《嵌入式系统原理和应用》教学大纲
嵌入式系统原理与应用课程教学大纲
《嵌入式系统原理与应用》课程教学大纲一、课程基本信息课程代码：230449课程名称：嵌入式系统原理与应用英文名称：Principle and Application of Embedded System课程类别：专业课学时：72（其中实验18学时）学分：3.5适用对象: 计算机科学与技术业考核方式：考试（平时成绩占总评成绩的30%，期末考试成绩占70%）先修课程：计算机组成原理、操作系统、编译原理二、课程简介嵌入式系统原理与应用是计算机科学技术专业的一门专业课，讲述嵌入式系统的基本理论、原理。
本课程是一门既与硬件关系紧密，又与嵌入式操作系统、嵌入式软件关系十分紧密课程。
它围绕目前流行的32位ARM处理器和源码开放的Linux操作系统，讲述嵌入式系统的概念，软、硬件组成，开发过程以及嵌入式应用程序开发设计方法。
本课程的知识将为学生今后从事嵌入式系统研究与开发打下坚实的基础。
The principle of embedded system is an important course of computer science and technology, which introduce the principles and the theory of embedded system.T his curriculum is tied closely with not only hardware but also embedded operating system and embedded software. It introduce the conception of embedded system, components of software and hardware, developing progresses and designing methods of embedded programming which based on the 32bit arm processor and operating system of opened linux.The knowledge of this course would be solid foundation for the student who would be engaged in researching or developing about embedded system.三、课程性质与教学目的嵌入式系统原理与应用课程的性质：该课程是计算机科学与技术专业的专业课。
嵌入式系统原理与应用实验教学大纲
嵌入式系统原理与应用实验教学大纲课程名称：嵌入式系统应用与开发课程编号：0809413045课程总学时：48实验学时数：12课程总学分：3实验学分：0.75开设实验项目数：4一、实验教学目的通过本课程的学习，要求学生掌握SUMSUNG公司的ARM芯片S3C2410的基本使用方法，并通过相应的实践环节，培养学生处理并解决实际问题的能力。
要求：掌握SUMSUNG 公司的ARM芯片2410 的基本功能，了解该芯片的内部资源、寻址方式与指令系统以及常用ARM代码编译器ADS的使用方法等。
具备使用ARM芯片进行简单应用的能力。
二、实验项目内容、基本要求与学时分配三、实验考核方式与标准成绩考核主要依据实验完成情况及所要求完成的实验报告进行评定，要求实验内容独立正确的完成，实验报告内容正确详实，数据分析处理得当。
每次实验成绩分成五个等级：优秀（A 级）：做好实验预习工作，完成本次实验的所有要求，程序能够正常运行，程序具有良好的风格，清晰易懂，有相应的注释说明；实验报告格式正确、内容完整，实验数据正确，程序分析及运行结果完善。
良好（B 级）：做了实验预习，基本实现本次实验的要求，程序能够正常运行，实验报告格式正确、内容完整，实验数据基本正确，程序分析及运行结果比较完善。
