一、课程性质
《嵌入式系统》课程是所属学科为电气与信息类下的一级学科计算机科学与技术，在计算机科学与技术专业培养方案中属专业基础系列课程之一。
二、课程理念
1、课程所属学科分析及在学科专业课程体系和社会生产实际中的地位及作用。
《嵌入式系统》课程是我校面向计算机科学与技术、电子信息工程专业的一门重要基础课，该课程受益面广，影响力大。对专业培养目标的实现具有重要的作用。与课程配套的实验室建设近几年得到快速发展，从最初的几台8031实验设备，发展到目前拥有89S51单片机实验室、凌阳61系列单片机实验室和机器人创新实验室。由于网络与通信技术的发展，嵌入式系统经历了几十年的发展历程，在很大程度上改变了人们的生活、工作和娱乐方式。嵌入式系统用在一些特定专用设备上，通常这些设备的硬件资源（如处理器、存储器等）非常有限，并且对成本很敏感，有时对实时响应要求很高等，特别是随着消费家电的智能化，嵌入式更其显重要。嵌入式系统无疑是当前最热门最有发展前途的IT应用领域之一。 2、课程授课对象分析
《嵌入式系统》课程是为计算机科学与技术本科生开设的专业基础必修课，本课程是在《单片机》和《微机原理与汇编语言》课程后开设的。在专业的培养计划中一般都安排在大三第二学期实施。它是学生进行相关工程设计和应用的一门课程，对培养学生的工程思维能力及解决问题的能力具有重要作用。 3、课程内容选择的依据分析
《嵌入式系统》是对计算机硬件人才整体知识结构及嵌入式应用系统能力培养的重要组成部分。在嵌入式系统的开发过程中，既是开发软件又兼具硬件特性，帮助学生建立一个完整的嵌入式系统的概念(包括软硬件系统)。嵌入式系统开发程序并不像桌面上电脑软件那么容易，必须借由各式各样的辅助工具和仪器，考虑各种平台的选择，修正多样化外围程序，以达到稳定，操作容易等条件。通过本课程的学习使学生能够掌握嵌入式系统的基本原理、基本技术和基本嵌入式开发方法，为学生学习后继学习打下必备的基础，以适应信息时代前进的步伐，培养适应迅速发展的现代信息技术领域的高科技人才。
4、课程学习要求的分析
在本课程的教学过程中，要坚持学生为主体、教师为主导、注重与实际相联系的教学理念，将任务驱动方式运用于教学中，采用课堂讲授、课堂讨论、课外扩展学习相结合，鼓励创新，以激发学生学习 的兴趣，鼓励学生对实验中出现的问题提出自己独特的解决方案，充分体现素质教育、个性化教育等现代教育思想和观念，构建以学习者为中心，以学生实践性的自主活动为基础的动态、开放的教学过程，以培养学习能力为最终的目标。
5、课程考核目标和方法的分析
嵌入式系统课程重视学生知识结构的拓展，培养学生应用课程中所学到的技术解决生产实践问题的能力，以及初步设计具体课题技术路线的能力，促进学生专业能力的发展，提高学生的实践和探究能力。本课程的考核目标重在使学生理解嵌入式中各种技术的基本原理，技术路线和方法，并在掌握基本知识的前提下，能针对具体课题的技术路线进行验证。在多年的教学与实践中，我们不断探索如何改革传统的教学方法，更新思想，转变观念，提高学生对课程的学习兴趣，真正培养具有现代工程理念、理论知识扎实、实践能力强、有创新精神、符合社会需求的合格人才。考核指标应是多元的，主要包括三部分内容，既要考核学生掌握课堂重要内容、知识点以及利用所学知识分析问题、解决问题的能力；还要结合一些课程设计，课内教学实验，通过具体实验操作、结果分析讨论来指导、考核学生；同时结合重点教学内容布置课外作业，让学生在完成作业的同时，能够对所学知识牢固掌握，并且对相关问题开展分析讨论，以此调动学生主动参与的积极性，发挥学生学习的自主性。
三、课程目标
（一）总目标：通过《嵌入式系统》的理论及实验教学，使学生了解嵌入式系统体系结构，嵌入式
