《嵌入式系统A》课程教学大纲.doc

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1、嵌入式系统A课程教学大纲大纲执笔人： 何 青 大纲审核人：课程编号： 08100D0735 英文名称： Embedded System A学分： 3 总学时：48 。其中，讲授38学时，实验10 学时。 适用专业: 自动化专业先修课程：微机原理与接口技术、单片机原理与接口技术、C程序设计语言。 一、 课程性质与教学目的嵌入式系统是自动化专业的专业必修课。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，嵌入式系统设计在自动化专业课程体系中的地位愈发重要。嵌入式系统是继IT 网络技术和单片机技术之后，又一个新的技术发展方向。本课程将向学生系统介绍嵌入式系统设计

2、知识。通过本课程的学习，学生可以系统地掌握嵌入式系统的概念和和基本原理、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，掌握这一新的实用设计技术，为学生走向工作岗位提供有力的技术能力保障。目前嵌入式系统技术已被广泛地应用于工业控制系统、信息家电、通信设备、医疗仪器、智能仪器仪表等众多领域。如手机、PDA、MP3、手持设备、智能电话、机顶盒等，可以说嵌入式系统无处不在。本课程讲述当前主流的嵌入式处理器32位ARM微处理器和实时操作系统C/OS，介绍嵌入式系统的基本原理和应用及设计方法。通过本课程的学习，着重培养学生的实际动手能力，使学生掌握ARM的系统结

3、构、指令系统、程序设计方法、系统扩展方法、应用及开发技术等。使学生在工作中具有利用嵌入式系统开发产品和解决实际问题的基本能力。二、基本要求1、掌握嵌入式系统技术的基本原理。2、了解并掌握ARM的系统结构、指令系统、程序设计方法、系统扩展方法、应用及开发技术等。3、比较熟练地用ADS进行ARM实验箱的编程及调试。4、了解并掌握实时操作系统C/OS，并学会用C/OS开发小型应用系统。三、重点与难点 本课程的重点是：1.掌握嵌入式系统的各种配置及各种扩展模块；2.掌握ARM芯片的接口原理及设计；3.操作系统的移植与调试。本课程的难点是：嵌入式系统体系内部结构；嵌入式系统软件编程；四、教学方法 1.理

4、论教学与工程实践案例教学相结合；2.通过实验巩固和消化所学的知识点；3.采用多媒体教学。五、课程知识单元、知识点及学时分配（一）嵌入式系统概述掌握嵌入式系统定义，发展历程，了解应用举例，系统特点，系统组成，硬件组成，软件组成；嵌入式微处理器，分类；嵌入式操作系统，主要特点；理解ARM系列处理器核的命名规则与性能。重点： 嵌入式系统定义，硬件组成，软件组成。难点：硬件组成，软件组成。（二）S3C2410A微处理器组成掌握S3C2410A微处理器概述，微处理器组成与引脚信号，微处理器组成，芯片封装、引脚编号与引脚信号名，特殊功能寄存器简介 ；了解ARM920T简介，指令系统特点，功能模块，程序员模

5、型，处理器操作状态，理解存储器格式和数据类型，处理器操作方式，寄存器，程序状态寄存器，异常，中断延迟。重点：微处理器组成，功能模块，中断，寄存器，程序状态寄存器。难点：寄存器，程序状态寄存器。（三）ARM920T指令系统掌握ARM指令集概述，ARM指令，分支并且转换状态指令，数据处理指令，程序状存器传送指令，乘、乘累加指令，长乘、长乘累加指令，单个数据传送指令，半字、带符号字节/半字传送指令，理解块数据传送指，单个数据交换指令，软件中断指令，了解协处理器介绍，协处理器数据操作指令，协处理器数据传送指令，协处理器寄存器传送指令。重点：分支并且转换状态指令，数据处理指令，程序状存器传送指令，乘、乘