中等（C 级）：实验预习效果一般，70%以上程序能够达到实验的要求，有一定的说明，设计报告格式基本正确、内容基本完整，程序分析及运行结果基本正确。
及格（D 级）：实验预习效果不佳，60%以上程序能够达到实验的要求，有一定的说明，设计报告格式基本正确、内容基本完整，程序分析及运行结果基本正确。
不及格（E 级）：没有对实验做预习，程序不能实现所要求的功能，设计报告不完整或未提交实验报告。
四、实验教材与参考书。
嵌入式系统原理与应用教学大纲与实现大纲
嵌入式系统原理与应用教学大纲与实现大纲嵌入式系统原理与应用教学大纲与实现大纲一、教学大纲（一）课程简介嵌入式系统是集计算机、微电子、通信和自动化控制等技术于一体的综合系统，广泛应用于航空航天、汽车电子、消费电子、工业控制等领域。
本课程旨在让学生了解嵌入式系统的基本原理、硬件架构、软件编程和实际应用，培养学生掌握嵌入式系统的设计和开发技能。
（二）教学目标1、掌握嵌入式系统的基本概念和原理，了解嵌入式系统的历史和发展趋势。
2、熟悉嵌入式系统的硬件组成，包括处理器、存储器、输入输出接口等，掌握嵌入式系统的硬件设计方法。
3、掌握嵌入式系统的软件编程，包括汇编语言、C语言等编程语言，了解嵌入式系统的启动过程和运行机制。
4、了解嵌入式系统的实际应用，包括工业控制、汽车电子、消费电子等领域，掌握嵌入式系统的应用设计和开发技能。
（三）教学内容1、嵌入式系统概述，包括基本概念、发展历史和发展趋势等。
2、嵌入式系统硬件组成，包括处理器、存储器、输入输出接口等。
3、嵌入式系统软件编程，包括汇编语言、C语言等编程语言，了解嵌入式系统的启动过程和运行机制。
4、嵌入式系统的实际应用，包括工业控制、汽车电子、消费电子等领域。
（四）教学方法1、理论教学：通过课堂讲解、案例分析等方式，让学生了解嵌入式系统的基本原理和应用。
2、实验教学：通过实验操作、编程实践等方式，让学生掌握嵌入式系统的硬件设计和软件编程技能。
3、项目实践：通过分组实践、项目开发等方式，让学生了解嵌入式系统的实际应用和开发过程。
（五）评估方式1、平时作业：布置相关作业，包括论文阅读、编程实践、实验报告等，以评估学生的学习情况和掌握程度。
2、期中考试：通过试卷或实操等方式，测试学生对课程内容的掌握情况。
3、期末考试：通过试卷或实操等方式，测试学生对课程整体的学习效果和掌握程度。
二、实现大纲（一）硬件设计1、选择合适的处理器，根据应用需求进行选型。
2、设计存储器，包括RAM和ROM，考虑容量和速度的需求。
《嵌入式系统原理与应用》实验教学大纲
《嵌入式系统原理与应用》实验教学大纲课程代码：22673课程名称：嵌入式系统原理与应用总学时/实验学时：48/16学时总学分/实验学分：2.5/0.5课程类别：限选开课学期：第5学期适合专业：电子信息工程综合实验室（实验中心）名称：机电工程实验中心二级实验室名称：电子信息实验室一、课程简介嵌入式系统技术已被广泛地应用于工业控制系统、信息家电、通信设备、医疗仪器、智能仪器仪表等众多领域。
如手机、PDA、MP3、手持设备、智能电话、机顶盒等，可以说嵌入式系统无处不在。
通过本课程学习，可以了解嵌入式系统技术基本概念、特点、分类，掌握嵌入式系统软硬件设计的基本方法。
本课程的特点是针对目前流行的基于ARM架构的32位嵌入式微处理器进行详细剖析，并结合嵌入式系统软件编程，基本掌握嵌入式系统的设计与开发方法。
本门课程注重培养实际应用能力，以达到“学习嵌入式，使用嵌入式”的教学目的。
二、实验的地位、作用和目的本课程是一门实践性很强的课程，学生只有通过系统的专业实验训练，才能真正透彻地掌握嵌入式系统硬件的体系结构及其设计特点，才能真正掌握基于嵌入式微处理器的系统设计方法。
该实验课程是嵌入式系统原理与设计课程不可缺少的一部分。
三、实验方式与基本要求总学时16学时，共分6个实验，所有实验在相应实验室完成。
