嵌入式系统概论
《嵌入式系统应用》课程标准
《嵌入式系统应用》课程标准一、课程概要二、课程定位本课程是电子信息工程技术专业的一门核心必修课，是培养学生专业技能的重要组成部分。
在人才培养方案中，本课程支撑学生熟悉嵌入式系统开发的基本理论和工作原理，基本掌握嵌入式应用系统的设计方法，具有初步的嵌入式产品的维护、设计和开发能力，能够利用 Keil—MDK—ARM软件进行嵌入式微控制器的仿真和调试。
三、教学目标（一）知识目标1.了解嵌入式系统相关知识；2.掌握嵌入式C语言的编程特点；3.了解STM32标准外设库编程的特点；4.掌握STM32微控制器GPIO、定时器、PWM输出、中断、串口、AD转换器、DMA控制器等外设的编程方法；5.掌握STM32微控制器驱动彩色LCD显示、WIFI模块以及与物联网云平台的连通方法。
6.通过以上学习初步掌握嵌入式应用系统的设计思路和设计方法。
（二）能力目标1.能设计嵌入式应用系统控制程序；2.能进行嵌入式系统的程序调试；3.具有初步的嵌入式电子产品设计能力；4.具有较强的思考、分析和解决问题的能力；（三）素质目标1.培养学生严谨、细致、规范的职业素质；2.培养学生团队协作、表达沟通能力；3.培养学生跟踪新技术、创新设计能力；4.培养技术标准意识、操作规范意识、服务质量意识等。
四、课程设计本课程以培养目标为起点，选取“帆板角度测量与控制装置”作为整个课程的项目载体，将课程内容分解成10个能力模块，每一个模块对应一个具体的实训项目，每一个实训项目分解成若干个知识技能点，形成了以模块化实训项目为骨架、以技能知识点为内容的实践导向结构化课程内容体系。
在教学设计方面，以项目为驱动，突出实践性、知识性、职业性，体现“教、学、做合一”的设计理念。
实训项目导向的结构化课程内容设计如图1所示。
图1 实践导向的结构化课程内容设计五、教学内容安排六、教学实施（一）教学团队本课程负责人由具备较高专业技术水平、教学经验丰富、教学特色鲜明、具有副高以上专业技术职务的教师担任，并建立职称、学历、年龄等结构合理的专兼结合的“双师型”教学团队，每40人的标准班配备1名任课教师。
29945嵌入式软件技术概论
29945嵌入式软件技术概论-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII高纲1450江苏省高等教育自学考试大纲29945 嵌入式软件技术概论南京航空航天大学编江苏省高等教育自学考试委员会办公室一、课程性质及其设置目的与要求（一）课程性质和特点《嵌入式软件技术概论》是高等教育自学考试计算机网络专业（独立本科段）考试计划规定必考的一门专业课。
通过本课程的学习，不仅使学生了解嵌入式计算机系统的基本概念和组织构成，并以ARM Cortex-M0+系列微处理器为基础掌握嵌入式计算机系统软件的开发方法，重点培养学生嵌入式计算机系统的软件开发能力。
（二）本课程的基本要求本课程共分为14章。
在对嵌入式计算机的学科基础、研究和应用领域以及ARM Cortex-M0+微处理器和KL25子系列微控制器进行简要介绍的基础上，重点阐述了如何基于KL25子系列微控制器开发一个相对完整的嵌入式系统的具体过程，以及嵌入式系统中所包含的基本接口及模块的编程方法，包括串行通信、中断、定时器、GPIO、FLASH、ADC、DAC、CMP、SPI、I2C、TSI、USB2.0、系统时钟及其它接口与模块。
通过对本书的学习，要求应考者对嵌入式计算机系统有一个全面和正确的了解。
具体应达到以下要求：1.了解嵌入式计算机系统的基本概念、发展过程、现状和发展趋势，嵌入式计算机系统的应用范畴，嵌入式计算机系统与通用计算机系统的区别与联系；2.理解并掌握嵌入式计算机系统的基本构成和基本原理；3.掌握基于KL25子系列微控制器的嵌入式计算机软件系统开发的方法以及对嵌入式计算机系统各基本接口及模块的开发编程方法。
