《嵌入式系统》教学大纲

1、嵌入式系统教学大纲一、教学目的和教学任务本课程的主要任务是学习嵌入式系统的基本原理和设计方法。课程内容包括嵌入式系统概述、嵌入式处理核心、嵌入式硬件平台、嵌入式硬件I/O、嵌入式软件开发基础、嵌入式系统级软件设计、嵌入式应用软件设计和嵌入式创新综合应用等。通过本课程的学习，应使学生掌握嵌入式体系结构、嵌入式操作系统、软硬件协同设计等知识，具备能够针对具体嵌入式应用需求进行硬件选型及集成设计、系统软件移植和优化、应用程序独立开发等技能，为今后嵌入式系统综合设计打下坚实基础。本课程具有面向应用定制等特点，因此在大部分课程内容统一的基础上，允许有一部分的教学个性化差异。实际教学内容和顺序以实际需求和

2、实施为准。二、教学内容结构与模块模块单元知识点技能点讲授学时嵌入式系统概述嵌入式系统基本知识嵌入式系统基本概念，嵌入式系统发展趋势探索具体应用如何映射到嵌入式系统功能模块1嵌入式系统应用领域嵌入式系统构成要素，嵌入式系统应用领域对嵌入式系统如何感知物理设备、控制外部世界的原理、方法、技术产生浓厚兴趣1嵌入式处理核心基于ARM架构的嵌入式微处理器嵌入式系统处理核心分类，ARM架构功能特点，基于ARM汇编了解嵌入式处理器的分类，了解业界主要生产嵌入式处理器的厂家及其产品序列，熟悉ARM指令体系的特点，理解ARM的函数调用和返回的方式、为嵌入式操作系统做好准备1基于IA架构的嵌入式微处理器Atom

3、应用背景与简介，低功耗特性，Bay Trail新功能，解决方案应用案例介绍Intel Atom处理器、对ARM处理器内容起到一个补充作用，使学生理解ARM并非移动嵌式领域处理器的唯一选择、有一个更加平衡的视角1基于TI的嵌入式微控制器MCU，单片机，TI-MCU架构与功能特点了解TI的CCS集成开发环境，用MSP430F5529芯片实现超低功耗的嵌入式开发1GPU处理器GPU基本概念，NVidia Fermi体系结构，CUDA编程，矢量加法应用案例掌握GPU编程能力1嵌入式SoCSoC，IP核，可重构，FPGA了解在FPGA平台上通过EDK工具构成SoC实例2嵌入式硬件平台嵌入式软硬件架构及嵌

4、入式软硬件协同设计方法嵌入式系统的软硬件框架，嵌入式系统的设计过程，嵌入式系统软硬件协同设计方法了解嵌入式系统的软硬件组成框架，嵌入式系统的设计过程，软硬件协同设计方法1嵌入式硬件实现与调试嵌入式硬件集成实现，嵌入式硬件调试工具和手段了解嵌入式核心、存储、屏幕、电源、键盘等各组成部分选型和接口电路识别，学会使用若干种硬件调试工具和方法1嵌入式硬件I/OCPU接口总线与存储器介绍嵌入式CPU接口总线，嵌入式存储器了解嵌入式CPU接口总线工作方式、存储器接口特点、接口方法1嵌入式基本及其它常用I/O接口嵌入式基本I/O接口，嵌入式其它常用接口了解常用、典型的嵌入式I/O接口及设备特点、接口方法、使

5、用方法1嵌入式软件开发基础开发环境构建嵌入式软件开发过程及特点，交叉开发环境构建中的仿真技术，嵌入式Linux交叉开发环境构建方法了解嵌入式软件开发特点，掌握构建交叉开发环境的三个关键环节（交叉编译环境、主从机通信环境、交叉调试环境）1嵌入式编程技术嵌入式编程基本概念，嵌入式汇编编程技术，嵌入式高级编程技术，高级语言与汇编语言混合编程技术掌握汇编编程基础知识、函数可重入概念、中断处理过程和开发工程管理，熟悉嵌入式汇编程序结构，熟练编写汇编程序，熟练编写可重入函数和中断处理函数，掌握C程序调用汇编程序、汇编程序调用C程序、内联汇编程序的编写技巧2嵌入式调试技术软件调试原理，嵌入式系统调试，GDB

6、 Server任务级调试，KGDB系统级调试掌握嵌入式系统调试的三个层次（上电初始化调试、系统内核调试及应用程序调试的技术原理及方法）2BootLoaderBootLoader基础知识，BootLoader典型结构，BootLoader基本设计掌握BootLoader的硬件环境、安装地址、相关设备与基址、启动过程、操作模式、通信设备与协议等基本概念，掌握BootLoader的分2阶段设计的典型结构，通过UBoot等分析了解BootLoader的基本设计2嵌入式系统级软件设计嵌入式Linux操作系统内核嵌入式Linux内存管理，嵌入式Linux进程管理，嵌入式Linux模块管理，嵌入式Linux

