《嵌入式系统》课程教学大纲课程名称：嵌入式系统课程编码：51610209学时：44 学分：2.5开课学期：7课程类别：专业平台课程课程性质：必修适用专业：电子信息科学与技术电子信息工程先修课程：数字电子技术、汇编语言程序设计、微机原理与接口技术、单片机原理及应用、C语言程序设计教学方式：课堂讲授为主，穿插课堂主题讨论和专题汇报教学手段：以多媒体教学手段及仿真软件为主，主要采用PPT电子板书形式，辅助手写板书一、课程的性质、目的与任务《嵌入式系统》是一门专业技术课，设置本课程的目的是让学生学习和掌握嵌入式系统的系统结构、指令系统、程序设计方法、系统扩展方法、应用技术和发展现状。

使学生对嵌入式系统中单片机的各部件的工作原理和软件编程方法有全面的了解，掌握单片机应用系统的开发和设计方法，为进一步的学习嵌入式系统打下良好的基础。

二、教学内容及基本要求单元1 嵌入式系统概述1. 教学目的和要求：掌握嵌入式系统的基本概念；掌握嵌入式系统的硬件构架；了解嵌入式软件构成。

2．知识点（1）嵌入式系统简介嵌入式系统定义；嵌入式系统的发展历程与现状；嵌入式系统的特点。

（2）嵌入式系统硬件嵌入式处理器；存储器；外部I/O。

（3）嵌入式系统软件引导加载程序；操作系统；应用程序。

3．建议课时：2课时。

4. 教学重点和难点：嵌入式系统的硬件构架。

5. 复习与作业要求：课下搜集一些有关嵌入式系统结构的资料6. 考核知识点：嵌入式系统的基本构架和工作原理，嵌入式系统的软件分类。

7. 辅助教学活动：上网查看嵌入式系统的应用情况。

通过图片讲解嵌入式系统的基本构架，举例说明嵌入式系统的软件组成。

单元2 ARM处理器基础1. 教学目的和要求：掌握ARM的基本架构；掌握ARM存储器组织结构；了解ARM硬件启动过程。

2．知识点（1）ARM概述ARM简介；ARM微处理器的应用领域；ARM微处理器的特点；ARM微处理器系列；ARM体系结构的版本。

（2）数据类型和存储器组织数据类型；存储器组织。

（3）ARM内核的数据模型（4）ARM处理器运行模式（5）寄存器组织ARM状态下的寄存器组织；Thumb状态下的寄存器组织；程序状态寄存器；（6）流水线（7）异常、中断及向量表异常的种类；异常向量表和优先级；异常的进入和返回。

（8）ARM内核与SoCARM处理器内核；ARM处理器核；ARM SoC。

（9）ARM硬件启动过程电源；时钟；系统复位。

（10）ARM JTAG调试接口。

3．建议课时：4课时。

4. 教学重点和难点：ARM的基本架构；ARM存储器组织结构。

5. 复习与作业要求：写出ARM的结构组成，画出ARM存储器结构和启动过程。

6. 考核知识点：ARM的结构组成，ARM存储器结构和启动过程。

7. 辅助教学活动：熟悉ARM的启动过程。

通过PPT讲解ARM的基本构架，存储器组织结构，举例说明ARM的启动过程。

单元3 ARM指令系统与汇编程序设计1. 教学目的和要求：掌握ARM的指令系统；掌握ARM指令基本寻址方式；了解ARM指令功能说明及Thumb指令集。

2．知识点（1）ARM指令系统概述ARM指令系统特点；ARM指令格式；指令的条件域。

（2）ARM指令基本寻址方式（3）ARM指令功能说明3ARM分支指令；ARM数据处理指令；ARM访存指令；ARM程序状态寄存器访问指令；ARM协处理器指令；ARM异常产生指令；XScale增加的指令。

（4）Thumb指令集ARM与Thumb性能比较；Thumb指令寄存器的使用；Thumb指令说明；Thumb指令示例。

（5）ARM汇编器所支持的伪指令指示符性质的伪指令；符号定义伪指令；数据定义伪指令；汇编控制伪指令；其他常用伪指令。

（6）ARM汇编语言程序设计汇编语言的语句格式；汇编语言的程序结构；汇编程序举例。

3．建议课时：4课时。

4. 教学重点和难点：ARM指令功能；ARM汇编语言程序设计。

5. 复习与作业要求：写出ARM的指令组成，画出ARM编程流程。

6. 考核知识点：ARM的指令系统、指令基本寻址方式、ARM指令功能说明。

7. 辅助教学活动：熟悉ARM的编程过程。

通过PPT讲解ARM指令功能说明，基本寻址方式，举例说明ARM的编程过程。

单元4 Intel PXA270处理器的结构与开发平台1. 教学目的和要求：掌握PXA270处理器的系统结构与特性；掌握PXA270处理器接口及开发平台设计；了解时钟与电源管理。

