《嵌入式系统设计》课程教学大纲

1、 嵌入式系统设计Embedded System Design一、课程基本情况课程类别：专业任选课课程学分：3 学分课程总学时： 48学时，其中讲课： 32学时，实验（含上机）：16 学时，课外 0学时课程性质：选修开课学期：第6学期先修课程：模拟电子技术、数字电子技术、计算机基础、微机原理与接口技术、单片机原理与应用适用专业： 电子科学与技术教 材：周立功，ARM嵌入式系统基础教程（第2版），北京航天航空大学出版社，2008 开课单位：电子与信息工程学院电子科学与技术系二、课程性质、教学目标和任务该课程为专业选修课，主要面向电子、自动化、计算机等专业高年级学生，进一步提高复杂电子系统设计的能力

2、。主要任务是讲授嵌入式系统软硬件结构，嵌入式操作系统，嵌入式电子系统设计原理及方法，以及基于嵌入式操作系统的应用软件设计。主要内容包括：ARM微处理器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，系统的设计及分析方法。通过本课程的学习，使学生掌握嵌入式系统的概念、体系结构、系统组成及设计方法；掌握ARM的微处理器结构和指令系统以及嵌入式系统的分析与设计方法，了解嵌入式操作系统；掌握ARM系列嵌入式微控制器的硬件资源、指令系统，并以它为核心，能够进行实际系统的设计与分析。三、教学内容和要求第1章 绪论(2学时)1.1嵌入式系统（0.5学时）（1）了解嵌入式系统、定义、特点和未来； 重点

3、：嵌入式系统定义、特点难点：嵌入式系统定义1.2嵌入式处理器（0.5学时）（1）了解嵌入式处理器和嵌入式系统分类； 重点：嵌入式系统分类难点：嵌入式系统分类1.3嵌入式操作系统（1学时）（1）了解常见的嵌入式操作系统； （1）理解嵌入式操作系统基本概念； 重点：常见的嵌入式操作系统、嵌入式操作系统基本概念难点：嵌入式操作系统基本概念第2章 ARM的体系结构(4学时)2.1 ARM简介（0.5学时）（1）了解RISC结构特性和常用ARM处理器系列； 重点： RISC结构特性难点： RISC结构特性2.2 ARM7TDMI（0.5学时）（1）了解存储器的字与半字和流水线结构； 重点： 存储器的字与

4、半字和流水线结构难点： 存储器的字与半字和流水线结构2.3 ARM的模块、内核和功能框图（0.5学时）（1）了解ARM的模块、内核和功能框图； 重点： ARM的模块、内核和功能框图难点： ARM的模块、内核和功能框图2.4 ARM处理器状态和处理器模式（0.5学时）（1）了解ARM处理器状态和处理器模式重点： ARM处理器状态和处理器模式难点： ARM处理器状态和处理器模式2.5 ARM内部寄存器（1学时）（1）了解各种模式下可访问的寄存器； （2）理解各寄存器的含义和作用；重点：通用寄存器和状态寄存器的含义和作用难点：通用寄存器和状态寄存器的含义和作用2.6 ARM体系的异常、中断及其向量表

5、（0.5学时）（1）理解ARM体系的异常模块、处理过程； 重点： ARM体系的异常模块、处理过程难点： ARM体系的异常模块、处理过程2.7 ARM的存储系统（0.5学时）（1）理解ARM体系的地址空间、存储格式和存储器访问； 重点： ARM体系的地址空间、存储格式和存储器访问难点： ARM体系的地址空间、存储格式和存储器访问第3章 ARM7TDMI指令系统(2学时)3.1 ARM处理器寻址方式（0.5学时）（1）了解ARM处理器的寻址方式； 重点： ARM处理器的寻址方式难点： ARM处理器的寻址方式3.2指令集介绍（1.5学时）（1）了解ARM7TDMI指令系统，包括ARM指令集和Thum

6、b指令集； 重点： ARM指令集和Thumb指令集难点： ARM指令集和Thumb指令集第4章 LPC2000系列ARM硬件结构(10学时)4.1 LPC2000系列ARM简介（0.5学时）（1）了解LPC2000系列ARM芯片型号、特性、结构； 重点： LPC2000系列ARM芯片型号、特性、结构难点： LPC2000系列ARM芯片型号、特性、结构4.2 引脚描述（0.5学时）（1）理解芯片引脚定义和功能作用； 重点： 芯片引脚定义和功能作用难点： 理解芯片引脚定义，并能根据定义进行电路连接4.3 存储器寻址（1学时）（1）了解片内片外存储器配置； （2）理解存储器映射与重映射，以及系统启动

