《嵌入式操作系统》课程教学大纲

嵌入式操作系统（EmbeddedOperatingSystem）课程基本信息课程编号：04021539课程总学时：32实验学时：8学时课程性质：选修课程属性:专业深化类开设学期：第6学期适用专业：电子信息工程对先修的要求：C语言编程基础、数据结构基础、计算机基础对后续的支撑：实践机会：学生可以通过实习、参加科技比赛等途径获取实践经验，进一步巩固和扩展嵌入式系统的应用能力。研究和开发：嵌入式系统技术在各个领域都有广泛的应用，学生可以通过参与研究开发项目，将所学知识应用到实践中，提高实际应用能力。一、课程的教学理念、性质、目标和任务嵌入式操作系统是电子信息工程专业的选修课，该课程主要培养学生具备嵌入式操作系统基础知识和具有用RTOS构建嵌入式系统的能力。主要讲述嵌入式系统中实时操作系统和其他技术，通过本课程的学习，学生掌握设计、开发和测试嵌入式系统所需的技术和方法；实践嵌入式系统项目开发基本流程；为嵌入式系统开发奠定良好的基础。本课程采用课堂讲授的方式进行教学，教学中采用课堂讨论和课堂提问等方式与学生进行交流互动，同时课堂上有一定量的实例练习，提高使用专用工具进行程序设计的能力，巩固和加深对理论课中知识的理解，提高对所学知识的综合运用能力。通过本课程的学习，使学生具有嵌入式操作系统的分析能力和初步设计能力。二、课程目标及对毕业要求指标点的支撑序号课程目标支撑毕业要求指标点毕业要求1较深入地了解嵌入式操作系统的组成及工作原理；具有较高的汇编语言源程序的阅读能力和一定的程序编写能力；掌握嵌入式操作系统的使用方法和移植方法。指标点2.122通过分组讨论、师生互动等，能够锻炼学生沟通交流能力，培养创新能力，具有嵌入式操作系统的分析能力。指标点9.29三、教学内容及进度安排（一）理论教学序号教学内容学生学习预期成果课内学时教学方式支撑课程目标1嵌入式系统概论使学生明确学习本课程的目的、意义、任务，掌握嵌入式系统的定义，了解其主要应用领域、研究范围及发展方向；了解掌握几种典型的嵌入式实时操作系统和嵌入式软实时操作系统的特色、优缺点和常见应用领域重点：嵌入式系统的基本组成和分类、发展趋势、相关研究领域。VxWorks、WindowsCE、EmbeddedLinux等嵌入式系统的特点与应用领域。难点：嵌入式系统体系结构；嵌入式操作系统选型方法了解嵌入式系统的发展历史和应用现状、嵌入式系统的定义、体系结构与基本特征和嵌入式系统的常见种类。2本部分推荐多媒体教学，进行理论讲授，应注意各种操作系统之间的区别与联系，对实时操作系统加以举例说明目标12嵌入式实时操作系统——UCOS-II嵌入式实时系统UCOS-II的基本概念及如何在其基础上进行应用程序开发重点：建立嵌入式操作系统UCOS-II上的任务、实现UCOS-II的任务间通信难点：信号量、互斥型信号量、事件标志组、内存管理、消息邮箱管理的API应用了解UCOS-II、实验环境的搭建。理解任务管理API应用、信号量管理API应用、互斥型信号量管理API应用，掌握事件标志组管理API应用、消息邮箱管理API应用和内存管理API应用。9本部分推荐多媒体教学，最好使用机房授课。理论讲授和实验相结合，对每个API函数的功能及参数可采用比较教学方式。目标1目标23Linux系统操作基础学掌握常见的linux操作系统的安装与定制；掌握嵌入式开发过程中常用的linux命令；熟练使用VI编辑器重点：linux操作系统的安装与定制、常用的linux命令的使用难点：linux操作系统的安装与定制、使用VI编辑器进行文件编辑了解linux系统的安装以及linux常用命令，掌握Linux系统中常见文件类型和常用目录，文件通配符用法和文件操作权限，应用实例示范常用命令的用法和参数选择，理解输入输出转向和管道功能，对嵌入式系统开发过程中常用的VI编辑器进行较详细的讲解。