（三）本课程与相关课程的联系嵌入式软件技术概论是一门综合性和应用性都比较强的课程，其内容涉及计算机相关专业的大部分专业课程，学习者需要具有一定的数字电路及编程基础，也要对计算机的一般组成有所了解。
嵌入式期末复习资料（9）
嵌⼊式期末复习资料（9）第⼀章嵌⼊式系统概论本章主要内容：1.什么是嵌⼊式系统（嵌⼊式系统是计算机软件与计算机硬件集成在⼀起，并嵌⼊到应⽤对象内部的计算机系统）嵌⼊式系统是以应⽤为中⼼，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适⽤于应⽤系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专⽤计算机系统。
它⼀般由嵌⼊式微处理器、外围硬件设备、嵌⼊式操作系统以及⽤户的应⽤程序等四个部分组成，⽤于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。
2.嵌⼊式系统分类（按技术复杂度分类：⽆操作系统控制的嵌⼊式系统NOSES；⼩型操作系统控制的嵌⼊式系统SOSES；⼤型操作系统控制的嵌⼊式系统LOSES。
按⽤途分类：军⽤，⼯业⽤，民⽤。
）系统级，板级，⽚级芯⽚级嵌⼊含程序或算法的处理器模块级嵌⼊系统中的某个核⼼模块板系统级嵌⼊主计算机系统3.嵌⼊式操作系统分类（按照源代码分类：商⽤型和开源型；按照实施性能分类：强实时性型和普通实时型；按内核结构分类：单内核型和为内核型。
）按⽤途分类：军⽤/民⽤按载体分类：宇航/车载? ? ?按通信性质分类：⽆线/有线按⽹络性质分类：联⽹/单机按环境分类：普通/恶劣按功耗分类：低功耗/普通功耗主要分类⽅法按硬件软件性质根据控制技术的复杂度可以把嵌⼊式系统分为三类：⽆操作系统控制的嵌⼊式系统NOSES，Non-OS control Embedded System；⼩型操作系统控制的嵌⼊式系统SOSES，Small OS control Embedded System；⼤型操作系统控制的嵌⼊式系统LOSES，Large OS control Embedded System。
4.嵌⼊式处理器特点,常见缩写特点：1.对实施多任务有较强的⽀持能⼒，能完成多任务处理，并且中断响应速度快2.处理器结构可扩展3.内部集成了测试电路4.低功耗常见缩写：通⽤型嵌⼊式微处理器（简称：EMPU，或者MPU）微控制器（MCU）数字信号处理器（DSP）(嵌⼊式DSP处理器：EDSP）混合处理器和⽚上系统（SOC）嵌⼊式双核处理器，双核（dual core）；多核处理器，多核DSP。
嵌入式系统基础-复习提纲
嵌入式系统基础复习题第1章嵌入式系统概论1、什么是嵌入式系统？嵌入到对象体系中的专用计算机应用系统。
2、嵌入式系统的3个基本特点？嵌入性、专用性、计算机3、什么是嵌入式处理器，嵌入式处理器可以分为几大类？嵌入式处理器是为了完成特殊的应用而设计的特殊目的的处理器。
分为嵌入式微处理器、嵌入式微控制器、嵌入式DSP处理器、嵌入式片上系统（SOC）。
4、什么是嵌入式操作系统和？有何特点？列出常见的几种嵌入式操作系统及特点。
5、试比较说明JA TG工具和ISP工具的异同点？6、从硬件系统来看，嵌入式系统由哪几部分组成？画出简图。
第2章ARM7体系结构1、什么是RISC指令系统？什么是CISC指令系统？RISC是精简指令集计算机的缩写。
CISC是复杂指令集计算机的缩写。
2、ARM与ARM公司有什么区别？举出2个以上的ARM公司当前应用比较多的ARM处理器核？ARM7系列、ARM9系列、ARM10系列、ARM11系列、intel的Xscale系列和MPCore系列。
