课程编号：

“嵌入式系统设计”课程教学大纲

Embeded System Design Course Outline

50学时     3学分

一、课程的性质、目的及任务

嵌入式系统设计是计算机科学与技术专业的一门专业基础课程。随着后PC时代的到来，以高速度、高可靠、低功耗为特征的嵌入式系统的应用日益广泛和深入，嵌入式系统设计在计算机科学与技术专业课程体系中的地位愈发重要。通过本课程的学习，掌握嵌入式系统的组成和基本原理、ARM体系结构特点、嵌入式系统设计的一般原理及方法、以及嵌入式操作系统的基本原理及应用等。

二、适用专业——计算机科学与技术

三、先修课程——计算机组成原理、微型计算机技术、汇编语言、C语言程序设计

四、课程的基本要求

通过本课程的学习，学生应能达到下列要求：

1.掌握嵌入式系统的概念、体系结构、系统组成及设计方法；

2.掌握ARM7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和嵌入式网络技术；

3.掌握以S3C44B0系列嵌入式微处理器的硬件资源、指令系统，并以它为核心，能够进行实际系统的设计与分析；

4.通过实例学习，重点掌握嵌入式系统的应用开发。

五、课程的教学内容

(一)课堂讲授的教学内容

0． 绪论

嵌入式系统开发基础（基本概念、组成结构、硬件组成、操作系统、应用软件开发、嵌入式系统开发流程）

1． ARM体系结构及汇编指令集

ARM技术概述；ARM处理模式和状态、ARM存储器组织、ARM异常中断；ARM寻址方式；ARM指令集、Thumb指令集、ARM汇编程序规范、ARM汇编程序特点

2． 基于ARM的嵌入式系统程序设计基础

ARM汇编语言程序设计、嵌入式C语言程序设计及技巧、C语言与汇编语言混合编程、基于ARM的软件开发环境

3． 基于ARM核微处理器S3C44B0X的扩展接口技术

S3C44B0X微处理器及其硬件开发平台、基于S3C44B0X的嵌入式系统体系结构；存储器扩展接口、UART异步串行接口、USB设备接口、通用I/O口应用、A/D和D/A接口应用。

4． 嵌入式操作系统及移植应用

嵌入式操作系统基本概念：进程、进程调度、进程间通信机制；开放源码的µC／OS-II及内核分析；µC／OS-II在ARM微处理器上的移植；基于µC／OS-II建立自己的RTOS

5． 嵌入式应用软件设计

嵌入式应用系统的层次结构特点、几种不同层面的应用开发方法；基于µC／OS-II的应用软件设计开发

6． 嵌入式应用开发实例

实例一：嵌入式机器人控制器设计；实例二：嵌入式工程机械智能监控器

(二) 课堂讨论的教学内容

下列内容可以安排讨论课：

1. 嵌入式系统的应用及发展趋势

2. 嵌入式系统设计的原理及方法

(三)实验的教学内容

1. 嵌入式系统开发环境                            4学时

2. S3C44B0X 功能及应用编程                       8学时

3．基于uC/OS-II的应用系统开发                   8学时

4．综合应用设计                                  4学时

共24学时

六、学时分配表

七、主要参考书

1．嵌入式系统设计与实例开发（第2版）  王田苗主编  清华大学出版社，2003.10

2．嵌入式系统开发与应用教程       田泽编著  北京航空航天大学出版社，2005.3

3．嵌入式系统原理与接口技术      贾智平 张瑞华主编  清华大学出版社，2005.7

4．嵌入式系统设计与开发实例详解    胥静编著 北京航空航天大学出版社，2005.1

八、评价方式（包括作业、测验、考试等）

    本课程的考核以期末考试为主，考试、作业及实验各占一定比例。 作业、课堂提问、实验等为平时成绩。

九、说明

(1)与其它课程的关系

嵌入式系统设计是一门以“计算机组成原理”、“汇编语言程序设计”、“微型计算机技术”、“C语言程序设计”、“操作系统”等课程为基础的综合性应用性较强的专业基础课程，在学习过程中，要运用许多上述课程的基本知识，例如处理器结构、指令系统、操作系统等。

(2)其他专业运用此大纲的意见

本大纲适用于计算机科学与技术的嵌入式系统课程。其它电气信息类专业应采用“嵌入式系统设计及应用技术”教学大纲。

                                                大纲制订者：赵建明

                                                大纲审订者：        教授

                                                大纲批准者：        教授

                                                 二○##年九月五日

“嵌入式系统设计” 实验大纲

嵌入式系统设计（实验课）是《嵌入式系统设计与实例开发》课程的一个重要环节。通过实验，学生可以对嵌入式系统的设计与开发过程有更深地体会。实验课共8次，每次3学时，实验内容结合课程内容，介绍一般的实验开发流程和软件硬件开发环境，并辅之以典型的嵌入式程序设计实例，使学生掌握基本的嵌入式软件开发技能。大量的具有实际应用背景的实验，更将理论与实践结合起来，使实验内容更加生动。