6、累加指令。难点：乘、乘累加指令。（四）ARM汇编语言特性与编程基础掌握ARM汇编语言特性，行格式、预定义名和内建变量，ARM伪指令与Thumb伪指令，符号与指示符，与代码有关的指示符，与数据定义有关的指示符，符号定义指示符，汇编控制指示符，报告指示符，表达式和操作符，ARM汇编语言编程基础，理解汇编语言和汇编器，调用子程序，条件执行，装入常数到寄存器，装入地址到寄存器，了解装入和存储多个寄存器指令，多路分支。重点：ARM汇编语言编程基础，汇编语言和汇编器，调用子程序，条件执行。难点：调用子程序，条件执行。（五）存储器控制器及Nand Flash控制器掌握存储器控制器，S3C2410A与存储器相

7、关的特性，与存储器芯片连接的S3C2410A引脚信号及使用，存储器总线周期举例，存储器控制器特殊功能寄存器，存储器组成举例，使用Nor Flash芯片作为引导ROM，使用SDRAM芯片举例，Nand Flash芯片工作原理，两种引导模式，Nand Flash概述，K9F2808U0C Nand Flash芯片工作原理，Nand Flash控制器，Nand Flash控制器特殊功能寄存器重点：存储器控制器特殊功能寄存器，存储器组成举例。难点：存储器控制器特殊功能寄存器。（六）时钟与电源管理、DMA与总线优先权掌握时钟与电源管理，时钟与电源管理概述，功耗管理概述，理解时钟与电源管理用到的S3C24

8、10A引脚信号，时钟发生器，时钟与电源管理结构框图，时钟源的选择，锁相环，时钟控制逻辑电源管理，电源管理模式的转换，种电源管理模式，了解S3C2410A电源引脚，时钟与电源管理特殊功能寄存器，DMA概述，存储器到外设DMA传输举例，DMA用到的S3C2410A引脚信号，DMA操作，硬件DMA请求与软件DMA请求，用于DMA操作的有限状态机，外部DMA请求/响应协议，外部DMA请求/响应协议传输举例，了解DMA特殊功能寄存器，总线优先权。重点：时钟发生器，时钟源的选择，锁相环，时钟控制逻辑电源管理，DMA操作。难点：DMA操作。（七）I/O端口及中断控制器掌握I/O端口概述，与I/O端口及其他寄

9、存器相关的S3C2410A引脚信号，理解I/O端口控制，I/O端口特殊功能寄存器，端口A端口H寄存器组，其他寄存器，I/O端口程序举例，中断控制器概述，中断控制器操作、断源及中断优先权，中断控制器操作，中断源，中断优先权产生模块，中断控制器特殊功能寄存器，了解中断程序举例。重点：I/O端口特殊功能寄存器，端口A端口H寄存器组。难点：端口A端口H寄存器组。（八）PWM定时器、实时时钟及看门狗定时器掌握PWM定时器概述，PWM定时器操作，理解PWM定时器特殊功能寄存器，PWM定时器应用举例，实时时钟，RTC概述，RTC组成与操作，RTC特殊功能寄存器，RTC程序举例，看门狗定时器，看门狗定时器概述

10、，看门狗定时器操作，了解看门狗定时器特殊功能寄存器，看门狗定时器程序举例。重点： PWM定时器操作，PWM定时器特殊功能寄存器，PWM定时器应用举例。难点： PWM定时器操作。（九）UART及IIC、IIS、SPI总线接口掌握UART概述，操作，特殊功能寄存器，理解UART与RS-232C接口连接举例，UART与红外收发器连接举例；IIC总线接口，概述，组成与操作方式中的功能关系，4种操作方式，特殊功能寄存器；SPI总线接口，概述，组成和操作，传输格式与DMA方式发送/接收步骤，总线接口特殊功能寄存器，总线接口程序举例。重点： UART概述，操作，特殊功能寄存器，UART与RS-232C接口连