3、ARM7TDMI中的T、D、S、I分别表示什么含义？T：支持高密度16位的Thumb指令集D：支持片上调试S：ARM7TDMI 的可综合（synthesizable）版本（软核）I：支持EmbededICE观察硬件M：支持64位乘法4、ARM7TDMI处理器采用什么样的体系结构，其可寻址地址空间多大？ARM处理器使用冯.诺依曼结构使用单个平面的232个8位字节地址空间。
地址空间可以看作是包含230个32位字，或231个16位半字。
5、ARM7TDMI与ARM9处理器采用几级流水线处理，使用何种存储器编址方式？ARM7TDMI处理器采用三级流水线。
ARM处理器将存储器看做是一个从0开始的线性递增的字节集合。
6、ARM处理器有几种模式和ARM处理器状态有什么区别？各种工作模式下分别有什么特点?R M处理器模式指用户模式、快中断模式、中断模式、管理模式、中止模式、未定义模式和系统模式。
embedded system
2.4.1嵌入式操作系统的分类
按照对实时系统的定义,嵌入式系统可分为实时嵌 入式系统与非实时嵌入式系统: 实时系统的定义：能够对外部事件做出及时响应的系 统。响应时间要有保证。 对外部事件的响应包括 事件发生时要识别出来 在给定时间约束内必须输出结果 实时操作系统:VxWorks,WinCE 非实时操作系统:嵌入式Linux
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1.6嵌入式系统的历史
20 世纪 70 年代：单片机出现 嵌入式系统最初的应用是基于单片机。汽车，工业机器，通
信装置等成千上万种产品通过内嵌电子装置获得更佳的使用性 能。 20 世纪 80 年代：嵌入式操作系统出现
商业嵌入式实时内核包含传统操作系统的特征，使得开发周 期缩短，成本降低，效率提高促使嵌入式系统有了更为广阔的应 用空间。。 20 世纪 90 年代：实时多任务操作系统
嵌入式产品的巨大商机－－全过程自动化产品制造、 大范围电子商务活动、高度协同科学实验以及现代化 家庭起居。
你接触的每一样东西将装有芯片和嵌入式软件。
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1.8创新的机遇
通用计算机产业是垄断的。 嵌入式系统与技术是一个分散的工业，充满竞争、机
遇与创新。 没有哪一个系列的处理器和操作系统能够垄断全部市
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2.3.2嵌入式微控制器
嵌入式微控制器就是将整个计算机系统的主要硬件集成到一 块芯片中,芯片内部集成ROM/EPROM,RAM,总线,总线逻辑,定时/计 数器,Watchdog,I/O,串行口等各种必要功能和外设.其特点为: 一个系列的微控制器具有多种衍生产品; 单片化,体积大大减小,功耗和成本降低,可靠性提高; 是目前嵌入式工业的主流,约占嵌入式系统70%的份额; 多是8位和16位处理器 流行的嵌入式微控制器
2024年全国计算机等级考试四级大纲
2024年全国计算机等级考试四级大纲全国计算机等级考试（National Computer Rank Examination，简称NCRE）是经原国家教育委员会（现教育部）批准，由教育部考试中心主办，面向社会，用于考查应试人员计算机应用知识与技能的全国性计算机水平考试体系。
其中，四级是 NCRE 考试的最高级别，对考生的计算机专业知识和综合应用能力有较高的要求。
以下是 2024 年全国计算机等级考试四级大纲的详细内容。
一、考试科目2024 年全国计算机等级考试四级共设五个科目：1、数据库工程师2、信息安全工程师3、嵌入式系统开发工程师4、移动互联网应用开发工程师5、云计算工程师考生可以根据自己的兴趣和专业背景选择其中一个科目报考。