四、报告与考核实验报告(70%)与现场提问(30%)五、设备及器材材料配置ARM ADS1.2 开发软件，Windows NT/2000和Windows9x以及与其兼容的系统硬件平台和外围电路，嵌入式系统实验箱，信号发生器和示波器等。
六、实验指导书及主要参考书自编七、实验项目与内容提要撰写人：（签名）审定人：（签名）。
嵌入式系统原理与应用教学大纲
《嵌入式原理与应用》教学大纲一、课程基本信息课程编号：xxx中文名称：嵌入式原理与应用英文名称：Principle and Applications of Embedded System适用专业：xxx课程类别：xxx开课时间：xxx总学时：32（理论）+16（）总学分：xxx课程负责人：xxx职称：xxx从事专业：xxx二、课程简介嵌入式系统已被广泛地应用于工业控制系统、信息家电、通信设备、医疗仪器、智能仪器仪表等众多领域，如工业网络交换机、数控机床、手持测量仪表、智能电话、智能电视等。
《嵌入式原理与应用》是高等院校电子类、计算机类、自动控制类、仪器仪表类等专业学生选修的工程基础类课程，具有重要的专业地位。
本课程授课对象是xxx专业本科生，目的是让学生掌握基于Cortex-M架构处理器的结构、功能、工作原理与使用方法，能根据应用系统的设计要求选择处理器与外设，并实现各模块之间的连接，并能针对具体的嵌入式系统编写程序实现具体功能，具有一定的方案选定和安装调试能力。
通过对本课程的学习，使学生建立嵌入式系统的整体概念，为嵌入式系统的开发及应用奠定基础。
三、相关课程的衔接预修课程（编号）：《C语言程序设计》（xxx）、《模拟电路》（xxx）、《模拟电路实验》（xxx）、《数字电路》（xxx）、《数字电路实验》（xxx）、《微机原理》（xxx）并修课程（编号）：xxx四、教学的目的、要求与方法4.1 课程目标课程目标1：能根据嵌入式系统的需求，选择处理器类型和外设资源，结合硬件电路设计软件结构、算法和流程，通过程序解决工程问题。
课程目标2：能针对工程指标要求，正确使用嵌入式开发工具进行项目软件架构、代码编译、仿真调试；能应用电参数测量仪表测量、分析、验证嵌入式系统工作情况，通过嵌入式系统解决电子信息领域的工程问题。
4.2课程目标与毕业要求关系本课程支撑以下毕业要求：毕业要求3-2：能针对电子信息领域复杂工程问题，设计满足特定需求的系统、电路、软件或算法。
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《嵌入式系统原理与应用》教学大纲一、课程基本信息二、课程性质、地位和任务嵌入式系统原理与应用是计算机科学技术专业的一门专业课，讲述嵌入式系统的基本理论、原理。
本课程是一门既与硬件关系紧密，又与嵌入式操作系统、嵌入式软件关系十分紧密课程。
它围绕目前流行的32位ARM处理器和源码开放的Linux操作系统，讲述嵌入式系统的概念，软、硬件组成，开发过程以及嵌入式应用程序开发设计方法。
本课程的知识将为学生今后从事嵌入式系统研究与开发打下坚实的基础。
三、课程基本要求通过对基于ARM嵌入式芯片的系统的基本组织结构与工作原理的学习，使学生对计算机系统的硬件部分有一个全面的了解，对嵌入式软件的开发过程有一个清楚的认识，通过对嵌入式操作系统的工作原理的学习，使学生对嵌入式操作系统有一个清晰的认识，提高学生在嵌入式软件设计设计能力及解决实际问题的动手能力，为后续专业课程的学习打下坚实的基础。
四、课程内容第一章嵌入式系统导论教学内容：1.1嵌入式系统概述1.2嵌入式系统的实时性与可靠性1.3嵌入式系统的应用领域和发展趋势教学目的：掌握嵌入式系统的特点、与通用计算机系统的区别、影响嵌入式系统实时性和可靠性的主要因素、了解嵌入式系统的发展趋势教学重点：嵌入式系统的特点、与通用计算机系统的区别、影响嵌入式系统实时性和可靠性的主要因素教学难点：影响嵌入式系统实时性和可靠性的主要因素教学方法：课堂讲授为主，布置部分作业，在讲解时多举一些嵌入式系统的应用实例，使学生对嵌入式系统有更好的认识与理解。
