线的设计、开发和调试，如对通用I/O口编程控制按键输入、LED显示，以及对SPI、UART进行编程等。5、嵌入式系统软件和操作系统基础理解嵌入式系统软件的层次架构，理解嵌入式操作系统的功能、分类、特点，理解系统引导的过程。Linux操作系统基础和嵌入式Linux开发环境掌握Linux的基本操作和开发工具，掌握嵌入式Linux的开发环境的搭建和嵌入式系统软件的编译、调试。嵌入式Linux软件设计理解软件移植的基本概念和操作步骤；理解嵌入式Linux驱动程序和应用程序的关系，理解驱动程序的实现方法，掌握通过API进行应用程序的开发、调试。嵌入式系统的最新发展了解嵌入式系统的发展趋势、先进技术，了解嵌入式系统与人工智能相结合的典型应用。五、课程学时安排章节号教学内容学时数学生任务对应课程目标1嵌入式系统基础知识2完成嵌入式的概念、嵌入式体系结构、嵌入式处理器类型的作业ILO-12ARM体系结构和ARM指令系统4完成ARM处理器工作模式种类、运行模式、异常处理以及寻址相关的作业ILO-13ARM系统的核心模块和存储系统6完成各种外围电路和存储器的接口电路设计的作业ILO-24ARM系统的典型外设和总线接口10（4学时实验）完成A/D、D/A、键盘、触摸屏等接口电路设计的作业ILO-25嵌入式系统软件和操作系统基础10(4学时实验)完成嵌入式开发代码编写及Makefile文件相关的作业ILO-36Linux操作系统基础和嵌入式Linux开发环境10（4学时实验）熟悉Linux基本操作和交叉开发ILO-37嵌入式Linux软件设计4掌握应用程序的设计和API调用ILO-38嵌入式系统的最新发展2熟悉最新开发工具及编程调试方法ILO-4六、实践环节及基本要求序号实验项目名称学时基本要求学生任务实验性质实验类别1BOOT引导、配置2掌握BootLoader引导和参数配置完成BOOT启动引导和参数配置验证选做2Shell命令和X窗口系统2熟练运用Shell命令和X窗口系统练习基本Shell命令操作和Linux的使用验证选做3简单程序的编译、链接和调试2掌握gcc编译器的使用方法和常用的编译选项完成在Linux环境下gcc编译make工具使用验证必做4熟悉嵌入式系统的开发环境2掌握交叉编译以及通过串口终端登录板上系统及下载、调试程序在ARM开发板（Linux环境）下编译调试验证必做5串口通信3掌握串口应用程序开发方法完成PC机与ARM开发板的串口通信设计必做6LCD显示3掌握LCD显示程序开发方法完成LCD显示的编程综合选做7字符设备驱动3掌握字符设备驱动程序的开发、调试完成字符设备驱动程序编译、加载、运行综合选做8APP程序开发调试3掌握嵌入式终端APP开发方法完成APP开发、调试综合选做注：1.实验性质指演示性、验证性、设计性、综合性等；2.实验类别指必做、选做等；3.实验1、2二选一，实验6、7、8三选一。七、考核方式、成绩评定考核内容考核方式评定标准（依据）占总成绩比例考核与课程目标对应关系过程考核含到课率、课堂讨论发言、平时作业等点名记录讨论发言记录作业批改成绩20%ILO-1~ILO-4实验考核操作及实验报告操作成绩报告批改成绩20%ILO-3~ILO-4期末考核闭卷卷面成绩60%ILO-1~ILO-4考核类别考查成绩登记方式百分制八、课程目标达成度评价方法课程目标权重成绩评定ILO-1过程考核0.4过程考核A10期末考试0.6期末考试B10ILO-1达成度=0.4*A10+0.6B10ILO-2过程考核0.4过程考核A20期末考试0.6期末考试B20ILO-2达成度=0.4*A20+0.6*B20ILO-3过程考核0.2过程考核A30实验考核0.2实验操作和实验报告B30期末考试0.6期末考试C30ILO-3达成度=0.2*A30+0.2*B30+0.6*C30ILO-4过程考核0.2过程考核A40实验考核0.2实验操作和实验报告B40期末考试0.6期末考试C40ILO-4达成度=0.2*A40+0.2*B40+0.6*C40九、推荐教材与主要参考书（一）推荐教材：1、黄智伟，《ARM9嵌入式系统设计基础