9本部分推荐多媒体教学，最好使用机房授课。理论讲授和实验相结合。目标1目标24嵌入式开发环境的搭建掌握建立嵌入式系统开发环境，熟悉嵌入式开发工程中使用的TFTP、Telnet和NFS服务，学会使用minicom终端重点：建立嵌入式系统开发环境、TFTP、Telnet和NFS服务、使用minicom终端难点：建立嵌入式系统开发环境、TFTP、Telnet和NFS服务理解并掌握如何建立嵌入式系统开发环境，首先学习与嵌入式系统开发相关的linux服务TFTP、NFS服务并如何配置，随后介绍配置linux里面的超级终端minicom，最后学习如何编译嵌入式Linux内核。6本部分推荐多媒体教学，最好使用机房授课。理论讲授和实验相结合。目标1目标25linux的C语言程序设计掌握使用GCC编译C语言程序；理解基本的makefile文件的编写语法；熟练掌握在linux系统里面使用C语言进行程序设计；掌握ARM汇编和C进行简单混合编程。重点：C语言程序设计、makefile文件的编写难点：ARM汇编和C进行简单混合编程规则。理解Linux系统下常用的C语言编译工具GCC，对GCC常用的参数进行了详细说明，并进行了举例；随后介绍C语言调试工具GDB，列举调试命令及其功能，并以实例说明GDB的用法；掌握介绍C语言项目管理工具make，说明makefile文件的编写语法，并以实例演示了make工具的使用。熟练掌握ARM汇编和C进行简单混合编程。。6通过课堂讲授与课堂讨论，引发学生对于新技术的理解应用应用。目标1目标2（二）实验教学序号实验名称学时实验教学内容学习要求支撑课程目标1UCOS-II任务间通信3UCOS-II模块间的仿真通信，①实验环境的搭建。②编程实现信号量、互斥型信号量、事件标志组、内存管理、消息邮箱管理。③熟悉各种通信方式API函数。④理解各种通信方式的实现机制。独立完成，保存实验结果目标1目标22Linux系统操作实验3熟悉linux程序设计，在计算机上面安装虚拟机，虚拟机里面定制安装linux操作系统；熟练使用常见的linux命令和VI编辑器。独立完成，保存实验结果目标1目标23ARM汇编语言程序设计2ARM汇编语言练习，使用GCC编译C语言程序，编写基础的makefile文件，学会使用ARM汇编和C语言进行基础的混合编程。独立完成，保存实验结果目标1目标2四、课程思政在嵌入式系统课程中，课程思政教育从以下几个方面展开：一、注重课程内容与国家发展战略的结合。在教授嵌入式系统的基础知识与技术的同时，将其与中国制造2025、工业4.0等国家发展战略相结合，引导学生了解我国产业升级和转型的大背景，从中意识到个人发展与社会发展的关系，激发学生的社会责任感和家国情怀。二、加强实践教学的思想教育功能。在课程实验、项目设计等环节中引入思想教育元素，如关注环保、遵纪守法、勤俭节约等方面，帮助学生从实践中感悟到社会公德、道德情操等思想教育要素。三、提高学生职业道德意识。将职业道德的内涵和培养方式渗透到嵌入式系统课程中，引导学生了解职业操守、工作道德、职业规范等方面。同时，帮助学生理解自己在这个行业中的作用和责任，激发他们的使命意识。四、促进师生互动，建立良好的教育关系。在嵌入式系统教学中，加强师生互动、同学间互助、团队协作等环节，建立师生之间相互尊重、相互理解、相互帮助的良好教育关系，帮助学生发展积极向上的人生态度和积极乐观的情感稳定性。通过以上措施，可以在嵌入式系统课程中有效开展思政教育，提升学生综合素质和职业能力，为未来的工作和社会责任做好充分准备。五、教材及参考资料1.