二、考试形式四级考试采用无纸化考试形式，考试时长为 90 分钟。
三、考试内容（一）数据库工程师1、数据库应用系统分析及规划（1）掌握系统需求分析和规划的方法，能够进行数据库应用系统的需求分析和规划。
（2）了解数据库应用系统的设计流程和方法，能够进行数据库应用系统的总体设计。
2、数据库设计及实现（1）熟练掌握数据库设计的方法和技术，能够进行数据库的概念设计、逻辑设计和物理设计。
（2）掌握数据库实现的技术，包括数据库的创建、数据加载、存储过程和触发器的编写等。
3、数据库存储技术（1）了解数据库存储结构和存储方式，能够进行数据库存储的优化。
（2）掌握数据库备份和恢复的技术，能够制定合理的备份和恢复策略。
4、数据库运行与管理（1）掌握数据库性能优化的方法和技术，能够对数据库进行性能调优。
（2）熟悉数据库的安全管理机制，能够进行数据库的用户管理、权限管理和安全审计。
5、数据库新技术（1）了解数据库领域的新技术和发展趋势，如大数据、数据仓库、NoSQL 数据库等。
（2）能够将新技术应用到数据库应用系统的设计和开发中。
（二）信息安全工程师1、信息安全基础（1）了解信息安全的基本概念、原理和技术，包括密码学、网络安全、操作系统安全等。
嵌入式系统及应用——第1章 嵌入式系统概论
嵌入式系统的应用程序可以没有操作 系统直接在芯片上运行。 为了合理地调度多任务、利用系统资 源、系统函数以及和专家库函数接口， 用 户 必 须 自 行 选 配 RTOS （ Real － Time Operating System ）开发平台，这样才 能保证程序执行的实时性、可靠性，并 减少开发时间，保障软件质量。
课程的主要内容
• 嵌入式系统导论（概念、分类、发展 历程、特点、应用领域、发展趋势） • 嵌入式硬件系统（基本组成，嵌入式 微处理器，外围电路等） • 嵌入式软件系统（分类、特点、体系 结构、运行流程、操作系统、开发方 法） • 嵌入式系统领域的一些新动态和成果
教材
嵌入式系统原理及应用开发技术 （第2版），桑楠等，高教出版社，
（２）专用性强
嵌入式系统的个性化很强，其中的软件系 统和硬件的结合非常紧密，一般要针对硬件进 行系统的移植。 即使在同一品牌、同一系列的产品中也需 要根据系统硬件的变化和增减不断进行修改。 同时针对不同的任务，往往需要对系统进 行较大更改，程序的编译下载要和系统相结合， 这种修改和通用软件的“升级”是完全不同的 概念。
• POSIX 1003.b定义 能够在限定响 应时间内提供所需水平服务的计算机 系统 • 一般性定义 一个实时系统是指计 算的正确性不仅取决于程序的逻辑正 确性，也取决于结果产生的时间：如 果系统的时间约束条件得不到满足， 将会发生系统出错。
单片机毕业设计题目汇总
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嵌入式系统设计教程(第2版)简答题答案.pdf
第一章嵌入式系统概论1.嵌入式系统的定义是什么？答：以应用为中心，以计算机技术为基础，硬件、软件可裁剪，功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
2.简述嵌入式系统的主要特点。
答：（1）功耗低、体积小、具有专用性（2）实时性强、系统内核小（3）创新性和高可靠性（4）高效率的设计（5）需要开发环境和调试工具3. 嵌入式系统一般可以应用到那些领域？答：嵌入式系统可以应用在工业控制、交通管理、信息家电、家庭智能管理系统、网络及电子商务、环境监测和机器人等方面。