第二章嵌入式硬件系统教学内容：2.1嵌入式微处理器概述2.2嵌入式微处理器内核原理和指令系统教学目的：掌握嵌入式系统的硬件的基本组成、了解嵌入式微处理器的基本组成和运行模式、基本了解ARM芯片的指令系统教学重点：嵌入式系统的基本组成、CISC与RISC指令系统的对比、嵌入式微处理器的特点、嵌入式微处理器的体系结构、嵌入式微处理器的分类、AMBA总线、PCI总线、ARM指令系统教学难点：嵌入式微处理器的体系结构、ARM指令系统教学方法：课堂讲授为主，结合课堂练习为辅，布置部分作业。
第三章嵌入式软件系统教学内容：3.1嵌入式软件系统概述、分类、体系结构3.2嵌入式操作系统简介3.3嵌入式软件开发工具教学目的：了解嵌入式软件系统的体系结构、分类和运行流程、掌握嵌入式操作系统的功能和特点、基本掌握嵌入式软件开发工具的特点和软件开发的过程、了解嵌入式软件开发工具的发展趋势。
教学重点：软件同传统的工业相比的独特性质、嵌入式软件的特点、嵌入式软件的分类、嵌入式软件体系结构、嵌入式软件运行流程、嵌入式操作系统的分类、嵌入式操作系统的体系结构、嵌入式操作系统的组成、内核的功能、嵌入式操作系统的发展趋势教学难点：嵌入式软件体系结构、嵌入式操作系统的体系结构、嵌入式操作系统的组成、内核的功能教学方法：课堂讲授为主，结合课堂练习为辅，布置部分作业。
第四章嵌入式实时内核基础教学内容：4.1嵌入式实时内核的关键设计问题4.2嵌入式实时内核的主要功能4.3嵌入式实时内核的重要性能指标教学目的：掌握嵌入式实时内核的实时性、可移植性、可剪裁可配置性、可靠性的具体含义和影响因素、了解实时内核的任务管理、中断管理、时间管理、共享资源的互斥管理、同步与通信管理、内存管理、IO管理、出错管理、用户扩展管理和电源管理的主要内容、掌握嵌入式实时内核的重要性能指标教学重点：实时性、可移植性、可剪裁可配置性、可靠性、应用编程接口、任务管理、中断管理、时间管理、共享资源的互斥管理、同步与通信管理、内存管理、IO管理、出错管理、用户扩展管理、电源管理、中断时序图、中断延迟时间、内核最大关中断时间、中断响应时间、中断恢复时间、非屏蔽中断、中断处理时间、任务上下文切换时间、任务响应时间、系统调用的执行时间教学难点：实时性、任务管理、中断管理、时间管理、共享资源的互斥管理、同步与通信管理、内存管理、IO管理、出错管理、用户扩展管理、电源管理、中断时序图教学方法：课堂讲授为主，结合课堂提问为辅，布置部分作业。
第五章任务管理与调度教学内容：5.1任务管理与调度概述5.2任务的概念、任务管理、任务调度5.3优先级反转、多处理器调度教学目的：掌握任务的定义、任务的三种基本状态转变、掌握在嵌入式系统中各种调度算法的具体思想、掌握优先级反转解决机制，时序图和多处理器调度算法。
教学重点：任务管理与调度概述、任务的概念、特性、内容、参数、任务管理、任务控制块、任务切换、任务队列、任务管理机制、优先级抢占调度、时间片轮转调度、静态调度、动态调度、静态调度与动态调度的比较、优先级反转、优先级继承协议、优先级天花板协议、多处理器调度。
教学难点：任务管理机制、优先级抢占调度、时间片轮转调度、静态调度与动态调度的比较、优先级天花板协议、多处理器调度教学方法：课堂讲授为主，结合课堂提问为辅，布置部分作业。
