嵌入式系统课程设计教学大纲

《嵌入式系统课程设计》教学大纲

一、课程概述

1. 课程研究对象和研究内容

随着微电子、软件技术的不断发展，随着计算机应用的不断深化、扩展，继互联网技术之后，嵌入式计算机系统应用技术成为新的技术发展的热点，它的发展，必将引发计算机等相关学科的教学模式的改革，在此背景下，本院从08年上学期起，就开始了《嵌入式系统》这门课程的理论教学和实验教学。

嵌入式应用技术是一门典型的跨学科，跨专业的综合型应用课程，作为一门技术含量很高的应用开发技术课程，除了必要的理论教学和实验教学之外，还应当依据现有条件和创造条件，开出《嵌入式系统课程设计》实训课程，以便强化学生对这门课程的理解，以及训练学生掌握必要的基本开发软、硬件工具。为今后的毕业设计、工作建立必要的基础。

课程总学时18学时、总学分3学分。先修课程包括、《接口技术》、《单片机》《嵌入式操作系统》，《嵌入式系统技术基础》等。

2. 课程在整个课程体系中的地位

嵌入式系统课程设计是单片机、嵌入式系统、实时操作系统、软件工程及程序设计课程的后续实验课，它对于巩固学生学习关于计算机系统组成、计算机系统应用方面的知识，加强学生的实际动手能力和提高学生综合素质十分必要。

二、课程目标

1．通过课程设计，使学生能够综合运用所学嵌入式系统课程和其他先修课程的理论和实际知识，掌握嵌入式计算机系统设计的一般规律，树立正确的设计思想，培养分析和解决实际问题的能力；

2．通过课程设计，使学生掌握硬件开发工具：如Protel、Protues等工具的基本使用方法。并对所设计的硬件系统有一个基本分析、评判能力。学会从实际功能的要求出发，合理选择单元电路，并考虑制作工艺、使用、维护、经济和安全等问题，培养计算机系统的硬件设计能力；

3．通过课程设计，基本会使用嵌入式软件开发工具，如ADS或GNU等，并对此类

嵌入式编译系统的特点有一个基本了解。

4．通过课程设计，理解常用的嵌入式操作系统，并且应当理解其特点，有条件的情况下，针对某种操作系统如ＵＣOＳ能够进行源代码剖析，并能够进行移植。

5．通过课程设计，在有条件的情况下，学习运用各种软件编程规范、硬件标准规范、各种手册查阅有关技术资料等，达到进一步培养系统设计的基本技能。

三、课程内容和要求

这门学科的知识与技能要求分为知道、理解、掌握、学会四个层次。这四个层次的一般涵义表述如下：

知道———是指对这门学科和教学现象的认知。

理解———是指对这门学科涉及到的概念、原理、策略与技术的说明和解释，能提示所涉及到的教学现象演变过程的特征、形成原因以及教学要素之间的相互关系。

掌握———是指运用已理解的教学概念和原理说明、解释、类推同类教学事件和现象。

学会———是指能模仿或在教师指导下独立地完成某些教学知识和技能的操作任务，或能识别操作中的一般差错。

教学内容和要求表中的“√”号表示教学知识和技能的教学要求层次。

本标准中打“*”号的内容可作为自学，教师可根据实际情况确定要求或不布置要求。

嵌入式系统所涉及的知识面、应用面非常广泛，依据课程所教授的内容，课程设计也应当包含以下三方面的内容：嵌入式系统硬件设计、嵌入式软件开发技术和嵌入式操作系统。课程设计题目可以由指导教师拟定，学生在指导教师的辅导下完成课程设计，也可以根据实际设备条件或者实验室条件，教师与学生共同拟定设计题目，学生在指导教师的辅导下完成课程设计。

作为一项工程性特点很强的应用开发技术，嵌入式系统课程设计应当包含硬件设计和软件设计两个部分，。但嵌入式系统的设计具有硬件组成的标准化，软件实现的多样化的特点，硬件组成的标准化降低了硬件设计的难度，而用软件实现满足特定应用的专用计算机的终功能。因此，设计难度最大的，设计工作量最大的部分在软件设计部分，实践中也证明了这一点。因此，硬件设计技术的掌握，希望在学生的前导课程中，如《单片机》、《单片机课程设计》中解决，嵌入式系统的课程设计的侧重点应当放在学生软件开发技术的训练上。这是本课程的设置核心。为此，设置以下题目《基于ARM的嵌入式实验开发系统》，该系统

应当包括以下内容：

1．嵌入式系统基本技术

该部分应当包含两个部分：

1）ARM微处理器体系结构与ARM汇编语言程序设计

进一步加强学生对ARM体系结构及指令系统的理解，体会ARM汇编语言程序设计的主要技巧和特点，以其提升学生嵌入式系统软件的开发水平。

2）ARM引导程序的分析设计

引导程序是ARM加电后进行系统软硬件环境初始化的一段系统起始代码，通常由汇编语言编制，学生应当仔细分析该引导代码，并在此基础上修改它，以适合被课程设计的需要。

2. 嵌入式软件开发两部分

该部分也应当包括两部分：

1)系统管理软件的开发，可以自己编制系统管理软件，也可以采用UCOS操作系统或者LINUX操作系统，并做好移植开发。

2)应用软件开发，根据具体的系统组成和功能要求，开发应用软件。

3．外围接口电路的开发

这一部分应当包括各种外部实验驱动版等，有如下基本内容：

1）4×4键盘

2）2×16 LCD

3）8位数码管显示器

4）A/D、D/A电路

5）PWM电机调速电路

6）流水灯电路

如下扩展内容，可选择

1）USRT

2）USB

3）PS/2

4）TCP/IP协议栈

另外，推荐以下课程设计题目

1）生产—消费者问题（嵌入式多线程程序设计）

2）心率监测系统（嵌入式网络程序设计）

3）工业实时网络控制器（外部通信接口系统设计）

4）门禁网络系统设计

四、课程实施

1．课时安排与教学建议

依据具体情况，安排36个学时时间，教师指导具体课时安排如下：

2．教学组织形式与教学方法要求

(1)课程设计是在教师指导下进行的，为了更好地达到培养设计能力的要求，提倡独立思考、严肃认真、精益求精的学习精神，反对照抄照搬和容忍错误的态度。

(2)设计过程中，需要综合考虑多种因素，采取多种办法进行分析、比较和选择，来确定设计方案、要边设计、边修改、边测试验证、反复修改以完善嵌入式系统设计是正常的，必须耐心、认真地对待。

(3)广泛的阅读资料，分析资料是学习和提高设计质量的重要保证，要根据具体条件和要求，鼓励学生大胆创新。

(4)在软件设计中，应学习正确运用标准和规范，培养学生软件设计的标准化、规范化意识。

(5)要注意掌握设计进度，每一阶段的设计都要认真检查，避免出现重大错误，影响下一阶段设计。

五、教材选用