4. 简述嵌入式系统的发展趋势答：（1）嵌入式应用的开发需要强大的开发工具和操作系统的支持（2）连网成为必然趋势（3）精简系统内核、算法，设备实现小尺寸、微功耗和低成本（4）提供精巧的多媒体人机界面（5）嵌入式软件开发走向标准化5.嵌入式系统基本架构主要包括那几部分？答：嵌入式系统的组织架构是由嵌入式处理器、存储器等硬件、嵌入式系统软件和嵌入式应用软件组成。
嵌入式系统一般由硬件系统和软件系统两大部分组成，其中，硬件系统包括嵌入式处理器、存储器、I/O系统和配置必要的外围接口部件；软件系统包括操作系统和应用软件。
6.嵌入式操作系统按实时性分为几种类型，各自特点是什么？答：（1）具有强实时特点的嵌入式操作系统。
（2）具有弱实时特点的嵌入式操作系统。
（3）没有实时特点的嵌入式操作系统。
第二章嵌入式系统的基础知识1.嵌入式系统体系结构有哪两种基本形式？各自特点是什么？答：冯诺依曼体系和哈佛体系。
冯诺依曼体系结构的特点之一是系统内部的数据与指令都存储在同一存储器中，其二是典型指令的执行周期包含取指令TF，指令译码TD，执行指令TE，存储TS四部分，目前应用的低端嵌入式处理器。
哈佛体系结构的特点是程序存储器与数据存储器分开，提供了较大的数据存储器带宽，适用于数据信号处理及高速数据处理的计算机。
2.在嵌入式系统中采用了哪些先进技术？答：（1）流水线技术（2）超标量执行（3）总线和总线桥3.简述基于ARM架构的总线形式答：ARM架构总线具有支持32位数据传输和32位寻址的能力，通过先进微控制器总线架构AMBA支持将CPU、存储器和外围都制作在同一个系统板中。
嵌入式系统
第三节 嵌入式应用软件与开发平台
嵌入式窗口系统 是一种用于控制嵌入式系统中的位映像显示设备与输 入设备的软件系统，管理屏幕、窗口、字体、光标、 入设备的软件系统，管理屏幕、窗口、字体、光标、图形图 像等资源及输入设备。 像等资源及输入设备。 1、图形用户界面系统的层次模型
第三节 嵌入式应用软件与开发平台
第二节 嵌入式系统的组成
3、存储器 主要分为三种： 主要分为三种： 高速缓存（Cache）、片内主存和片外主存、外存。 ）、片内主存和片外主存 高速缓存（Cache）、片内主存和片外主存、外存。 高速缓存： 高速缓存： 高速缓存是存放当前使用最多的程序代码和数据的。 高速缓存是存放当前使用最多的程序代码和数据的。嵌 入式系统中，Cache全部集成在嵌入式微处理器内部 全部集成在嵌入式微处理器内部， 入式系统中，Cache全部集成在嵌入式微处理器内部，可以分 为数据Cache 指令Cache和混合Cache Cache， Cache和混合Cache。 为数据Cache，指令Cache和混合Cache。 主存： 主存： 用来存放系统和用户的程序和数据。 用来存放系统和用户的程序和数据。 外存： 外存： 用来存放不常用的或暂不使用的信息。 用来存放不常用的或暂不使用的信息。
1、运行j2me的嵌入式主要有两大类： 运行j2me的嵌入式主要有两大类： j2me的嵌入式主要有两大类 第一类是受限连接设备：智能手机、PDA等 第一类是受限连接设备：智能手机、PDA等。 第二类是连接设备：车用导航、机顶盒、 第二类是连接设备：车用导航、机顶盒、数字电视以及可视 电话。 电话。
第三节 嵌入式应用软件与开发平台
嵌入式系统设计 嵌入式系统设计
主要讨论两部分内容
嵌入式系统的基本知识 嵌入式系统的开发设计
嵌入式系统原理及开发应用部分课后习题答案
更小，相应的擦除电路更少，每个块的最大擦写次数是一百万次； 使用复杂的 I/O 口来串行地存取数据，各产品或厂商方法可能不同，存在较严
重的位反转问题，必须有错误探测/错误更正(EDC/ECC)算法； 用在 8MB~2GB 产品中，适合于数据存储，在 CompactFlash、SecureDigital、
天高任鸟飞,海阔凭鱼跃!