11、接举例。难点： UART操作。 （十）LCD控制器掌握LCD控制器概，液晶显示基础知识，理解S3C2410A LCD控制器概述，控制器特点，控制器外部接口信号，控制器组成，LCD控制器操作 ，定时产生器 ，了解视频操作，了解抖动和FRC ，显示类型 ，存储器数据格式 ，定时请求重点：LCD控制器操作 ，定时产生器 ，视频操作。难点：LCD控制器操作。（十一）ADC与触摸屏接口掌握ADC与触摸屏接口基础知识，四线电阻式触摸屏接口基础知识，理解S3C2410A ADC与触摸屏接口概述，主要特点，ADC与触摸屏接口用到的S3C2410A引脚信号，了解ADC与触摸屏接口操作，功能框图，触摸屏应用举例，

12、功能描述重点：ADC与触摸屏接口基础知识，四线电阻式触摸屏接口基础知识。难点：四线电阻式触摸屏接口基础知识。表1 课程的知识单元及学时分配序号知识单元主要教学方式学时分配1嵌入式系统概述讲授42S3C2410A微处理器组成讲授43ARM920T指令系统讲授24ARM汇编语言特性与编程基础讲授25存储器控制器及Nand Flash控制器讲授26时钟与电源管理、DMA与总线优先权讲授27I/O端口及中断控制器讲授68PWM定时器、实时时钟及看门狗定时器讲授69UART及IIC、IIS、SPI总线接口讲授410LCD控制器讲授411ADC与触摸屏接口讲授2六、实验教学条件及内容所有实验均在电气学院实

13、验中心嵌入式开放实验室进行1. ARM汇编语言编程（2学时）要求：掌握ARM汇编语言特性，行格式，ARM指令，分支并且转换状态指令，数据处理指令，程序状存器传送指令，乘指令，单个数据传送指令，半字、带符号字节/半字传送指令， 块数据传送指，装入和存储多个寄存器指令，多路分支等。2.S3C2410A存储器控制（2学时）要求：掌握存储器控制器，S3C2410A与存储器相关的特性，与存储器芯片连接的S3C2410A引脚信号及使用。3. I/O端口配置与使用（2学时）要求：掌握I/O端口配置，端口A端口H寄存器组，其他寄存器，中断控制器使用。4. PWM定时器编程（2学时）要求：掌握PWM定时器，PW

14、M定时器操作，PWM定时器特殊功能寄存器，PWM定时器应用。5. UART接口编程（2学时）要求：掌握UART与RS-232C接口连接的使用。 七、作业要求要求： 1. 学生独立完成教师布置的任务，查阅相关资料、编写程序并写出说明书。2.根据授课进度，布置作业，每章讲授结束后，收一次作业，批改后做集体答疑，讲解作业中出现的问题。作业的题型以编写程序为主。3.首先完成教师布置的作业，然后利用实验室开放进行自主学习，练习开发板的设计。八、考核方式与要求1.知识考核平常表现占总成绩的40%，作业成绩总成绩的60%。2.能力考核5次实验如设计方案合理、控制手段切实可行、运行结果达到要求可适当提高该部分

15、占总成绩的比重。九、教材与主要参考书1.推荐教材：1 周立功ARM嵌入式系统基础教程北京航空航天大学出版社，20082.主要参考书：1 田苗苗嵌入式控制系统北京航空航天大学出版社，2002年2 吕 骏 译嵌入式系统设计电子工业出版社，2002年3 周立功等ARM微控制器基础与实战北京航空航天大学出版社，2003年4 李驹光等ARM应用系统开发祥解清华大学出版社，2003年5 劭贝贝译uCOS-II源代码公开的实时嵌入式操作系统中国电力出版社，2001年6 田苗苗嵌入式系统设计与实例开发清华大学出版社，2002年7 袁勤勇等译嵌入式系统构件机械工业出版社，2002年 8 田苗苗实用嵌入式系统设计与开发基于ARM微处理器与COS-II实时操作系统(第二版)，清华大学出版社，2003.9 9 邵贝贝译源代码公开的实时嵌入式操作系统COS-II，北京航空航天大学出版社，2003年