嵌入式系统设计课程教学大纲

PAGEPAGE7《嵌入式系统设计》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称嵌入式系统设计课程编号01130023课程性质选修课课程类别专业选修课程开课单位测控教研室授课学期第7学期学分/学时2/32课内学时32理论授课24上机学时8课内实践0实验学时0课外学时32适用专业测控技术与仪器是否双语否先修课程模拟电子技术、数字电子技术、C语言程序设计后续课程二、课程简介《嵌入式系统设计》是测控技术与仪器本科专业的专业选修课程，为理论性、实践性较强的一门课程。本课程任务是以ARM9为例，介绍其内部结构、工作运力、软件、硬件的设计方法及接口技术应用，使学生掌握嵌入式系统设计和开发的基本技能。三、课程目标及对毕业要求指标点的支撑（一）课程目标课程目标1：知识目标能够理解嵌入式系统相关基本概念；掌握系统的架构、工作原理、指令系统。课程目标2：能力目标能够熟练使用嵌入式开发环境；能够具体问题具体分析，利用批判思维，设计符合编码规范、易于维护的综合应用程序；能够运用所学指令和系统设计等基本理论，分析工程问题。课程目标3：素质目标能够研究工程问题的综合特征，果断判断；能够联系专业实际设计满足特定需求的测控模块、系统或仪器；体现积极进取、勇于创新的时代精神和服务社会的意识。（二）课程目标对毕业要求指标点的支撑课程目标支撑毕业要求指标点毕业要求课程目标11.2掌握解决测控系统工程领域问题所需的工程基础知识，具备应用基本理论分析工程问题的能力。1-工程知识课程目标21.2掌握解决测控系统工程领域问题所需的工程基础知识，具备应用基本理论分析工程问题的能力；5.1能够合理选择与使用解决复杂测控系统工程问题所需的多种仪器设备、信息资源、现代工程工具和信息技术工具。1-工程知识5-使用现代工具课程目标33.3能够设计满足特定需求的测控模块、系统或仪器，并体现创新意识。3-设计/开发解决方案四、课程基本教学内容及对课程目标的支撑（一）课程基本教学内容第一单元嵌入式系统概述（学时数：2学时）1.课程主要内容了解嵌入式系统概念；理解嵌入式系统的软、硬件特征。2.重点和难点重点：嵌入式系统的软、硬件特征。难点：嵌入式系统的软、硬件特征。3.教学方法课堂讲授、巡回指导、随堂测验。4.学生学习预期成果能够理解嵌入式系统的概念及软硬件特征。5.支撑课程目标课程目标1。第二单元ARM微处理器的概述与编程模型（学时数：2学时）1.课程主要内容了解ARM微处理器的体系结构；理解数据的存储器格式。2.重点和难点重点：数据的存储器格式。难点：数据的存储器格式。3.教学方法课堂讲授、巡回指导、随堂测验。4.学生学习预期成果能够了解嵌入式系统体系结构；理解数据的存储器格式。5.支撑课程目标课程目标1。第三单元ARM9指令系统（学时数：4学时）1.课程主要内容理解汇编语言源程序基本知识；掌握编写汇编语言源程序的基本方法。2.重点和难点重点：汇编语言源程序基本知识；编写汇编语言源程序的基本方法。难点：编写汇编语言源程序的基本方法。3.教学方法课堂讲授、巡回指导、案例分析、随堂测验。4.学生学习预期成果能够理解汇编语言源程序的基本知识和编写方法；能够进行简单程序的编写。5.支撑课程目标课程目标1、课程目标2。第四单元ARM嵌入式设计基础（学时数：4学时）1.课程主要内容理解ARM伪指令；理解汇编语言的语句格式；理解汇编语言与C/C++的混合编程方法。2.重点和难点重点：ARM伪指令；汇编语言的语句格式。难点：汇编语言与C/C++的混合编程方法。3.教学方法课堂讲授、巡回指导、案例分析、随堂测验。4.学生学习预期成果能够理解ARM伪指令及汇编语言的语句格式；能够进行简单程序的编写。5.支撑课程目标课程目标1、课程目标2、课程目标3。第五单元嵌入式内部可编程模块（学时数：4学时）1.课程主要内容理解嵌入式内部部分模块的结构；理解控制寄存器的位定义；掌握各控制寄存器设置方式。2.重点和难点重点：控制寄存器的位定义；各控制寄存器设置方式。难点：各控制寄存器设置方式。3.教学方法课堂讲授、巡回指导、案例分析、随堂测验。4.学生学习预期成果能够理解嵌入式内部控制寄存器的位定义，并能够设置控制寄存器；能够进行简单程序的编写。5.支撑课程目标课程目标1、课程目标2、课程目标3。第六单元嵌入式接口技术应用（学时数：2学时）1.课程主要内容理解嵌入外部接口的结构；理解控制寄存器的位定义；掌握各控制寄存器设置方式。