复习整理所用(私人整理,仅供参考)
传输效率高，在 1~16MB 小容量时具有很高的成本效益；���带有 SRAM 接口， 有足够的地址引脚来寻址，可以很容易地存取其内部的每一个字节
占据了容量为 1~16MB 闪存市场的大部分，主要用作代码存储介质。 NANDFlash 特点：
确定性 保证系统的实时性和可预测性； 系统静态配置：任务的数目、执行时序、所占资源、阻塞、通信延迟等都是确 定的。
4、简述嵌入式系统的发展历程。 1946 年 2 月 14 日，世界第一台计算机诞生，人类信息时代到来 20 世纪 60 年代初，嵌入式系统开始萌芽 标志：以晶体管、磁芯存储为基础的计算机被应用于航空、航天、工业控制等 领域。 典型应用：美国海军舰载轰炸机用多功能数字分析仪、导弹发射控制、美国某 乙烯厂 DDC 工业装置、ApolloGuidance、控制电话的电子式机械交换机等。 特点：价格昂贵、系统结构简单、功能单一、处理效率低、存储容量小、用户 接口很少。 20 世纪 70 年代初至 80 年代中期，嵌入式系统进入简单系统阶段 标志：相继出现 Intel4004、4084、8051，Motorola 公司 68HC05，Zilog 公司 的 Z80 等嵌入式微处理器，系统中无或具有简单操作系统。 典型应用：被广泛应用于家用电器、医疗仪器、仪器仪表、交通运输等领域， 例如：电算机(日本 Busicom 公司基于 4004)、微控制器取代旋钮控制的电位计 和可变电容器、1982 年出现首枚多媒体应用的 DSP 芯片等。 特点：微处理器种类繁多、通用性差、价格便宜；系统开销小、效率高等。 20 世纪 80 年代中期至 90 年代末，嵌入式系统进入 RTOS 阶段 标志：嵌入式操作系统被广泛使用，嵌入式应用开始普及。 典型应用：应用领域进一步扩大，例如：手机、数码产品、路由器、交换机、 汽车电子产品等。 特点：嵌入式操作系统内核小、效率高、高度模块化、可扩展；微处理器兼容 性好；为应用程序的开发提供了大量的 API 和 IDE 工具等。 20 世纪 90 年代末至今，嵌入式系统进入网络化阶段 标志：嵌入式设备的网络化和 Internet 接入，正在蓬勃发展…… 典型应用：Internet 技术与嵌入式应用产品的结合，例如：无线终端、平板电 脑、智能手机、智能家电、智能汽车…… 特点：32bit 微处理器占主导地位、嵌入式操作系统从简单走向成熟、与网络
电子科技大学中山学院全院各专业介绍
电子科技大学中山学院各个专业介绍计算机工程系--专业介绍计算机科学与技术（本科，学制四年，工学学士）专业特色：本专业侧重于嵌入式系统及其应用，培养系统掌握计算机工程技术领域的基本理论、基本知识和基本技能，掌握计算机软硬件开发的主流技术、平台和工具，接受嵌入式系统应用开发严格训练的高素质应用型人才。
本专业具有完善的实验实习条件，并依托建设在我院的中山市嵌入式系统公共实验室，为学生提供参与实际产品和项目应用开发和实践机会，让学生熟悉嵌入式产品的实际开发过程，掌握嵌入式产品开发的基本方法和技能。
核心课程：电路与模拟电子技术、数字逻辑设计及应用、C++面向对象程序设计、数据结构、计算机组成原理、计算机网络、操作系统、嵌入式系统概论、嵌入式操作系统及其程序设计、嵌入式软件开发、嵌入式软件测试方法、单片机及其应用开发、DSP软件开发技术、数据通信与工业控制、可编程器件、J2ME应用开发、Windows CE与嵌入式软件开发、移动设备应用软件开发、手机软件开发、嵌入式系统应用开发、DSP及其应用开发等。
就业方向：该专业毕业生具有广阔的就业前景，除了从事计算机软硬件系统的开发、应用与管理工作外，还能够从事消费类电子、信息家电、网络通信、工业控制、汽车电子等领域的嵌入式系统的设计、开发、测试及应用推广工作，能够从事面向手机、PDA、仪器仪表、移动电视、MP3/MP4等便携设备的嵌入式系统软件的设计、开发、测试及管理工作。
软件工程（软件开发技术）（本科，学制四年，工学学士）专业特色：本专业方向侧重于微软软件开发平台和技术，课程体系借助微软.Net平台战略，根据IT企业对人才职业素质与技能的要求，结合在校学生的具体情况，在学习计算机基础课程和核心课程的同时，强化学生软件开发实践能力的培养。
本专业具有完善的实验实践环境，学生可在微软虚拟开发平台上进行项目实训。
学生通过应用平台的案例教学与实践实训，可以熟悉软件项目的实际开发过程，掌握软件项目开发的基本方法和技能。
“嵌入式系统”教学实验开发板的设计
49科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION①基金项目：南通大学杏林学院教育教学研究基金项目《“嵌入式系统概论”课程中ARM开发板的研制及应用》（项目 编号：2016J27）。
作者简介：陆小飞(1977—)，男，汉族，江苏南通人，硕士，研究方向：模拟集成电路设计、系统电路设计。
孙海燕(1977—)，男，汉族，江苏南通人，博士，主要从事高频/高速集成电路封装技术的研究。
