嵌入式系统原理与设计-李宗伯-嵌入式系统教案文档格式.doc

1、嵌入式系统原理、设计与应用、嵌入式系统体系结构、编程与设计教学目的任务嵌入式系统作为计算机应用的一个重要分支，其突出的地位和广阔的应用市场，使其成为计算机应用研究的一个重要分支，它涉及到计算机专业软硬件方面的诸多知识，因此，本课程的地位重要，在了解该领域发展动态、掌握领域专业技术、培养学生动手能力等方面都具有重要的作用。嵌入式系统是计算机硬件专业学生的一门专业限选课，着重对嵌入式系统设计方法和嵌入式系统设计能力的培养，是培养学生硬件设计能力的关键课程。内容课时分配章内 容学时数1嵌入式系统定义、特征、分类等基本情况介绍2嵌入式系统设计方法及实例分析3嵌入式处理器以及ARM处理器介绍10存储器概

2、述、时序及接口65总线介绍I/O接口127嵌入式操作系统8嵌入式系统可靠性、低功耗设计演讲课习题课实验课教研室意见教研室主任签名年月日教案续页授课时间第1周第1节课次授课方式理论课讨论课实验课习题课其他安排2学时授课题目（教学章、节或主题）：第一章 嵌入式系统概述教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：掌握嵌入式系统的定义、体系结构；熟悉嵌入式系统的特点；了解嵌入式系统的发展历史、应用、发展趋势和实现。教学重点及难点：重点：嵌入式系统的定义、体系结构和特点难点：无教学基本内容教学手段及时间设计1、嵌入式系统的定义2、嵌入式系统的特点3、嵌入式系统的分类4、嵌入式系统的发展历史、应用、发展

3、趋势和实现多媒体讲解第1节课讲定义、特点、分类第2节讲发展历史、应用、发展趋势和实现作业、习题、思考题：什么是嵌入式系统？嵌入式系统有什么特点？课后小结：熟悉嵌入式系统的特点第1周第2节第二章第一节 嵌入式系统设计方法学掌握嵌入式系统的传统设计方法；熟悉嵌入式系统的形式化设计方法；了解嵌入式系统的系统级设计方法。嵌入式系统的传统设计方法1、嵌入式系统的传统设计方法2、嵌入式系统的系统级设计方法3、嵌入式系统的形式化设计方法第1节课讲设计方法学、传统设计方法第2节讲系统级设计方法、形式化设计方法熟悉嵌入式系统的形式化设计方法第1周第3节第二章第二节嵌入式系统设计流程掌握需求分析、规格说明、体系结

4、构设计；熟悉构件设计、系统调试、测试；了解GPS导航仪实例分析。需求分析、规格说明、体系结构设计如何划分设计过程1、设计流程2、GPS导航仪实例分析第1节课讲设计流程第2节讲GPS导航仪实例分析撰写你所熟悉的嵌入式系统（ 例：MP3播放器，IC卡电表、水表、气表等）的需求分析和规格说明，并完成体系结构设计。熟悉构件设计、系统调试、测试第2周第1节第三章第一节 嵌入式处理器掌握嵌入式处理器的特点、分类；熟悉典型嵌入式处理器；了解嵌入式处理器的发展趋势和选择原则。嵌入式处理器的特点、分类如何分类1、嵌入式处理器的特点2、嵌入式处理器的分类3、嵌入式处理器的发展趋势4、嵌入式处理器的选择原则第1节课

5、讲特点、分类第2节讲分类、发展趋势、选择原则嵌入式处理器分为那三类？其各自的特点是什么？熟悉典型嵌入式处理器第2周第2节第三章第二节 ARM处理器掌握ARM处理器的系列情况；熟悉ARM处理器的应用领域、特点；了解ARM处理器的应用选型。ARM处理器的系列情况1、ARM处理器的应用领域2、ARM处理器的特点3、ARM处理器的系列情况4、ARM处理器的应用选型第1节课讲应用领域、特点、系列情况第2节讲系列情况、应用选型熟悉ARM处理器的应用领域、特点第2周第3节第三章第三节 ARM处理器掌握ARM处理器的数据类型、工作状态、工作模式、寄存器组织；熟悉边界对齐、大小端格式。寄存器组织边界对齐、工作模