2.重点和难点重点：控制寄存器的位定义；各控制寄存器设置方式。难点：各控制寄存器设置方式。3.教学方法课堂讲授、巡回指导、案例分析、随堂测验。4.学生学习预期成果能够理解嵌入式外部接口控制寄存器的位定义，并能够设置控制寄存器；能够进行简单程序的编写。5.支撑课程目标课程目标1、课程目标2、课程目标3。第七单元嵌入式软件开发环境（学时数：14学时）1.课程主要内容掌握ADS1.2集成开发环境；了解Linux的软件开发环境。2.重点和难点重点：ADS1.2集成开发环境的使用。难点：ADS1.2集成开发环境的使用。3.教学方法课堂讲授、巡回指导、案例分析、随堂测验、实验。4.学生学习预期成果能够利用ADS1.2集成开发环境编写程序；能够利用嵌入式系统搭建测控模块。5.支撑课程目标课程目标1、课程目标2、课程目标3。（二）课程基本教学内容对课程目标的支撑课程教学内容教学方法支撑的课程目标学时安排课内课外学时比例第一单元嵌入式系统概述课堂讲授、巡回指导、随堂测验课程目标121:1第二单元ARM微处理器的概述与编程模型课堂讲授、巡回指导、随堂测验课程目标121:1第三单元ARM9指令系统课堂讲授、巡回指导、案例分析、随堂测验课程目标1、241:1第四单元ARM嵌入式设计基础课堂讲授、巡回指导、案例分析、随堂测验课程目标1、2、341:1第五单元嵌入式内部可编程模块课堂讲授、巡回指导、案例分析、随堂测验课程目标1、2、341:1第六单元嵌入式接口技术应用课堂讲授、巡回指导、案例分析、随堂测验课程目标1、2、321:1第七单元嵌入式软件开发环境课堂讲授、巡回指导、案例分析、随堂测验、实验课程目标1、2、3141:1合计321:1五、课程考核及对课程目标的支撑（一）课程考核课程成绩构成（百分制）课程成绩构成比例考核环节目标分值考核/评价细则平时成绩20%课后作业50共计安排5次作业，分析计算题为主，主要考核各重点章节知识点。目标分值=0.5×作业平均值。随堂测验30课堂根据需要随时安排测验，客观题为主，主要考核基础知识，每次答题时间控制在15分钟之内。目标分值=0.3×测验平均值出勤和综合表现20按出勤、听课状态、回答问题积极程度、使用手机做与学习无关事情的次数等课堂表现酌情加减分，最终以满分20分折算。实践成绩20%上机实验100安排4次实验，需提交实验报告，根据数据和报告内容的准确性、详实度按比例折算，满分20分。期末测验60%知识401.考核范围：所有教学内容2.测验题型：客观题（选择、判断、填空）；主观题（读程序写结果或完善程序、程序设计）3.评价细则：客观题占约40分，主观题约占60分。能力40综合应用20（二）课程考核对课程目标的支撑教学内容考核内容考核方式支撑的课程目标第一单元嵌入式系统概述1-1嵌入式系统定义1-2嵌入式系统的组成1-3嵌入式系统的应用1-4传感器的地位和作用1-5传感器的发展趋势随堂测验课后作业期末测验课程目标1第二单元ARM微处理器的概述与编程模型2-1ARM微处理器概述2-2ARM微处理器结构2-3ARM微处理器的工作状态2-4ARM体系结构的存储器格式2-5处理器模式2-6寄存器组织2-7异常随堂测验课后作业期末测验课程目标1第三单元ARM9指令系统3-1ARM处理器的寻址方式3-2ARM指令集3-3Thumb指令集随堂测验课后作业期末测验课程目标1、2第四单元ARM嵌入式设计基础4-1伪指令4-2汇编语言的语句格式4-3汇编程序应用4-4汇编语言与C/C++的混合编程随堂测验课后作业期末测验课程目标1、2、3第五单元嵌入式内部可编程模块5-1存储控制模块5-2GPIO5-3中断系统5-4定时部件5-5UART5-6ADC及触摸屏接口随堂测验课后作业期末测验课程目标1、2、3第六单元嵌入式接口技术应用6-1LCD显示器接口6-2I2C总线6-3I2S总线6-4AC97控制器随堂测验课后作业期末测验课程目标1、2、3第七单元嵌入式软件开发环境7-1ADS1.2集成开发环境7-2嵌入式Linux的交叉编译环境安装随堂测验课后作业实验期末测验课程目标1、2、3六、使用教材、相关推荐书目及课程资源（一）使用教材孟祥莲主编：《嵌入式系统原理及应用教程（第2版）》，清华大学出版社，2017.3（二）相关推荐书目1.马忠梅主编：《ARM嵌入式处理器结构与应用基础（第2版）》，北京航空航天大学出版社，2007.3；2.谭会生主编：《ARM嵌入式系统原理及应用开发（第二版）》，西安电子科技大学出版