1-嵌入式系统设计与应用-课程教学大纲（48学时）

《嵌入式系统设计与应用》课程教学大纲基本信息课程代码课程名称（中文）嵌入式系统设计与应用(B)学分2课程名称（英文）TheDesignandApplicationofEmbeddedSystem总学时共48学时（理论：38学时，实践：10学时）课程简介课程性质：《嵌入式系统设计与应用》是为计算机科学与技术、电子信息工程、物联网工程专业本科生开设的专业基础必修课，大二下学期开设。它是结合嵌入式芯片、电子技术、C语言、通信技术的一门综合应用开发课程，对培养学生的工程应用能力具有重要作用。主要内容：本课程以理论教学为主，并包含部分实验教学，使理论和实践更好结合。通过本课程的学习，使学生了解有关嵌入式系统的基本原理和设计方法，初步掌握嵌入式系统开发的过程、开发工具使用及常用的基本理论知识，如：交叉编译、文件处理、进程管理、串口通信、网络通信、嵌入式设备驱动等，使学生对于嵌入式系统的开发有一个系统的知识支撑，后续能够快速投入嵌入式相关的工作开发。课程目标：预期素质获得：发掘学生自身的兴趣，对今后的职业进行规划，参与嵌入式领域讨论意识，并能以理性的、积极的态度关注问题的解决。鼓励学生通过实验进行创新。预期能力获得：学习嵌入式系统基本理论及其应用，学习嵌入式系统的组成及应用的知识；培养分析与设计嵌入式系统的基本能力。培养自学、分析问题和解决问题的能力，以及认真负责的工作态度和严谨细致的工作作风。预期知识获得：1．熟悉嵌入式系统的基本概念；掌握ARM微处理器体系结构的基础知识。2．掌握嵌入式系统的基本分析与设计方法，能进行典型嵌入式系统的分析与设计。3．熟悉实时操作系统的基础知识。4．掌握嵌入式编程技术，能进行典型嵌入式系统环境下程序设计。基本要求：有一定的程序开发基础，熟悉C语言编程，熟悉和了解Linux操作系统。教材及教学参考资料使用教材：《嵌入式系统设计与应用（第3版）》，张思民编著，清华大学出版社，2019.08.先修要求修读条件：有程序开发基础，熟悉Linux系统。先修课程：无教学安排课次学时教学内容作业（包含预习安排、练习题、知识拓展三部分）思考点12一、嵌入式系统基础1.嵌入式系统简介；2.嵌入式系统的发展和应用领域；3.嵌入式操作系统；4.嵌入式系统的开发过程（重点）；5.嵌入式系统应用方案。生活中的嵌入式有哪些应用？2、34二、嵌入式系统硬件体系结构

1.相关基础知识；2.嵌入式系统硬件平台（重点、难点）；3.ARM微处理器体系（重点）；4.微处理器的结构。练习题：解释嵌入式系统构成；知识拓展：ARM处理器体系；预习：Linux系统42三、嵌入式Linux操作系统

1.Linux基本概念；2.嵌入式Linux文件系统（重点、难点）；3.Linux常用操作命令（重点）；4.Linux的文件编辑器；5.Linux启动过程。练习题：Linux各项命令的使用。5、64四、嵌入式Linux程序开发基础1.嵌入式Linux编译器；2.“文件包含”处理（重点）；3.Make命令和Makefile工程管理（重点、难点）；4.嵌入式Linux汇编语言程序设计。练习题：Linux程序编译的过程是哪些？72五、嵌入式Linux开发基础操作1.认识Make与Makefile实际流程（重点）；2.编写Makefile文档，实现自动编译。要求：1.编写基本的功能程序；2.按照Makefile隐式要求，编写工程文档；3.运行程序，检测。练习题：Make和Makefile的应用82六、嵌入式Linux程序开发shell与位运算（实践2学时）1.嵌入式Linuxshell编程（重点）；2.位运算程序编写（重点）。练习题：Shell编程与位运算。9、104七、嵌入式开发环境的建立（一）理论教学1.建立主机开发环境（重点）；2.配置超级终端minicom；3.建立数据共享服务；4.嵌入式系统开发板的烧写方法。编写的hello.c程序如何让其成功在开发板上运行？112（二）实践教学（实践2学时）1.虚拟机与开发板的连接；2.应用程序编写、交叉编译并写入开发板。122八、文件处理（一）理论教学1.嵌入式Linux的文件处理；2.Open、Close、Read、Write、Lseek函数的使用（重点）。练习题：文件的处理函数有哪些？其原型分别是什么？132（二）实践教学（实践2学时）文件操作实验：要求：编写程序，包含2个功能：(1)输入10个学生的2门课程的信息，包括学号、姓名、课程名和成绩；将这些信息存入文件中。(2)成绩查询：以姓名、学号和课程名称为条件，查询课程成绩。142九、进程与控制1.进程的概念2.管道通信；3.共享内存（重点、难点）。练习题：进程间通信方式与原理；预习：串口通信。152十、串口通信1.嵌入式串口通信原理；2.嵌入式Linux串口通信技术（重点）。162十一、嵌入式网络应用开发1.网络编程的基础知识（重点）；2.Socket网络编程（重点、难点）；练习题：Socket通信中的常用函数及原型描述172十二、嵌入式网络应用开发（实践2学时）Socket网络通信实验。要求：1.编写一个通过Socket发送信息的程序；2.编写一个通过Socket接收信息的程序；3.分别在虚拟机和实验箱上运行。常见的Linux网络应用程序Apache的工作原理？182十三、嵌入式字符设备驱动程序设计（一）理论教学1.嵌入式设备驱动程序基础（重点）；2.字符设备驱动程序设计（重点）。练习题：编写简单的字符型设备驱动。192(二)实践教学字符设备驱动程序设计实验（实践2学时）1.设备驱动程序的编写和编译2.用户应用程序的编写和编译20、214十四、设备驱动程序开发实例1.GPIO设备驱动程序设计（重点）；2.直流电机驱动程序的设计练习题：设计一个GPIO控制程序。222十六、Android系统开发环境的建立1.创建Android应用程序（重点）；2.A