DOI：10.16661/ki.1672-3791.2003-5397-6013“嵌入式系统”教学实验开发板的设计①陆小飞1 孙海燕2(1.南通大学杏林学院;2.南通大学信息科学技术学院 江苏南通 226019)摘 要：该文介绍了一款以新唐NUC140VE3AN微控制器为核心，配合外围电路形成的嵌入式系统教学实验开发板。
该实验开发板自带USB调试下载器，可完成GPIO、串口通信、SPI通信、I2C通信、A/D转换等多种实验，功能丰富，适合学生在多种场合灵活使用。
初步的教学和实践证明，开发板可以有效调动学生的学习兴趣，提升学生的创新能力，改善“嵌入式系统”课程教学的教学效果。
关键词：实验开发板 实验教学 Cortex-M0 ARM 嵌入式系统中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2020)07(c)-0049-03Design of Experiment Teaching Development Board Based on“Embedded System ”CourseLU Xiaofei 1 SUN Haiyan 2(1.Xinglin College of Nantong University; 2.School of Information Science and Technology, NantongUniversity, Nantong, Jiangsu Province, 226019 China)Abstract: This article introduces an experiment teaching development board formed by Nuvoton NUC140VE3AN microcontroller as the core and peripheral circuits. The experiment development board is equipped with a USB debugging downloader, which can complete various experiments such as GPIO, UART, SPI, I2C, A/D conversion, etc. It has rich functions and is suitable for students to use f lexibly on various occasions. Preliminary teaching and practice have proved that the development board can effectively mobilize students’ interest in learning, enhance students' innovative ability, and improve the teaching effect of "embedded system" course teaching.Key Words: Experimental development board; Experiment teaching; Cortex-M0; ARM; Embedded system1 总体设计“嵌入式系统”课程教学中，实验开发板起着重要的作用，是理论课和实验课联系的桥梁。
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requirements • Small Size and Weight • Power concerns
llxx@
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Quality Attributes
• Throughput • Response • Security • Testability • DebugDC/DAC
处理器/ARM核
Timer/RTC
MMU/Cache
DSP/浮点运算协处理器
CAN 以太网 DMA
FPGA/CPLD
UART和IrDA
看门狗及复 位电路
人机交互接口LCD/触摸屏、键盘、鼠标
嵌入式计算机组成
llxx@
软件 硬件
输 入 输 出 接 口
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Characteristics
美国进口一部“中国产”iPhone
• 总价＝$179
– 日本34%：闪存＝$24，屏幕＝$35 – 德国17%：GPS＋摄像＋WiFi＝$30 – 南韩13%：处理器＋零部件＝$23 – 米国6%：蓝牙＋录音＋3G＝$12 – 其他：材料＋软件许可＋专利＝$48 – 中国3.6%：组装＝$6.5
llxx@
• Application and Domain Specific • Reactive and Real-time • Distributed • Heterogeneous • Operate in harsh environments • Must meet high-integrity quality attribute
llxx@
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嵌入式系统定义（2）