《嵌入式系统设计（实验课）》的实验内容分为三个层次，分别是：

1．基本知识部分，目的是让学生了解（认识）嵌入式软件和硬件的一般开发环境与流程；让学生熟悉（某一种）实验开发工具；掌握实验开发工具的操作方法及使用，熟悉软件编程环境，为更进一步实验做准备。

2．基础技能部分，目的是让同学掌握基本的嵌入式程序开发，可以根据实验指导书内容进行实验的调试，能读懂实验源程序。能根据《实验指导书》的内容对实验源码进行一定程度的修改，从而实验其他类似的功能。

3．综合应用部分：目的是让学生综合运用前面所学到的知识，按照指定题目或自行选择感兴趣的题目，自行设计开发嵌入式应用程序。

二、实验要求

第一层次的实验要求：

第一层次为认识性实验，要求熟悉软硬件开发环境，掌握基本的软件调试方法，为后面的实验打基础。要求可以熟练使用这些开发环境和各种开发软件。

第二层次的实验要求：

第二层次为基础技能性实验，要求扎扎实实掌握嵌入式平台的软件调试，理解嵌入式软件的程序特点和结构。这个部分每个实验有特定的实验目的要求，最后要求学生实现结果，并检查结果。4次实验占整个实验课程成绩的60％，每个实验占15％。

第三层次的实验要求：

第三层次为综合应用，相当于本课程的大作业。要求学生花较长时间准备，花较多时间完成。两个实验内容占实验成绩的40％，各为20％。要求学生实现结果，并对实验中技术点进行提问。

实验结果的检查，原则上每次实验结束后即检查。也可以在整个实验过程中进行，只要最后实验结束之前完成实验结果都可以。

在实验过程中，完成规定内容的学生可以对《嵌入式系统设计（实验指导书）》中提供的其他内容进行自由选做，并针对其中问题可与辅助助教进行讨论。助教在保证对本次实验内容辅导的前提下，可对这些选做内容进行辅导。

三、实验报告的提交

《嵌入式系统设计（实验课）》要求学生提交3次实验报告。其中第二层次实验内容提交2次，第三层次实验内容提交1次。

实验报告的基本格式如下：

实验报告

一、实验名称:

说明:本次实验的名称

二、实验目的:

说明:本次实验的主要目的,参考每次的实验指导书

三、实验环境:

说明:实验用到的硬件软件环境。

四、实验内容与步骤:

说明:实现实验目的而进行的实验内容，如果有步骤要求则简要列出步骤

五、实验报告:

说明:对本次实验的总结，

１．画出主函数的程序流程图，

２．重写主程序．自拟一个新的应用，参照本次实验的主程序，重新设计主程序并给出详尽注释。

３．其他，本次实验得到了什么？收获是什么？有些什么别的想法？

六、建议与意见:

说明:对于此次实验内容或在实验过程中有任何问题或建议，以及对于改善实验效果有什么建议，均可提出。

在书写实验报告的过程中，主要是帮助自己回顾和总结实验。重点放在第五部分，前四项可以十分简要地列写，第六项有则提出，无则不写。

第二篇：《嵌入式系统原理与实验》实验教学大纲

《嵌入式系统原理与实验》实验教学大纲

一、面向专业：电子信息工程、通信工程

二、实验总学时：9学时（根据教学进度情况，选择其中3个实验项目做。不独立开课，占总成绩30%）

三、实验中心（室）：电子信息工程实验教学中心

四、实验目的：

使学生掌握ARM嵌入式系统的基本原理及其项目设计的开发方法，了解各类ARM嵌入式芯片主要技术指标和性能。掌握嵌入式系统的程序设计和开发技术，掌握实时操作系统在ARM上的移值，让学生接触与掌握当今电子科技前沿的最新技术，进而有效培养学生的创新能力。

五、实验项目：

实验项目一

实验名称：嵌入式系统开发平台及ARM指令系统实验

实验目的：了解开发台平台提供的开发环境及其安装方法，学习如何使用ADS1.2或SDT250集成开发环进行ARM工程项目开发，掌握仿真和调试程序的基本手段和方法，以及如何将调试通过后的代码进行固化，熟悉并掌握ARM指令系统的功能及应用。