第六章同步、互斥和通信教学内容：6.1信号量、邮箱与消息队列6.2事件与异步信号教学目的：掌握信号量的分类及其基本用法、掌握用PV操作来实现任务之间的同步、了解嵌入式系统中的邮箱、消息队列、事件和异步信号机制教学重点：信号量的种类及用途、互斥信号量、二值信号量、计数信号量、信号量机制的主要数据结构、信号量机制的主要功能、任务间的通信方式、消息、邮箱、队列、消息队列机制的主要数据结构、消息队列机制的主要功能、事件机制、事件机制的主要数据结构、事件机制的主要功能、异步信号机制的概述、异步信号机制与中断机制的比较、异步信号机制与事件机制的比较、异步信号机制的主要数据结构、异步信号机制的主要功能教学难点：任务间的通信方式、消息队列机制的主要功能、事件机制的主要功能、异步信号机制的主要功能教学方法：课堂讲授为主，结合课堂提问为辅，布置部分作业。
第七章中断和时间管理教学内容：7.1中断管理7.2时间管理教学目的：掌握中断的概念、分类、中断的处理过程、了解实时内核的中断管理和用户中断服务程序、了解时间管理的基本功能、差分时间链在时间管理中的应用。
教学重点：中断的分类、中断处理过程、实时内核的中断管理、硬件时钟设备、时间管理教学难点：中断处理过程、时间管理教学方法：课堂讲授为主，结合课堂提问为辅，布置部分作业。
第八章内存管理和I/O管理教学内容：8.1内存管理8.2 I/O管理教学目的：掌握在嵌入式操作系统中内存管理的基本方法、了解内存管理机制、了解I/O 管理的基本功能教学重点：内存保护、内存管理机制、固定大小存储区管理、可变大小存储区管理、内存映射、I/O管理的功能、I/O系统的实现考虑教学难点：内存管理机制、I/O管理的功能、I/O系统的实现教学方法：课堂讲授为主，结合课堂提问为辅，布置部分作业。
五、学时分配表六、课程教材及主要参考资料[1]罗蕾.嵌入式实时操作系统及应用开发.北京航空航天大学出版社.2011[2]贾智平.嵌入式原理与接口技术.清华大学出版社.2009[3]来清民、来俊鹏.ARM Cortex-M3嵌入式系统设计和典型实例：基于LM3S811.北京：北京航空航天大学出版社.2013[4] 黄智伟.32位ARM微控制器系统设计与实践——基于Luminary Micro LM3S系列CortexM3内核.北京：北京航空航天大学出版社.2010七、课程考核方式及成绩评定本门学科为考查课，平时占50%，期末占50% ，期末考试采用闭卷考试的方法。
《嵌入式系统原理与应用》实验教学大纲一、实验教学目的：本课程是与《嵌入式系统原理与应用》并行开设的实验课程。
实验内容涉及嵌入式软硬件设计、任务调度、中断处理、内存管理等内容，帮助学生深入了解系统内核，学会用相应的编译软件进行程序调试，提高学生的独立分析问题、解决问题的能力、动手能力和创新能力，为将来从事计算机应用方面的实际工作打下牢固的基础。
二、实验教学基本要求实验教师课前必须认真做好准备，检查仪器、设备是否完好，材料是否齐全。
每次实验前，教师应认真书写教案并预做实验。
实验教师应占用一定的实验课时间讲明与本实验有关的理论知识、实验方法、原理及操作注意事项。
在实验中，教师应随时注意对学生进行实验指导，注意审核学生实验结果的科学性，并要求学生对实验结果能作出必要的解释。
对实验操作不规范或实验结果不符合要求的，应予以认真纠正或让其重做。
实验完成后，教师要认真检查学生实验结果数据，并签字认可。
在整个实验中善于启发学生的创新思维，认真评判学生的实验报告，在学期末安排必要的实验考核。
给出本学期学生试验的综合成绩。
三、实验内容、学时分配及主要仪器设备主要仪器设备:嵌入式开发实验箱、PC机系统四、实验教材、参考书[1]罗蕾.嵌入式实时操作系统及应用开发.北京航空航天大学出版社.2011[2]来清民、来俊鹏.ARM Cortex-M3嵌入式系统设计和典型实例：基于LM3S811.北京：北京航空航天大学出版社.2013[3] 黄智伟.32位ARM微控制器系统设计与实践——基于Luminary MicroLM3S系列CortexM3内核.北京：北京航空航天大学出版社.2010[4] EL-EMCU-I实验指导书.北京精仪达盛科技有限公司五、考核方式平时做实验表现占实验课成绩的70﹪，每次实验后的实验报告成绩为平时成绩，占总成绩的30﹪。
最终实验课的总评成绩按百分制给出。