嵌入式技术(1)

《嵌入式技术与应用》课程教学大纲

【课程编号】：14314016

【英文译名】：Embedded Technology and Application

【适用专业】：计算机科学与技术及相关专业

【学分数】：3

【总学时】：48学时

【实践学时】：0

1、本课程教学目的和课程性质

《嵌入式技术及应用》是计算机科学技术专业一门重要专业必修课程，也可以作为其它专业的选修课程。该课程主要学习嵌入式系统设计原理及方法，学习和掌握ARM微处理器结构及指令系统，嵌入式计算机平台，嵌入式操作系统及嵌入式系统的设计及分析方法。

通过理论教学和实践教学，使学生掌握嵌入式系统体系结构，嵌入式处理器结构（ARM架构为主），异常处理，存储处理，系统控制过程，流水线作业及各种I/O接口；嵌入式系统开发应用方法；嵌入式操作系统，实时多任务操作系统，以及在嵌入式OS支持下的开发应用方法。

二、本课程的基本要求

本课程为计算机科学与技术专业及相关本科生的选修课程之一，在强调概念和理论的同时，更要注重加强引导学生对课程内容的深入理解，注重引导学生自学，注重加强学生上机练习。课程的要求学生必须同时掌握硬件与软件方面的基本知识与技能。在硬件方面，要求学生了解嵌入式系统的基本原理及相关微处理器，存储器，周边设备，接口的基本知识。在软件方面，要求学生熟悉嵌入式操作系统，了解嵌入式系统开发的一般过程，掌握实时操作系统（RTOS）的基本功能和设计方法，了解和熟悉一些常用的嵌入式系统的开发工具和开发方法，熟悉嵌

入式系统的典型应用及产品设计开发的步骤等。还可以培养学生软件与硬件综合测试与调试的技能。

1、 了解嵌入式系统的发展，掌握嵌入式系统/嵌入式操作系统的

区别，掌握嵌入式操作系统基本命令，能够熟悉运用基本命

令，查看嵌入式系统基本信息、简单操作嵌入式系统的目

的。

2、 了解嵌入式系统的分类和分类标准，掌握不同嵌入式系统的

应用环境，结合应用环境运用所学分类知识，达到为应用环

境选型嵌入式系统的目的。

3、 了解嵌入式系统开发周期，掌握嵌入式系统开发周期的各个

阶段的作用，熟悉嵌入式系统开发的两种不同方法，能够运

用开发周期方法、知识，达到设计嵌入式系统开发流程的目

的。

4、 掌握ARM7体系结构内涵，掌握ARM不同工作模式、寄存器、数

据类型之间深层次的关系，熟悉寄存器的使用，运用对不同

寄存器的设置，达到设置不同工作模式、模式切换、状态切

换的目的。

5、 掌握中断概念、存储器映射方式、寻址方式，掌握中断的具

体发生/响应流程、不同状态下的存储器映射、具体寻址方

式，熟悉运用中断、映射、寻址知识，解决在嵌入式系统运

行、具体编程、程序调试等诸多实际问题。

6、 掌握嵌入式系统外设基本概念、外设分类，掌握不同分类外

设的具体功能区别，掌握常用外设接口的使用，运用串并口

等常用外设，解决主机/嵌入式设备通信、调试等具体问题。

7、 了解嵌入式操作系统的基本功能与设计方法，以μC/OSII操

作系统为基础，掌握嵌入式操作系统的任务调度、内存管理

等

8、 了解不同嵌入式开发平台的区别，理解开发平台对嵌入式设

备开发的意义，掌握具体的嵌入式开发平台建立方法，能动

手或在指导下动手组建自己的嵌入式开发平台。

三、本课程与其他课程的关系

本课程是一门软硬件相结合的课程，要求学生具有扎实的软硬件基础以及程序开发能力，能够在嵌入式实验平台上完成相应的嵌入式产品的开发。

先修课程：《数字电路与数字逻辑》、《计算机组成原理》、《C程序设计》、《汇编语言程序设计》、《计算机系统结构》、《操作系统》等，具体要求是：《数字电路与数字逻辑》、《计算机组成原理》着重学习数字逻辑单元电路的构成、寻址、指令设计、计算机流水线、存储器、运算器、控制器的基本构造和原理；《C程序设计》、《汇编语言程序设计》着重学习各种指令、语法、算法；《计算机系统结构》、《操作系统》着重学习输入输出系统、内存管理、任务的调度和切换、计算机设计。

四、课程内容

1、嵌入式系统概述

基本知识点：嵌入式系统的概念、嵌入式处理器和嵌入式操作系统；

重点：初步了解嵌入式系统体系架构，嵌入式处理器，ARM架构处理器，嵌入式系统软件，嵌入式操作系统，嵌入式系统编程语言，嵌入式系统的开发；

2、嵌入式系统工程设计

（1）嵌入式系统项目开发生命周期

（2）嵌入式系统工程设计方法简介

基本知识点：嵌入式系统的设计方法；

重点：嵌入式系统的设计思想和设计理念；

3、 ARM7体系结构

（1）ARM7TDMI的模块、内核和功能框图，体系结构直接支持的

数据类型

（2）存储器基本原理和应用

（3）存储器及存储器映射I/O

基本知识点：ARM体系结构，ARM存储器结构，ARM I/O结构，ARM协处理器接口，ARM AMBA接口，ARM JTAG调试接口，ARM处理器内，ARM处理器核；

重点：掌握ARM体系结构，掌握ARM存储器结构，掌握ARM I/O结构，了解ARM协处理器接口，了解ARM AMBA接口，掌握ARM JTAG 调试接口，掌握ARM处理器内，掌握ARM处理器核；

难点：ARM的流水线结构，ARM 快存（Cache）结构。

4、 ARM7TDMI(S)指令系统

（1）ARM处理器寻址方式

（2）指令集介绍

基本知识点：ARM指令集，Thumb指令集，ARM汇编程序设计；

重点： ARM指令集；

教学难点： ARM汇编程序设计。

5、LPC2000系列ARM硬件结构

（1）存储器寻址，各种控制模块介绍

（2）向量中断控制器、GPIO、UART0、定时器

（3）看门狗

基本知识点：LPC21/22系列嵌入式微控制器概述，LPC21/22系列嵌入式微控制器硬件结构，

LPC21/22系列嵌入式微控制器指令系统，LPC21/22系列嵌入式微控制器应用技术；

重点：引脚配置，存储器寻址，向量中断控制器，GPIO；

难点：向量中断，UART0，定时器0和定时器。

6、嵌入式操作系统的基础概念及应用

（1）嵌入式操作系统的基本功能和设计方法