6、式1、数据类型、工作状态、工作模式2、寄存器组织第1节课讲数据类型、工作状态、工作模式第2节讲寄存器组织什么是边界对齐？什么是大小端格式？ARM处理器有哪几种工作状态？其各自特点是什么？ARM处理器有哪几种工作模式？熟悉边界对齐、大小端格式第3周第1节第三章第四节 ARM处理器掌握程序状态寄存器、异常向量表和异常程序设计；熟悉Thumb状态下的寄存器组织；了解ARM处理器的异常处理机制。程序状态寄存器、异常向量表和异常程序设计异常程序设计1、Thumb状态下的寄存器组织2、程序状态寄存器3、ARM处理器的异常状态第1节课讲Thumb状态下的寄存器组织、程序状态寄存器第2节讲ARM处理器的异常状

7、态具体描述ARM处理器的各种异常。熟悉Thumb状态下的寄存器组织第3周第2节第三章第五节 ARM指令系统掌握寻址方式、ARM指令集中的基本指令，以及各指令的应用场合及方法；熟悉一般ARM指令以及伪指令；了解Thumb指令。寻址方式、ARM指令集中的基本指令指令类型的区分1、寻址方式2、ARM指令集3、Thumb指令集第1节课讲寻址方式、ARM指令集第2节讲ARM指令集、Thumb指令集掌握寻址方式、ARM指令集中的基本指令；熟悉一般ARM指令以及伪指令第3周第3节9第四章 存储器系统掌握存储器的组织；熟悉常用存储器的特点、分类以及性能指标；了解S3C44B0x的存储器分配。存储器的组织1、半

8、导体存储器及性能指标2、常用存储器3、存储器的组织第1节课讲半导体存储器及性能指标、常用存储器第2节讲存储器的组织熟悉常用存储器的特点、分类以及性能指标第4周第1节掌握标准电平、建立、保持时间、存储器时序分析；熟悉SRAM硬件接口设计和时序分析；了解存储器时序的基本概念。标准电平、建立、保持时间、存储器时序分析存储器时序分析、SRAM时序分析1、存储器时序分析2、SRAM接口第1节课讲存储器时序分析第2节讲SRAM接口熟悉SRAM硬件接口设计和时序分析第4周第2节11掌握Flash读硬件接口设计和时序分析；熟悉处理器访存接口；了解DRAM接口和Flash写时序分析。Flash读硬件接口设计和时

9、序分析接口电平匹配和接口时序分析1、DRAM接口2、Flash接口3、处理器访存接口第1节课讲DRAM接口第2节讲Flash接口、处理器访存接口1、S3C44B0x与Flash芯片SST39VF160的接口设计（只考虑读操作，时钟频率为50MHz）2、（选做题）S3C44B0x与SDRAM芯片HY57V641620HG（L）T的接口设计（时钟频率为50MHz）熟悉处理器访存接口第4周第3节第五章第一节 总线技术概述掌握总线的定义、组成、功能、时序协议、分类；熟悉总线的仲裁方式、连接方式；了解总线标准。定义、组成、功能、时序协议、分类时序协议1、总线的定义、组成、功能、时序协议、分类2、总线的仲

10、裁方式、连接方式3、总线标准第1节课讲定义、组成、功能、时序协议、仲裁方式第2节讲分类、连接方式、总线标准无。熟悉总线的仲裁方式、连接方式第5周第1节13第五章第二节 PCI总线掌握PCI总线的总线信号和总线事务；熟悉PCI总线的基本情况和体系结构。总线信号和总线事务总线事务的时序分析1、概述2、体系结构3、总线信号4、总线事务第1节课讲概述、体系结构第2节讲总线信号、总线事务熟悉PCI总线的基本情况和体系结构第5周第2节14第五章第三节 RS232C/RS485掌握RS232C双机互联；熟悉RS232C的基本情况、RS485的特点及组网方式；了解RS485应用情况。RS232C双机互联1、R

