《嵌入式系统设计与应用》教学大纲
《嵌入式系统原理和应用》教学大纲
《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。
嵌入式系统设计与应用课程设计 教学大纲
嵌入式系统设计与应用课程设计一、课程说明课程编号：420110Z11课程名称（中/英文）：嵌入式系统设计与应用课程设计/Application of embedded system design课程类别：专业课学时/学分：2周/2先修课程：数字、模拟电子技术基础，C语言程序设计，嵌入式系统及应用适用专业：探测制导与控制教材、教学参考书：教材：[1] 孟祥莲，嵌入式系统原理及应用教程,清华大学出版社，2010教学参考书：[1] 桑楠，嵌入式系统设计原理及应用开发技术,北京航空航天大学出版社，2002[2] 王田苗，嵌入式系统设计与实例开发,清华大学出版社，2003二、课程设置的目的意义本课程设计是与嵌入式系统应用课程相配套的,旨在提高学生理论联系实际能力和动手能力的实践课程。
嵌入式系统应用是一门密切联系工程应用的课程，本课程设计的开设，目的是为了让学生将课程所学到的嵌入式系统开发的基本理论、方法应用于实际的嵌入式工程应用之中，提高学生在嵌入式系统开发中的软硬件设计与应用能力，并能将其他课程如导航、制导与控制的知识融入工程应用之中，为学生以后走上工作岗位打下坚实的工程应用基础。
三、课程的基本要求本课程设计包含三个课题，分别是：（1）基于嵌入式处理器和MEMS IMU 的姿态航向确定系统设计；(2)基于嵌入式处理器的智能小车控制系统设计；(3)基于嵌入式处理器的四旋翼飞行控制器开发。
学生可以根据自己兴趣选择，也可以选择自己感兴趣的题目。
本课程设计的基本要求：1. 能力要求1)能够熟练使用嵌入式系统集成开发环境(keil,ccs等）；2)掌握嵌入式处理器（Stm32）的I/O操作；3)熟悉嵌入式软件开发流程。
2. 素质要求通过本课程设计的训练，能够基本掌握嵌入式系统开发的基本方法和技能。
四、教学内容、重点难点及教学设计注：实践包括实验、上机等五、实践教学内容和基本要求本课程为嵌入式系统应用的课程设计，实践内容见四。
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教学大纲与实现大纲
《嵌入式系统原理与应用》教学大纲 一、课程基本信息课程代码 4054143 课程类别基础课○专业课○专业基础课○专业选修课● 公共选修课○中文名称嵌入式系统原理与应用面向对象 计算机科学与技术专业开课单位计算机教研室总学时 51(理论: 41 实验实习: 10) 学分3先修课程 计算机组成原理、微机原理与汇编语言后续课程操作系统二、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要求：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要求：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。
嵌入式系统设计与应用实验教学大纲
《嵌入式系统设计与应用》实验教学大纲（2007年修订）课程代码： 0502152006，0503152006课程性质：非独立设课课程分类：专业课程实验学分： 0.5 学分实验学时： 18 学时适用专业：计算机科学与技术开课单位：数学与计算机科学学院信息与计算机科学一、实验教学目标本课程的实验延续了“嵌入式系统原理”课程的实验，在搭建ARM嵌入式系统教学与实验体系的基础上完成一些针对各种具体应用的实验。
通过这些实验使学生能够熟悉嵌入式系统设计的方法和步骤，面对各种嵌入式系统设计能够提出自己的设计思路，并加以实现。
二、主要仪器设备名称硬件：计算机、ARM教学实验平台、仿真器、万用表、CF卡（可选）、硬盘（可选）、SMG240128A液晶模块（可选）。
三、实验基本要求每次实验都要求每个学生独立完成，并书写相应的实验报告，特别要求对实验结果进行仔细分析，展开讨论。