• 定义2：以应用为中心、以计算机技术为基础、软 件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、 成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
– 量身定做 – 资源有限 – “在过去的20年中，虽然嵌入式系统仍是许多消费电
子设备、工业设备和军方设备中不可见的部分，但它 作为一个整体已经脱颖而出。如今，嵌入式计算不再 限于简单设备控制，它已经能以高实时处理率和低能 耗来执行复杂的处理任务” 。
– 英国电机工程师协会 – 早期的典型应用领域在制造业
• 1962年，美国一个乙烯厂实现工业装置中的直接数字化控制 （DDC）
llxx@
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嵌入式控制系统的软/硬件框架
llxx@
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嵌入？
• 单板机Single Board computer
– Z80
• 发展方向：CPS • 热点应用示例
– 汽车电子 – 。。。
• 课程说明
llxx@
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计算机系统的发展趋势
llxx@
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Embedded Systems around us
消费电子、通信产品 工业控制、信息家电
移动互联设备海量增长
嵌入式系统应用领域
Typical EmS Functional Requirements
• Control laws
– e.g. PID control, fuzzy control
• Sequencing control
– e.g. FSMs, mode changes, switching between control laws
• Availability/Usefulness • Reliability • Safety • Maintainability • Cost • Image size
llxx@
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性能指标
• 性能（Performance）
– 时钟频率、IPS（instructions per second）等
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What is an Embedded System?
• Embed
– Longman Dictionary：to fix (something) firmly and deeply
– Webser Dictionary：to enclose closely in a surrounding mass
嵌入式实时系统设计方法概论 Embedded real-time systems （Embedded Computing）
李曦 llxx@ 陈香兰 xlanchen@
Presentation Outline
• 嵌入式系统概述
– 嵌入式系统的定义 – 嵌入式系统的特征与指标 – 嵌入式系统分类
• Wayne Wolf，《高性能嵌入式计算》
llxx@
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应用层 OS层 驱动层
电源管理
Flash
EEPROM
内
SDRAM SRAM
存
应用程序 文件系统/图形用户应用程序接口
实时操作系统（RTOS） 设备驱动程序、HAL、BSP
SOC/SOPC
GPIO IIS USB LCD
• Signal processing
– e.g. voice, video
• Fault response
– e.g. detection, reconfiguration
• Application-specific user interface device
– e.g. buttons, bells, lights
• System
– implicitly a controlling system.
llxx@
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嵌入式系统的定义（1）
• “devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants”
• 单片机Single Chip computer
– 8051：CPU+片上存储+I/O控制(INT/DMA)+GPIO
• SOC/SOPC
– System-on-a-Programmable-Chip – Xilinx Zynq系列
• GPP+DSP+Accelerator+片上存储+I/O
– 可编程、可裁减、可扩充、可升级