11、S232C通信接口2、RS485总线第1节课讲RS232C通信接口第2节讲RS485总线画出RS232C用于双机互连的连线示意图；然后写出其利用硬件握手进行发送和接收数据的工作过程（任选一对硬件握手线）。熟悉RS232C的基本情况、RS485的特点及组网方式第5周第3节15第五章第四节 USB总线掌握传输、事务和包以及它们的关系；熟悉端点、管道和帧；了解USB的基本情况、机械电气特性。传输、事务、包和端点理解传输、事务、包和端点1、USB基本情况2、机械电气特性3、传输、事务和包4、端点、管道和帧第1节课讲USB基本情况、机械电气特性、传输、事务和包第2节讲端点、管道和帧熟悉端点、管道和帧第6

12、周第1节16理论课讨论课实验课习题课其他第五章第五节 USB总线掌握传输协议；熟悉USB描述符、结构化请求；了解USB的等时传输。传输协议、USB描述符、结构化请求理解传输协议、USB描述符、结构化请求1、传输协议2、结构化请求第1节课讲传输协议第2节讲结构化请求分析USB批量传输流程图，请根据该图用文字叙述其工作过程（包括每一个分支并说明分支出现的原因）。熟悉USB描述符、结构化请求第6周第2节17第六章第一节 I/O接口电路概述掌握I/O接口电路的数据传送方式；熟悉I/O接口电路的基本组成、编址方式；了解DMA周期挪用方式、交替访问方式。I/O接口电路的程序中断方式DMA传送方式1、I/O

13、接口电路的基本组成2、I/O接口电路的编址方式3、I/O接口电路的数据传送方式第1节课讲基本组成、编址方式第2节讲数据传送方式熟悉I/O接口电路的基本组成、编址方式。第6周第3节18第六章第二节 中断控制器及DMA控制器掌握S3C44B0x的中断源、向量表、寄存器；熟悉DMAC的寄存器、中断控制器的基本情况；了解DMAC的基本情况。中断源、向量表、寄存器中断向量表入口地址的理解1、中断控制器2、DMA控制器第1节课讲中断控制器第2节讲DMA控制器熟悉DMAC的寄存器、中断控制器的基本情况。第7周第1节19第六章第三节 GPIO接口掌握S3C44B0x的GPIO外接键盘和LED设计；熟悉GPIO

14、接口的基本构成，S3C44B0x的GPIO寄存器。GPIO外接键盘和LED设计键盘去抖动、LED限流2、S3C44B0x的GPIO接口3、GPIO应用第1节课讲概述、GPIO接口第2节讲GPIO应用第7周第2节20第六章第四节 中断控制器及DMA控制器掌握S3C44B0x的寄存器和编程；熟悉定时器的基本工作原理、S3C44B0x的定时器基本操作；了解S3C44B0x的定时器内部结构。定时器的编程S3C44B0x的定时器基本操作2、S3C44B0x的定时器第1节课讲概述、定时器第2节讲定时器采用定时器定时中断方式设计跑马灯（8个LED）控制系统（LED部分硬件电路及接口程序），要求不能与书上相同

15、。熟悉定时器的基本工作原理、S3C44B0x的定时器基本操作。第7周第3节21第六章第五节 UART接口掌握S3C44B0x的UART内部结构、寄存器；熟悉串口通信的基本原理。UART内部结构、寄存器2、工作原理3、UART的内部结构第1节课讲概述、工作原理第2节讲UART的内部结构第8周第1节22第六章第六节 UART接口掌握UART接口的部件编程；熟悉UART接口的硬件设计；了解JTAG接口。UART接口的部件编程和硬件设计UART接口的部件编程1、UART接口的部件编程和硬件设计2、JTAG接口第1节课讲UART接口的部件编程和硬件设计第2节讲JTAG接口1、采用UART设计一个串行发送程序（DMA方式），要求发送字符串“09azAZ”。2、（选做）用Protel画出UART接口（RS232）电路原理图。熟悉UART接口的硬件设计。第8周第2节23第七章第一节 嵌入式操作系统掌握嵌入式操作系统的定义、必要性；熟悉嵌入式操作系统的优缺点、构成等