处理器结构（ARM架构为主），异常处理，存储处理，系统控制过程，流水线作业及各种I/O接口；引导学生自主学习，使学生掌握嵌入式操作系统(μC/OS-Ⅱ)，以及在嵌入式OS支持下的开发应用方法，训练学生的系统整合能力、程序语言能力、市场应用导向能力，使学生具备理论联系实际、运用所学知识发现问题和解决问题的能力。为今后学习Linux内核，外围驱动的开发奠定坚实的基础，为学生的职业素质和职业技能的形成服务，为IT企业输送合格的软硬件从业者。
（二）分目标
序
号
内容单元知识目标能力目标文化素质目标
01 基础部分掌握嵌入式系统的概念，包括嵌入式处
理器（主要是ARM处理器）和嵌入式操
作系统，了解嵌入式系统的特点及应用
掌握ARM的体系结构，处理器状态，处
理器模式，异常处理、中断，三级流水
线技术，ARM体系的存储系统，
ARM7TDMI(-S)指令系统系统
使学生能够全面了解嵌
入式系统的状况，培养学
生系统整合能力
认知嵌入式系
统在社会中应
用，较强的自我
知识、技术更新
能力，快速跟踪
嵌入式的新技
术及新的动态
02 LPC2000
系列ARM
硬件部分
掌握LPC2000系列ARM硬件结构，包括
存储器寻址，系统控制模块，存储器加
速模块（MAM），外部存储器控制器
（EMC），GPIO，向量中断控制器（VIC），
Timer0和Timer1,SPI和I2C接口，
UART0 和UART1，A/D转换器，看门狗
隔爆型防爆灯
（WDT），脉宽调制器(PWM)，实时时钟
（RTC）。掌握外围接口电路的设计方
法
达到能从内核到外设，做
到将课本“由厚读薄”，
将文字用直观、简单易懂
的图和表来描述，能够根
据芯片的使用手册，据此
画出控制外设的寄存器
各个位的逻辑开关关联
图，然后采取“填鸭式”
的方法“按图索意”编程
即可
养成学生辩证
的思维能力，提
高综合素质的
培养，概括出抽
象通用的解决
问题方法，通过
对多个器件的
分析，应用达到
一个质的飞跃
03 操作系统实时多任务操作系统，μC/OS-Ⅱ的程
pppd248
序设计基础，系统函数的使用，移植μ
C/OS-Ⅱ到ARM7
培养程序语言能力，用简
单易懂的语言、图和表以
电梯门机系统
及简单的程序来说明负
责的理论知识
能够以质疑求
实的科学态度、
合作交流意识，
来指导自己的
日常生活与行
动
04 项目实训电脑自动打铃器设计全面阐述了设计要求，包
括硬件电路的设计，任务
的划分，数据结构的设计
和优先级设计，多任务之
间的同步/互斥与信息传
递，多任务环境下全局变
量的保护与公共函数的
编写，以及实时响应等
发掘学生自身
的兴趣，对今后
的职业进行规
划，参与嵌入式
领域讨论意识，
并能以理性的、
积极的态度关
注问题的解决。
鼓励学生通过
实验进行创新
四、课程内容
序号知识单元基础性内容提高性内容
拓展性内容
知识前沿拓展文化素质拓展
01
基础部分嵌入式系统的定义和
特点，嵌入式处理器，
嵌入式操作系统，ARM7
的体系结构，处理器模
式，处理器的状态，三
级流水线技术，存储系
统，内部大量的寄存
器，异常的入口、出口
和异常向量表，
ARM7TDMI-S指令系统
DSP处理器，SOC
片上系统，嵌入式
软件体系模型，嵌
入式软件开发流
程，熟悉软件体系
的架构方法，常见
软件系统的设计
和实现过程
基于集成开发环境
的应用开发、应用
系统的用户SOC设
计、操作系统的普
遍应用、普遍的网
络接入、先进的电
源技术以及多处理
器SOC技术
认清事物的本质
与事物间的联系，
抓住重点，提纲挈
领，认知嵌入式系
统的发展过程中
的各种技术的更
替
02 LPC2000
系列A R
M硬件部
分
LPC2000系列各功能
模块如存储加速模块
（MAM），系统模块，
系统控制模块，GPIO,
管路接头
VIC,TIMER1,TIMER2,
I2C,UART,A/D看门
狗，PWM,RTC部件原
理，特性，结构，微控
制器设计硬件电路以
及微控制器的最小系
统电路设计方法和多
种外设的接口电路设
计方法
了解其他相关嵌
入式软件体系的
知识，运用ARM7
模块运行汇编指