7、代码等概念； 重点：存储器映射与重映射难点：理解存储器映射与重映射4.4系统控制模块（2学时）（1）理解系统控制模块中时钟系统、复位、唤醒定时器、锁相环PLL、VPB分频器、功率控制等系统的结构和工作原理； （2）掌握时钟PLL和VPB设置流程重点：系统控制模块中各部件结构和工作原理难点：系统控制模块中各部件结构和工作原理的理解和初始化设置4.5引脚连接模块（1学时）（1）掌握引脚功能设置； 重点：引脚功能选择寄存器难点：引脚功能选择寄存器设置4.6 GPIO（1学时）（1）掌握GPIO控制寄存器组的设置； 重点： GPIO控制寄存器组定义和设置难点： GPIO控制寄存器组定义和设置4.7向量

8、中断控制器（4学时）（1）理解向量中断控制器特性、中断分类、中断源概念、中断系统结构、中断响应过程； （2）掌握VIC寄存器定义及应用，掌握FIQ、IRQ和非向量IRQ中断的设置和应用编程；重点： 向量中断的各种概念，有关寄存器的定义、设置和应用编程难点：向量中断的各种概念，有关寄存器的定义、设置和应用编程第5章 硬件电路与接口技术(2学时)5.1最小系统（2学时）（1）掌握嵌入式处理器的最小系统电路； 重点：最小电路中电源、时钟、复位、调试接口设计难点：最小电路中电源、时钟、复位、调试接口设计第6章 uC/OS程序设计基础(10学时)6.1任务设计（0.5学时）（1）了解任务的分类，任务的划

9、分，任务的优先级安排； 重点： 任务的分类，任务的划分，任务的优先级安排难点： 任务的分类，任务的划分，任务的优先级安排6.2系统函数的使用概述（1学时）（1）理解系统函数使用的基本原则，系统函数的分类； 重点：系统函数使用的三个基本原则和各系统函数的功能难点：系统函数使用的三个基本原则和各系统函数的功能6.3系统函数的使用场合（0.5学时）（1）理解系统函数的使用场合和使用目的； 重点：系统函数的使用场合和使用目的难点：系统函数的使用场合和使用目的6.4时间管理函数（1学时）（1）理解时间管理函数的功能和意义； （2）掌握时间管理函数的使用； 重点：系统延时函数、获取时间函数、设置系统时间函

10、数难点：系统延时函数、获取时间函数、设置系统时间函数6.5系统管理（0.5学时）（1）理解系统管理的原则； 重点： 进入然后退出临界区，禁止然后允许调度难点：进入然后退出临界区6.6 事件的一般使用规则（0.5学时）（1）掌握相似性、先创建后使用、配对使用、在中断服务程序中使用的一般规则； 重点：事件的使用规则难点：事件的使用规则6.7互斥信号量（1学时）（1）理解互斥信号量的定义、特点； （2）掌握互斥信号量函数的使用； 重点： 互斥信号量的定义、特点，互斥信号量函数难点： 互斥信号量函数的使用6.8事件标志组（1学时）（1）理解事件标志组概念、函数功能； （1）掌握事件标志组函数的使用；

11、重点： 事件标志组概念、函数使用难点： 事件标志组函数的使用6.9信号量（1学时）（1）理解信号量概念、作用、使用； 重点： 信号量概念、作用、使用难点： 信号量的使用6.10消息邮箱（1学时）（1）理解消息邮箱的概念、状态、工作方式和函数的功能； （2）掌握消息邮箱的使用； 重点： 消息邮箱的概念、状态、工作方式和函数的功能难点： 消息邮箱的使用6.11消息队列（1学时）（1）理解消息队列的概念、状态、工作方式和函数功能； （1）掌握消息队列的使用； 重点： 消息队列的概念、状态、工作方式和函数的功能难点： 消息队列的使用6.12动态内存管理（1学时）（1）了解动态内存管理原则； （1）掌握

12、动态内存管理函数及其使用； 重点： 动态内存管理函数及其使用难点： 动态内存管理函数及其使用第7章 电脑自动打铃器设计与实现(2学时)7.1设计要求（0.5学时）（1）了解设计要求； 重点： 设计要求难点： 无7.2硬件设计（0.5学时）（1）了解硬件设计电路； 重点： 硬件设计电路难点： 硬件设计电路7.1任务设计（1学时）（1）了解任务的划分、任务的优先级设计、任务的数据结构设计、任务间的同步与互斥设计、任务间的信息传递设计； 重点： 任务的划分、任务的优先级设计、任务的数据结构设计、任务间的同步与互斥设计、任务间的信息传递设计难点： 任务的功能与相互关系设计四、课程考核（1）作业等：作业： 5 次，课程论文： 0 篇；（2）考核方