2．知识点（1）PXA270处理器的系统结构与特性总体结构；特性；封装与引脚。

（2）时钟与电源管理低功耗与时钟和电源管理；复位管理；时钟管理；功耗管理；电压管理。

（3）PXA270处理器接口及开发平台设计PXA270处理器开发评估系统；外部存储器接口；显示接口；USB接口；多媒体接口概述；快速捕获接口。

3．建议课时：4课时。

4. 教学重点和难点：PXA270处理器的系统结构与特性；PXA270处理器接口及开发平台设计。

5. 复习与作业要求：写出PXA270处理器的系统结构与特性，画出PXA270处理器接口情况。

6. 考核知识点：PXA270处理器的系统结构与特性；PXA270处理器接口及开发平台设计。

7. 教学活动：熟悉PXA270处理器接口设计过程。

通过PPT讲解PXA270处理器的系统结构与特性，举例说明PXA270处理器接口及开发平台设计。

单元5 嵌入式软件设计1. 教学目的和要求：掌握交叉编译器及交叉编译环境的组成；掌握引导加载程序Bootloader；了解Linux内核移植及文件系统。

2．知识点（1）交叉编译交叉编译器及交叉编译环境的组成；交叉编译环境的建立。

（2）引导加载程序BootloaderBootloader原理；Bootloader的操作模式；Bootloader与主机之间的文件传输；Bootloader的启动流程；ARM Linux常用Bootloader介绍；BLOB下载。

（3）Linux内核移植Linux内核源码的修改；Linux内核的裁减；Linux内核的编译；Linux内核的烧录。

（4）文件系统文件系统基本概念；嵌入式文件系统基本内容；常见的嵌入式文件系统。

3．建议课时：4课时。

4. 教学重点和难点：交叉编译器及交叉编译环境的组成；引导加载程序Bootloader。

5. 复习与作业要求：写出交叉编译器特点及交叉编译环境的组成，掌握引导加载程序Bootloader。

6. 考核知识点：交叉编译环境的组成，掌握引导加载程序Bootloader。

7. 辅助教学活动：熟悉PXA270处理器如何加载Bootloader。

通过PPT讲解交叉编译器及交叉编译环境的组成，举例说明引导加载程序Bootloader。

单元6 Linux操作系统概述1. 教学目的和要求：掌握Linux内核源代码的结构；掌握ARM Linux存储管理；了解Linux启动和初始化过程分析。

2．知识点（1）Linux的诞生和发展（2）Linux内核概述（3）系统核心数据结构（4）Linux内核源代码的结构（5）ARM Linux存储管理ARM 存储管理机制；ARM Linux存储管理。

*（6）进程管理Linux进程；Linux进程状态；Linux进程的调度；Linux进程的创建；Linux进程的执行；Linux进程的终止。

（7）Linux启动和初始化过程分析。

3．建议课时：4课时。

4. 教学重点和难点：Linux内核源代码的结构；掌握ARM Linux存储管理。

5. 复习与作业要求：画出Linux内核源代码的结构；做出ARM Linux存储管理情况分析；了解Linux启动和初始化过程分析。

6. 考核知识点：Linux内核源代码的结构；ARM Linux存储管理情况分析；Linux启动和初始化过程。

7. 辅助教学活动：熟悉Linux内核源代码的结构，运行Linux启动和初始化过程。

通过PPT讲解Linux内核源代码的结构，举例说明ARM Linux存储管理。

单元7 Linux驱动程序设计1. 教学目的和要求：掌握Linux驱动程序编写规则；掌握Linux字符设备驱动程序结构及Linux块设备驱动程序编写；了解Linux按键驱动程序及Linux网络设备驱动程序。

2．知识点（1）Linux驱动程序用户态与内核态；Linux驱动程序结构；设备文件与设备文件系统。

（2）Linux字符设备驱动程序结构。

（3）嵌入式平台上LED的Linux驱动程序系统硬件平台组成原理；Linux LED驱动程序的实现；双色LED驱动程序的测试。

（4）Linux按键驱动程序系统硬件平台组成原理；Linux系统中断分析；Linux按键驱动程序的实现；Linux 按键驱动程序的测试。

（5）Linux块设备驱动程序系统硬件平台组成原理；Linux MTD驱动程序体系结构；TECHPXA270开发平台上的NAND Flash驱动程序。

（6）Linux网络设备驱动程序简介网络驱动程序的层次；网络设备的初始化；网络数据包的发送和接收；网络设备的内核加载；网络设备的模块加载。

3．建议课时：4课时。

4. 教学重点和难点：Linux驱动程序编写规则；Linux字符设备驱动程序结构及Linux块设备驱动程序编写。

5. 复习与作业要求：写出Linux驱动程序编写规则；评价Linux字符设备驱动程序结构及Linux块设备驱动程序编写的异同；了解Linux按键驱动程序及Linux网络设备驱动程序。

6. 考核知识点：Linux驱动程序编写；Linux字符设备驱动程序结构及Linux块设备驱动程序编写。

7. 辅助教学活动：熟悉Linux驱动程序编写，运行Linux按键驱动程序。

通过PPT讲解驱动程序编写过程，举例说明Linux按键驱动程序编程。

单元8 嵌入式图形界面设计1. 教学目的和要求：掌握Linux GUI基础；掌握Qt/Embedded应用程序基础；了解Qt/Embedded的安装及编译环境的建立。

2．知识点（1）嵌入式GUI简介GUI历史；GUI现状（2）Linux GUI基础X Window结构；Framebuffer。

（3）Qt/Embedded的主要特征（4）Qt/Embedded的安装及编译环境的建立（5）Qt/Embedded应用程序基础Qt/Embedded应用程序的运行；Qt/Embedded应用程序的显示；Hello，Qt/Embedded！应用程序；Qt/Embedded应用程序的中文化。

（6）信号与插槽机制。

*（7）Qt Designer简介及部件布局管理。

*（8）实战练习。

*（9）Qt/Embedded应用程序开发快速索引。

3．建议课时：2课时。

4. 教学重点和难点：Linux GUI基础；Qt/Embedded应用程序基础。