选用教材：（1）理论课教材：嵌入式实时操作系统μC\OS-Ⅱ教程，程文娟编著，西安电子科大出版社，2017年，第2版，97875606440042.参考书：（1）嵌入式系统设计师教程（第2版）.崔西宁等.清华大学出版社，2019年（2）嵌入式实时操作系统μC/OS原理与实践，卢有亮编著，电子工业出版社，2014年（3）嵌入式操作系统风云录：历史演进与物联网未来.何小庆.机械工业出版社，2016年3.推荐网站（线上资源）：（1）中国慕课，/vemooc（2）技术论坛，/proteus/archive/2011/11/14/2248724.html（3）CSDN，/s?id=1646993060730654331&wfr=spider&for=pc六、教学条件学院配备有嵌入式系统实验室，有独立机房。本课程负责人新进年轻老师，常年工作在科研一线，对于专业当前研究热点及方向十分熟悉。教室及设备在数量和功能上满足教学需求，学校有良好的管理、维护和更新机制，方便教师进行教学。七、课程考核、考核方式及成绩评定序号课程目标（支撑毕业要求指标点）考核内容评价依据及成绩比例(%)成绩比例(%)作业实验讨论期末1目标1：（支撑毕业要求指标点2.1）嵌入式操作系统UCOS-II上的任务、实现UCOS-II的任务间通信，常用的linux命令的使用情况。1010040602目标2：（支撑毕业要求指标点9.2）嵌入式操作系统UCOS-II上的任务、实现UCOS-II的任务间通信，常用的linux命令讨论和创新想法。00103040合计10101070100（1）课堂讨论与评分标准课程目标考核内容评分标准90-100分80-89分70-79分60-69分<60分课程目标2（10%）考核学生课堂讨论参与情况。遵守课堂纪律，积极参与讨论，对农业大数据技术与创新应用领域有创新或独特见解。遵守课堂纪律，认真参与讨论，对农业大数据技术与创新应用领域有一定理解。遵守课堂纪律，上课状态一般，能回应讨论，对农业大数据技术与创新应用领域有一定理解。遵守课堂纪律，上课状态一般，能回应讨论，对农业大数据技术与创新应用领域理解不准确。遵守课堂纪律，但不能正常参与课堂讨论，不能回应讨论。（2）平时作业评分标准课程目标成绩优秀（90-100分）良好（80-89分）中等（70-79分）及格（60-69分）不及格（<60分）课程目标1（10%）按时上交，书写规范工整；能够灵活运用所学知识，对嵌入式系统有创新或独特见解。按时上交，书写工整；能够灵活运用所学知识，对嵌入式系统有创新或独特见解。按时上交，书写较工整；能够运用所学知识，对嵌入式系统有一定理解。按时上交，书写潦草；能够运用所学知识，对嵌入式系统有一定理解。不按时上交，书写潦草；对嵌入式系统理解不准确。（3）实验环节评分标准课程目标成绩优秀（90-100分）良好（80-89分）中等（70-79分）及格（60-69分）不及格（<60分）课程目标1（10%）完美解决实验问题，结题报告好，实验出勤及时较好解决实验问题，结题报告好，实验出勤及时较好解决实验问题，结题报告较好，实验出勤一般及时一般解决实验问题，结题报告一般，实验出勤一般及时未解决实验问题，结题报告较差，实验出勤及时（4）期末考查与评分标准课程目标考核内容评分标准90-100分80-89分70-79分60-69分<60分课程目标1（40%）主要考查对嵌入式系统的认识。论文检索与嵌入式系统相关，专业词汇翻译正确，语句通顺。论文检索与嵌入式系统相关，专业词汇翻译正确，语句较为通顺。论文检索与嵌入式系统相关，专业词汇翻译大部分正确，语句通顺。论文检索与嵌入式系统相关，专业词汇使用大部分正确，语句较为通顺。论文检索与嵌入式系统不相关，专业词汇使用不正确，语句不通顺。课程目标2（30%）主要考查相互协作，运用课