7、中断管理，嵌入式Linux系统调用了解嵌入式Linux内核机制，掌握嵌入式操作系统内核使用和优化方法1嵌入式实时操作系统RTOS嵌入式实时操作系统概况， 嵌入式实时操作系统特点,嵌入式实时操作系统功能熟悉嵌入式实时操作系统的发展历程，掌握其实时性、可靠性的构成原理及方法2嵌入式文件系统嵌入式文件系统概述,Flash特性,Flash文件系统构成原理，嵌入式Linux根文件系统熟悉嵌入式文件系统的特点、分类，了解Flash器件特性，掌握嵌入式Linux根文件系统构造原理及方法2嵌入式驱动程序外部设计的理解与定位，应用程序通过操作系统操纵外部设备的方式，Linux设备驱动程序框架，Linux设备驱动

8、程序具体实现过程具有开发Linux字符设备、块设备、网络设备的驱动程序的能力，具有使用中断进行设备操作的能力2嵌入式应用软件设计嵌入式数据库嵌入式数据库概述，主流嵌入式数据库，嵌入式数据库典型体系结构，嵌入式数据库关键技术，嵌入式数据库基本设计，嵌入式数据库应用设计掌握嵌入式数据库的特点和分类，了解主流嵌入式数据库及其特点，掌握嵌入式数据库的典型体系结构及各部件功能，掌握嵌入式数据库关键技术，掌握SQLite嵌入式数据库的基本设计，掌握基于SQLite数据库的应用程序设计2嵌入式GUI及应用嵌入式GUI分类、设计需求、设计原则，主流嵌入式GUI，嵌入式GUI典型体系结构，基于MiniGUI的应

9、用程序设计，基于Android的应用程序设计握嵌入式GUI的分类、设计需求、设计原则，了解主流嵌入式GUI及特点，掌握嵌入式GUI典型体系结构及各部件功能，掌握基于MiniGUI的应用程序设计，掌握基于Android的应用程序设计2嵌入式程序代码优化嵌入式程序代码优化基本概念，提高代码效率，减少代码尺寸，有效使用内存，降低代码能耗掌握嵌入式代码优化优化的概念和提高代码效率、减少代码尺寸、有效使用内存和降低代码能耗的原理，掌握C语言数据类型优化、循环结构优化等的提高代码效率方法，掌握合理安排变量顺序、使用Thumb指令等减少代码尺寸方法，掌握合理使用堆栈、防止内存泄漏等有效使用内存方法，理解程序

10、热点分析的原理，了解典型嵌入式程序热点和性能分析工具，掌握降低代码能耗方法1嵌入式测试技术嵌入式系统测试概述、嵌入式软件测试技术概述、嵌入式软件测试工具熟悉嵌入式系统测试的四个层次（真实环境测试、交叉测试、数字化模拟测试、形式化验证），重点掌握嵌入式软件测试技术原理及方法1嵌入式创新综合应用题目任选综合前面课程重点、难点，嵌入式系统设计实践过程。 HYPERLINK javascript:deleteCharacterKnowledge(1244483,软件工程的生命周期); o 删除此知识点 学生根据特殊应用需要，设计一个相对比较完整的嵌入式系统 HYPERLINK javascript:d

11、eleteCharacterSkillPoint(380033,大型程序的设计与开发方法); o 删除此技能点 HYPERLINK javascript:deleteCharacterSkillPoint(380033,大型程序的设计与开发方法); o 删除此技能点 0三、实验大纲序号章节单元知识点讲授学时实验1嵌入式系统概述嵌入式开发团队建立自我介绍，破冰游戏1实验2嵌入式处理核心实验平台及环境初探基于AI架构的平台，基于TI的平台，基于ARM的平台1实验3嵌入式硬件平台嵌入式系统环境构建虚拟机环境搭建，Linux安装，开发包安装，串口配置等1实验4嵌入式软件开发基础嵌入式开发环境构建宿主机

12、目标机模式，交叉编译，TFTP使用1实验5嵌入式软件编程高级语言编程，汇编语言编程，高级与汇编混合编程1实验6嵌入式软件调试gdbserver远程调试，KGDB调试1实验7BootLoader开发与验证修改U-boot或vivi代码，编译，下载，烧写，运行1实验8嵌入式系统级软件设计嵌入式操作系统内核交叉编译内核并下载验证，增加自定义系统调用，增加动态内核模块，移植高版本Linux内核1实验9嵌入式实时操作系统RTOS增加一个系统调用，测试该系统调用是否添加成功1实验10嵌入式文件系统交叉编译Busybox，制作JFF2文件系统，制作NFS文件系统，制作两种以上根文件系统1实验11嵌入式驱动程序设计虚拟字符设备驱动验证，按键字符设备驱动验证，综合字符设备驱动设计，块设备驱动程序集成，块设