实验类型：验证 实验学时：3学时 每组人数：2人

实验内容及方法：用汇编言实现一个LED的亮灭，用C语言设计一个内存拷贝

程序。建立一个工程并进行编译，然后下载到目标板进行

Jtag调试、仿真，利用BIOS相关命令来实现代码的固化。

实验仪器设备：ARM嵌入式系统教学实验平台、虚拟仪器一套（含存储示波器、频谱分析仪、逻辑分析仪）、ADS或SDT集成开发工具软件、PC机、网线、串口连接线、电源。

实验项目二

实验名称：I/O口操作及异步串行口通信实验

实验目的：了解I/O口特性并掌握I/O口的编程。掌握ARM串行口工作原理，学习编程实现串行口的通信。

实验类型：验证 实验学时：3学时 每组人数：2人

实验内容及方法：用程序通过I/O端口实现4个跑马灯控制。实现查询方式串

行口的收发功能，接收来自串口（通过超级终端）字符并将

接收到的字符发送到超级终端。

实验仪器设备：ARM嵌入式系统教学实验平台、虚拟仪器一套（含存储示波器、频谱分析仪、逻辑分析仪）、ADS或SDT集成开发工具软件、PC机、ARM开发板、网线、串口连接线、电源。

实验项目三

实验名称：FLASH存储器的读写实验

实验目的：了解Nand-Flash存储器的结构特点和应用特点，掌握Nand-Flash与ARM CPU的接口电路和基本编程操作。了解Nor-Flash存储器的结构及其应用特点，掌握Nor-Flash存储器编程操作。

实验类型：验证 实验学时：3学时 每组人数：2人

实验内容及方法：编写程序，实现向Nand-Flash中的某个块写数据，然后再

从这个数据块读出数据；编写程序，实现向Nor-Flash中的

某个块写数据，然后再从这个数据块读出数据。

实验仪器设备：ARM嵌入式系统教学实验平台、虚拟仪器一套（含存储示波器、频谱分析仪、逻辑分析仪）、ADS或SDT集成开发工具软件、PC机、ARM开发板、网线、串口连接线、电源。

实验项目四

实验名称：行列扫描方式的矩阵键盘点阵LED显示实验

实验目的：学习键盘扫描驱动原理，掌握行列扫描矩阵键盘的设计及实现方法；了解点阵LED控制原理，掌握8×8的LED点阵的显示控制方法。

实验类型：验证 实验学时：3学时 每组人数：2人

实验内容及方法：编写键盘扫描程序，并将按键值在LED点阵或在超级终端上

显示。编写程序，在8×8LED点阵上显示一个数字或字母。

实验仪器设备：ARM嵌入式系统教学实验平台、虚拟仪器一套（含存储示波器、频谱分析仪、逻辑分析仪）、ADS或SDT集成开发工具软件、PC机、ARM开发板、网线、串口连接线、电源。

实验项目五

实验名称：实时时钟（RTC）及定时器中断实验

实验目的：了解实时时钟在嵌入式系统中的应用，学习定时器的工作原理和应用，掌握定时器中断的处理程序的编程。

实验类型：验证 实验学时：3学时 每组人数：2人

实验内容及方法：编程实现实时时钟的功能，每秒钟显示实时的时钟。编写一

个定时时间约为2秒的定时中断处理程序。

实验仪器设备：ARM嵌入式系统教学实验平台、虚拟仪器一套（含存储示波器、频谱分析仪、逻辑分析仪）、ADS或SDT集成开发工具软件、PC机、网线、串口连接线、电源。

实验项目六

实验名称：LCD显示驱动实验

实验目的：了解STN和TFT型彩色显示屏的工作原理和接口电路设计，掌握LCD色彩、显示字符及绘图程序的设计和编写方法。

实验类型：验证 实验学时：3学时 每组人数：2人

实验内容及方法：编写程序，实现在LCD上的任意位置显示字符、图形以及图

片的显示。

实验仪器设备：ARM嵌入式系统教学实验平台、虚拟仪器一套（含存储示波器、频谱分析仪、逻辑分析仪）、ADS或SDT集成开发工具软件、PC机、ARM开发板、网线、串口连接线、电源。

实验项目七

实验名称：LCD显示驱动实验

实验目的：了解STN和TFT型彩色显示屏的工作原理和接口电路设计，掌握LCD色彩、显示字符及绘图程序的设计和编写方法。

实验类型：验证 实验学时：3学时 每组人数：2人

实验内容及方法：编写程序，实现在LCD上的任意位置显示字符、图形以及图

片的显示。

实验仪器设备：ARM嵌入式系统教学实验平台、虚拟仪器一套（含存储示波器、频谱分析仪、逻辑分析仪）、ADS或SDT集成开发工具软件、PC机、ARM开发板、LCD显示屏、网线、串口连接线、电源。

