嵌入式系统教学大纲

《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SoC

ARM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Bootloader

Bootloader原理；Bootloader的操作模式；Bootloader与主机之间的文件传输；