《嵌入式系统A》课程教学大纲
《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μC/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μC／OS,并学会用μＣ/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S3Ｃ2410Ａ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D ＭA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，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,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
六、实验教学条件及内容
所有实验均在电气学院实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,ＰWM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，20０8
2.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μＣOS-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——μCOS－II》,北京航空
航天大学出版社，2００３年