《嵌入式系统及应用》教学大纲

课程编号： 06083017 适用专业：计算机科学与技术 学时数：40+16 学 分：2.5 开课学期：第7学期

先修课程：计算机操作系统、数据结构、计算机组成原理、高级语言程序设计 执笔者：罗蕾、桂盛霖 编写日期：2013

一、课程性质和目标

授课对象：本科 课程类别：专业核心课 教学目标：

本课程是计算机科学与技术专业的一门专业核心课程，属必修学科专业课。它的前续课程是计算机组成原理、数据结构、计算机操作系统、高级语言程序设计等，为学生进一步学习和实践嵌入式系统相关知识打下基础。

课程目标：本课程将理论与实践结合起来，以嵌入式硬件的核心嵌入式微处理器及嵌入式软件的核心嵌入式实时操作系统为重点，以应用为目的，从硬件、软件、系统开发过程、环境、工具及方法等方面，对嵌入式系统进行系统性的讲解，能够让学生系统性地掌握嵌入式系统的原理，具备基本的嵌入式系统软件开发能力。配合实验课程的实践活动，加深学生对理论知识的理解和掌握，并具备实际开发的能力和经验。

二、课程内容安排和要求

（一）教学内容、要求及教学方法

本课程共56学时，其中：课堂讲授40学时，上机16学时。 第1章 嵌入式系统导论 （4学时，多媒体课件结合板书面授）

1.主要内容：

嵌入式系统基本概念及特点，嵌入式系统分类，嵌入式系统发展历程，嵌入式系统的应用领域及嵌入式系统的发展趋势

2.应达到的要求：

了解：嵌入式系统的发展历程、应用领域，以及发展趋势。 理解：嵌入式系统的分类、嵌入式系统组成

掌握：嵌入式系统的相关基本概念及特点、嵌入式系统的软件分类； 第2章 嵌入式硬件系统 （14学时，多媒体课件结合板书面授）

1.主要内容：

嵌入式硬件的组成、特点、与通用处理器的异同；嵌入式微处理器的分类，主流的嵌入式微处理器（ARM/MIPS/PPC/SH等），嵌入式微处理器的发展；总线：片内总线，片外并行总线，片外串行总线；存储系统：组成、主存、外存、典型电子盘；ARM处理器介绍：体系结构、编程模式、指令集、异常处理、ARM V4T架构的指令体系（数据处理指令、加载存储指令、分支指令、状态寄存器访问指令、协处理器指令、异常处理指令）、Thumb指令集、ARM汇编语言程序设计（ARM程序的框架结构、C语言程序对汇编程序的调用、ARM与C语言混合程序设计）

2.应达到的要求：

本章是全课重点之一，要求通过本章学习，建立起嵌入式硬件系统的概念。

了解：嵌入式硬件的组成、特点、与通用处理器的异同；嵌入式微处理器的分类，主流的嵌入式微处理器，嵌入式微处理器的发展，ARM V5,V6及Thumb指令集与V4T版本指令集的差异；

理解：片外串行总线，存储系统组成及电子盘，ARM指令集；

掌握：ARM处理器体系结构、编程模式、异常处理机制；掌握片内总线AMBA、并行总线PCI、NandFlash与NorFlash的特点；让学生掌握用ARM汇编语言进行程序设计，C语言程序设计，以及用ARM汇编和C语言进行混合程序设计。 第3章 嵌入式软件系统 （2学时，多媒体课件结合板书面授）

1.主要内容：

嵌入式软件系统的特点、分类及体系结构，嵌入式软件系统的运行流程，嵌入式操作系统的定义、分类、体系结构，嵌入式操作系统与通用操作系统的差别

2.应达到的要求：

了解：嵌入式软件的分类、发展演变；

理解：嵌入式软件系统的体系结构、特点、与通用软件的区别、嵌入式操作系统的体系结构；

掌握：嵌入式软件系统的运行流程、嵌入式操作系统与通用操作系统的差别；

第4章 时间管理 （2学时，多媒体课件结合板书面授）

1.主要内容：

嵌入式内核时间管理的硬件基础，时钟种类、嵌入式内核时间管理的原理及相关功能调用。

2.应达到的要求：

了解：嵌入式内核时间管理的硬件基础

掌握：嵌入式内核时间管理的原理及相关功能的使用方法。 第5章 任务管理与调度 （6学时，多媒体课件结合板书面授）

1.主要内容：

任务的基本概念、任务的组成部分、特点，任务的状态及其迁移；任务的优先级，嵌入式实时内核的典型调度策略及算法、优先级位图；优先级反转及其解决策略：优先级继承/优先级天花板；实时内核任务管理的主要功能、提供的系统调用。

2.应达到的要求：

本章是全课重点之一，要求通过本章学习，掌握嵌入式内核的任务管理。 了解：实时调度分类，其他调度算法的主要内容 理解：嵌入式实时内核的典型调度策略及算法

掌握：任务的基本概念、任务的组成部分、特点、任务的状态及其迁移、任务的优先级，任务管理主要功能；优先级位图及其编程实现方法；优先级反转的基本原理、优先级继承与优先级天花板策略的区别、优缺点；任务管理功能的使用；。 第6章 中断管理 （2学时，多媒体课件结合板书面授）

1.主要内容：

中断的分类，嵌入式实时内核的中断管理机制，典型中断处理过程及注意事项、中断相关时间指标，中断与时间管理联系及相关功能调用。

2.应达到的要求：

本章是全课重点之一，要求通过本章学习，掌握中断机制。 了解：中断相关时间指标

理解：中断的分类、典型中断处理过程及注意事项 掌握：嵌入式实时内核的中断管理机制。

第7章 同步、互斥与通信 （5学时，多媒体课件结合板书面授）