实验项目八

实验名称：I2C总线实验

实验目的：了解I2C总线的结构，掌握I2C总线的操作方法及其编程实现。 实验类型：验证 实验学时：3学时 每组人数：2人

实验内容及方法：编写程序，通过I2C总线读/写EEPROM器件24C02，依次向

内部地址0x00～0xFF分别写入数据0x00～0xFF，然后再读

出来进行比较。

实验仪器设备：ARM嵌入式系统教学实验平台、虚拟仪器一套（含存储示波器、

频谱分析仪、逻辑分析仪）、ADS或SDT集成开发工具软件、PC

机、ARM开发板、网线、串口连接线、电源。

实验项目九

实验名称：A/D、D/A转换实验

实验目的：了解A/D、D/A转换的基本原理，掌握A/D、D/A转换的编程方法。 实验类型：验证 实验学时：3学时 每组人数：2人

实验内容及方法：编写程序对模拟输入进行采集和转换，并将结果显示在LED

或LCD上，通过可变电阻调节模拟输入量的大小，观察显示

结果。编写程序，控制D/A转换芯片实现D/A转换，并用示

波器观察输出结果。

实验仪器设备：ARM嵌入式系统教学实验平台、虚拟仪器一套（含存储示波器、频谱分析仪、逻辑分析仪）、ADS或SDT集成开发工具软件、ARM开发板、PC机、网线、串口连接线、电源、示波器。

实验项目十

实验名称：USB通讯实验

实验目的：了解USB接口规范，掌握USB控制器编程方法。

实验类型：验证 实验学时：3学时 每组人数：2人

实验内容及方法：将PC机的USB接口和教学实验平台连接起来，编写实现从

PC机中下载文件或数据。

实验仪器设备：ARM嵌入式系统教学实验平台、虚拟仪器一套（含存储示波器、频谱分析仪、逻辑分析仪）、ADS或SDT集成开发工具软件、PC机、网线、串口连接线、电源。

实验项目十一

实验名称：以太网通讯实验

实验目的：了解在嵌入式系统中网络通讯的实现，了解以太网络协议规范。掌握TFTP协议的功能和作用。

实验类型：验证 实验学时：3学时 每组人数：2人

实验内容及方法：通过编程实现TFTP协议，完成数据文件的下载功能。

实验仪器设备：ARM嵌入式系统教学实验平台、虚拟仪器一套（含存储示波器、频谱分析仪、逻辑分析仪）、ADS或SDT集成开发工具软件、PC机、ARM开发板、网线、串口连接线、电源。

实验项目十二

实验名称：引导加载程序BootLoader实验

实验目的：了解ARM中引导加载程序的工作原理和流程，掌握BootLoader的操作模式以及增加新功能的方法。

实验类型：验证 实验学时：3学时 每组人数：2人

实验内容及方法：通过编程向BootLoader增加一个功能模块。

实验仪器设备：ARM嵌入式系统教学实验平台、虚拟仪器一套（含存储示波器、频谱分析仪、逻辑分析仪）、ADS或SDT集成开发工具软件、PC机、ARM开发板、LCD显示屏、网线、串口连接线、电源。

实验项目十三

实验名称：嵌入式Linux开发环境建立及内核编译运行实验

实验目的：了解嵌入式Linux系统的内核及其结构，掌握Linux的移值过程，了解嵌入式开发环境及交叉编译器，掌握如何建立一个嵌入式Linux开发环境及如何编译一个嵌入式Linux。

实验类型：验证 实验学时：3学时 每组人数：2人

实验内容及方法：在ARM系统中移植嵌入式Linux，建立Linux开发环境，。 实验仪器设备：ARM嵌入式系统教学实验平台、虚拟仪器一套（含存储示波器、频谱分析仪、逻辑分析仪）、ADS或SDT集成开发工具软件、PC机、ARM开发板、LCD显示屏、Linux源代码、网线、串口连接线、电源。

实验项目十四

实验名称：嵌入式Linux驱动程序开发实验

实验目的：了解嵌入式系统的驱动程序开发过程，掌握在Linux环境下添加驱动程序的基本方法。

实验类型：综合 实验学时：3学时 每组人数：2人

实验内容及方法：设计一个驱动程序，并在Linux环境下正确加载。

实验仪器设备：ARM嵌入式系统教学实验平台、虚拟仪器一套（含存储示波器、频谱分析仪、逻辑分析仪）、ADS或SDT集成开发工具软件、PC机、ARM开发板、LCD显示屏、Linux源代码、网线、串口连接线、电源。

六、实验教材、讲义与参考书：

实验讲义：《ARM嵌入式系统实验指导书》自编

七、实验考核办法：

1．平时考核：平时成绩占总成绩的30％；平时考核形式包括实验报告、实验课堂表现（能力差别、认真态度、创新意识）

2．期末考试：期末成绩占总成绩的70％。