1．每次实验操作前，应精心准备实验操作方案和实验内容，并拟出相应的实验操作步骤，明确实验目的和要求；2．在实验过程中，服从实验指导教师安排，遵守实验室的各项规章制度，爱护实验仪器设备；3．实验操作完成后，认真书写实验报告，总结实验经验，分析实验过程中出现的问题。
四、实验项目设置与内容五、实验考核嵌入式系统设计与应用实验有一定难度，每个实验前，必须认真准备，对实验的程序、数据，必须先拟出书面清单；每个实验完成后，必须撰写实验报告，提交的报告应至少包括以下内容：1．实验题目；2．本次实验的总体结构设计；3．主要算法描述；4．主要数据结构及主要变量、符号的说明；5．输入数据及实验输出结果分析说明；6．源程序清单及注释说明（软盘）；7．本次实验的设计技巧、心德体会；六、教材及主要教学参考书周立功等，《ARM嵌入式系统实验教程（三）》，北京：北航出版社，2005执笔人：范京春 2007年6月审定人：兰晓红 2007年6月院（系）负责人：李世宏 2007年6月。
嵌入式系统与应用--教学大纲Vzynq03
GPIO：General Purpose Input Output
TCP：Transmission Control Protocol(传输控制协议),是一种面向连接（连接导向）的、可靠的、基于IP的传输层协议，由IETF的RFC 793说明（specified）。TCP在IP报文的协议号是6
Lec#5：Linux编程基础
Lab#8：GCC程序编译
Lab#9：GDB程序调试
Lab#10：Makefile工程管理
Lec#6：交叉编译工具链
Lab#11：交叉编译环境搭建
Lab#12：交叉编译工具链使用
Lec#7：U-Boot体系结构
Lab#13：U-BOOT配置与编译
Lab#14：Uboot命令操作
Lec#8：Linux内核基础及文件系统构建
Lab#15：配置编译开发板Linux内核
Lab#16：制作ramdisk根文件系统
Lab#17：使用nfs文件系统
Lec#9：Linux文件编程
Lab#18：使用系统调用方式实现文件拷贝
Lab#19：使用C库函数方式实现文件拷贝
Lec#10：Linux串口编程
课程目标
课程内容
通过该课程，学生可以：
内容包含课程讲义，实常用命令操作
熟悉Linux操作系统原理
熟练编写Linux应用程序开发
熟悉Linux操作系统定制和移植
编写Linux设备驱动程序
嵌入式Linux开发基础
Linux系统应用编程
嵌入式系统设计与应用--课程教学大纲(48学时)
《嵌入式系统开发与应用》教学大纲
《嵌入式系统开发与应用》理论课教学大纲一、课程基本信息通过学习本课程，使学生掌握嵌入式系统的基础理论、嵌入式系统的软件组成、嵌入式系统的软件开发方法和基本流程，使学生具有初步的关于嵌入式系统的基本概念，明确嵌入式系统的主要应用领域，并掌握嵌入式系统的软件开发和测试方法，培养学生的实际工程能力。
本课程的任务是系统地讲授Linux环境下的嵌入式应用软件开发的方法，嵌入式系统开发的基本方法，嵌入式驱动开发的基本素质。
三、课程主要内容、要求及学时分配四、主要教学组织形式与方法手段为了提高学生对于嵌入式系统的认识，增强学生对系统开发的能力，了解系统应用与本专业的关系，并针对通信专业学生的特点，本门课程应采取由浅入深、从理论到应用、强化程序开发、鼓励学生将系统同本专业课程相结合的教学方法，力求使学生认识到嵌入式系统在本专业的应用前景，掌握系统的开发方法和实际开发能力，培养学生自主学习的习惯和方法。
1.组织形式采用教学为主，结合实际系统演示为辅，强化学生对嵌入式系统的认识。
结合适当的课外调研课题，加强学生对嵌入式系统在本专业的应用有一个直接的感受。
2.教学方法在本门课程中，应充分应用当前的嵌入式应用案例说明其应用前景，尽量使用和通信专业相关的案例凸显嵌入式系统的价值，强化学生的主动交流，鼓励学生的课外调研和课外实践，鼓励学生进行课外的嵌入式系统开发联系。
3.教学手段在教学手段上，应充分应用多媒体技术对实际应用案例展示，主要可以表现力丰富的影音等媒体展示手段提供给学生直观的感受。
五、课程考核和成绩评定《嵌入式系统开发与应用》实验课教学大纲一、课程基本信息二、课程目标与任务通过本课程的实验教学，让学生能够加深对课程内容的理解，增加感性认识，提高Linux环境下的程序设计和设备驱动程序编写，掌握内核模式程序的设计方法。
三、实验教学的组织和安排（见附表）四、教学方法和手段1.教学方法采用提前演示，独立操作，鼓励交流，提倡提问等方法进行教学。
“嵌入式系统及应用课程设计”实践课程教学大纲
毕业要求 4 7 8 9 11
1.通过实践锻炼，对单片机系统实现的功能有深入的了解， 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
学会根据测试数据和现象，分析和评价系统逻辑功能。
2.通过实践锻炼，能正确从环境保护和可持续发展的角度进
行单片机系统设计，尽可能避免对人类和环境产生不利影 0.2 0.2 0.2 0.1 0.2
内容要求
授课建议：本部分计划 4 天，建议在实验室授课。
任务四：课程设计答辩与撰写报告（目标 1，目标 2，目标 3，目标 4，目标 5）
知识要点：课程设计报告及科技报告的组成结构，科技报告 PPT 的设计技巧。
学习目标：理解课程设计报告和科研报告的一般结构，能设计 PPT 参加答辩，
并正确撰写课程设计报告。
考核项目 平时考核（30%） 成果验收（30%） 作品答辩（20%） 课程设计报告（20%）
考核内容及方式 课程设计期间日常表现，重点考查学习态度与积极性、
与老师和同学的沟通交流等 对设计成果进行操作展示，重点考查作品完成质量和
成果水平。 采取作品展示、教师提问方式，重点考查学生的知识
掌握情况和项目理解能力。 报告完成情况，考查报告内容的完整性。
范等，有较好的语言表达能力。
1.必须依据本学习目标和学习成果要求标准编写或选用教材；
2.教材应充分体现任务驱动、实践导向的教学思路；
3.教材以完成典型工作任务来驱动，通过视频、典型应用或实际案例和课后拓展 教材选用
作业等多程手段，使学生在各种教学活动任务中学习思考问题和解决问题的一般思 标准
路和方法；
件设计过程中的常见注意事项。
授课建议：本部分计划 2 天，建议在实验室授课。
任务三：嵌入式系统软件编程与调试（目标 1，目标 3）
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《嵌入式系统设计与应用》课程教学大纲
中文名称：嵌入式系统设计与应用
英文名称：Embedded Design and Application
学时数：34（理论）+ 17（实验）学分：2 + 1
一、课程性质和目的
嵌入式系统是电子信息的重要发展方向之一，电子信息类专业的学生(包含计算机科学与技术、软件工程、电子信息工程、通信工程等专业)应该掌握必要的嵌入式系统开发与应用知识。
该课程为兼具理论性和实用性的综合应用型课程。
本课程是计算机科学与技术、软件工程专业的专业选修课，一般在第四学年第一学期开设。
本课程以理论教学为主，并穿插部份实验教学，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、设计方法以及嵌入式系统的最新发展，初步掌握嵌入式系统开发的过程和常用方法，能够进行嵌入式系统设备驱动程序设计。
二、教学基本要求及基本内容
教学基本要求：
通过本课程的学习，要求学生了解嵌入式系统的基本概念，掌握嵌入式系统的基本设计方法，了解和掌握嵌入式系统应用项目的开发过程。
本课程重点介绍的内容为：1.嵌入式系统的软、硬件结构；2.Linux操作系统的应用；3.嵌入式系统开发环境的建立；
4.嵌入式系统的网络应用；
5.嵌入式系统设备驱动程序的设计与应用。
课程的重点为嵌入式系统的应用。
教学基本内容：
第一章嵌入式系统基础(2学时理论)
1.教学内容：
(1)嵌入式系统简介；
(2)嵌入式操作系统；
(3)嵌入式系统的开发过程；
(4)嵌入式系统的应用方案。
2.教学目的及要求：通过本章内容的学习，使学生对嵌入式系统及其应用所了解。
第二章嵌入式系统硬件体系结构(2学时理论)
1.教学内容：
(1)相关基础知识
(2) 嵌入式系统硬件平台；
(3) 微处理器结构。
（重点）
2.教学目的及要求：通过本章内容的学习，使学生对嵌入式系统硬件平台及结构所了解。
第三章嵌入式Linux操作系统(2学时理论 + 1学时实验)
1.教学内容：
(1)Linux文件系统；
(2)Linux常用操作命令；（重点）
(3)Linux的文本编辑器；（重点）
(4)Linux启动过程。
2.教学目的及要求：通过本章内容的学习，要求学生能掌握Linux文件系统的结构、常用命令及文本编辑器的使用。
第四章嵌入式Linux程序开发基础(2学时理论 + 1学时实验)
1.教学内容：
(1)嵌入式Linux编译器；
(2) Make命令和Makefile工程管理；（重点）
(3) 嵌入式Linux汇编语言程序设计；
(4) Linux Shell编程；（重点）
(5) 位运算。
2.教学目的及要求：通过本章内容的学习，要求学生嵌入式Linux编译器gcc的用法，掌握Make文件的编写和Linux Shell编程方法。
第五章嵌入式系统开发环境的建立(6学时理论 + 2学时实验)
1.教学内容：
(1) 建立宿主机开发环境；
(2) 配置超级终端minicom；
(3) 建立数据共享服务；（重点）
(4)嵌入式系统开发板的烧写。
（重点）
2.教学目的及要求：通过本章内容的学习，要求学生能建立嵌入式系统开发环境。
要求学生掌握宿主机开发环境的建立、超级终端minicom的使用；掌握建立数据共享服务及嵌入式系统开发板的烧写方法。
第六章嵌入式Linux文件处理与进程控制(4学时理论 + 2学时实验)
1.教学内容：
(1) 嵌入式系统的文件处理；（重点）
(2)进程与进程控制；（重点）
(3)进程间通信；（重点）
(4) 嵌入式Linux串口通信技术。
2.教学目的及要求：通过本章内容的学习，使学生对嵌入式系统文件处理函数有所
了解。
掌握进程及进程间通信的方法和串口驱动程序的编写。
第七章嵌入式系统网络应用开发(4学时理论 + 2学时实验)
1.教学内容：
(1)网络编程的基础知识；
(2)Socket网络编程；
(3)嵌入式系统的Web服务器程序设计。
2.教学目的及要求：通过本章内容的学习，使学生对嵌入式系统Linux网络应用有所了解。
掌握Socket网络编程和嵌入式系统的Web服务器程序设计的方法。
第八章嵌入式设备驱动程序设计(4学时理论 + 2学时实验)
1.教学内容：
(1)设备驱动程序概述；
(2)设备驱动程序设计；（重点）
(3)编译和加载驱动程序。
2.教学目的及要求：通过本章内容的学习，使学生对嵌入式设备驱动程序设计的基本方法有所了解。
掌握嵌入式系统驱动程序设计的方法。
第九章应用系统设计实例(6学时理论 + 6学时实验)
1.教学内容：
(1)通用I/O接口驱动程序设计；（重点）
(2)步进电机驱动器设计；（重点）
(3)直流电机驱动程序设计；（重点）
(4) 键盘驱动程序的设计
(5) 数码管驱动程序设计。
2.教学目的及要求：通过本章内容的学习，使学生对几个典型的嵌入式设备驱动程序的设计方法有所了解。
掌握通用GPIO驱动程序设计的方法及应用。
第十章Android系统开发环境的建立(2学时理论 + 1学时实验)
1.教学内容：
(1)在主机端建立Android系统开发环境；
(2) Android应用程序设计示例；（重点）
(3) Android系统内核的编译与文件系统制作。
2.教学目的及要求：通过本章内容的学习，使学生对Android系统开发开发环境的建立及应用程序的设计方法。
三、先修要求
《C语言程序设计》
四、教材及教学参考书
建议使用教材：
《嵌入式系统设计与应用》（第2版），张思民编著，清华大学出版社，2014年1月。
教学参考书：
1.《嵌入式Linux应用开发教程》，赵苍明等编著，人民邮电出版社，2009年。
2.《嵌入式Linux应用程序开发详解》，孙琼编著，人民邮电出版社，2006年。
五、考核方式
课程考核最终成绩采用百分制，具体由以下两部分组成：
平时成绩：以课堂考勤、作业成绩为评分内容，占总成绩50%；
课程设计：学期结束前安排综合课程设计，要求提交源程序、设计报告，并进行答辩，占总成绩50%；
成绩必须达到60分以上才能取得本门课程学分。