令，掌握汇编语言
程序设计，会使用
C 语言编写简单
程序，ARM体系
结构版本V5及其
以上的版本的指
令系统，引脚连接
模块，协处理器，
以及SPI,D/A，外
部中断输入,Nor
Flash接口电路，
USB接口电路，
Lcd接口，
CAN-bus接口电
路
Jazelle DBX技术，
Thumb-2 技术，
VFP（协同处理器针
对ARM架
构）,ARM
Cortex™-A15
MPCore™ 处理器
对应的ARMv7指
令集,ARM7以上
及目前应用较多
的Cortex-A9处理
器能与其他Cortex
系列处理器，外围
器件硬件结
构,Cortex-A系列
处理器外围接口
电路
从身边的应用出
发，能够看见采用
的ARM身影，以及
新窜起新操作系
统平台 - Android
平板电脑，用精简
的指令能实现高
效的功能，性能，
速度。所对应的功
耗，面积和成本必
须与每一种应用
的需求相平衡。保
证领先的性能/功
耗(MIPS/Watt),
从目前ARMv6将研
发更有效的对这
些新性质和技术
进行有效的支持，
推进嵌入式硬件
的发展，从内核到
外设，深入进步嵌
入式领域
漏缝板生产线03 操作系统嵌入式实时操作系统
μC/OS-Ⅱ移植到ARM7
体系结构上，以及如何
将移植代码应用到具
体的基于ARM7核的微
控制器上
嵌入式实时操作
系统μC/OS-Ⅱ移
植
其他的操作系统
VxWorks，WinCE,
PalmOS,pSOS,QN
X,Linux
完整的嵌入式系
统必须有硬件系
统还得有软件系
统，嵌入式linux
与ARM开发板，以
及Linux内核驱
动设备
04 项目实训电脑自动打铃器设计
与实现
全面阐述了设计
要求
硬件电路的设计，
任务的划分，数据
结构的设计和优先
级设计，多任务之
间的同步/互斥与
信息传递，多任务
环境下全局变量的
保护与公共函数的
编写，以及实时响
应等
提高动手能力，参
与嵌入式领域问
题讨论的意识，并
能以理性的、积极
的态度关注问题
的解决。鼓励学生
通过实验进行创
新
五、课程实施
1、课时安排(1)理论课时安排
知识单元章次
学时分配
理论实验
第一单元
嵌入式系统概念
第1章嵌入式系统概述 4 0
第二单元基础部分第2章ARM体系结构 6 0 第3章ARM7TDMI(-S)指令系统 4 2 第4章LPC2000系列ARM硬件结构20 10 第5章硬件电路与接口技术 3 2
第三单元
操作系统
第6章μCOS-II程序设计基础12 4 第四单元
项目实训
第7章电脑自动打铃器设计与实现 4 0
总计51 18
(2)实验课时的安排
实验序号实验名称实验要求实验类型实验学时
1
汇编指令实验掌握ADS1.2环境的使用，熟悉ARM7
的指令系统
设计性 2
2
GPIO蜂鸣器实验掌握I/O口的配置方法设计性 2
3
定时器实验了解定时器的工作方法设计性 2
4
SPI流水灯实验SPI总线的使用方法设计性 2
5
I2C存储器实验I2C总线的使用方法设计性 2
6
PWM输出实验掌握LPC2210 PWM 模块的基本原
理及应用
设计性 2
7 实时时钟实验
(LED)了解实时时钟的配置方法。
ZLG7290芯片的使用
设计性 2
8
电子时钟实验了解μC/OS-Ⅱ程序设计基础。掌握
其程序设计方法
设计性 4
纸张打孔机（二）教学建议
1、教学组织与形式
为达到嵌入式系统应用开发的总目标，课程采取理论教学与实验教学相结合的教学形式进行组织教学。
理论教学采取课堂讲授、课堂讨论、课外扩展学习相结合的“研究型”教学，并且，在课程的教学过程中进行必要的辅导答疑。实验教学鼓励学生自行设计具体的实验方案，鼓励创新，锻炼学生综合运用知识解决问题的实践能力和创新能力、集中和开放式相结合（除传统的集中式教学方式外，探索学生为主体的开放式实验教学模式）、科研和教学相结合（鼓励学生课外参加教学团队成员及相关教师的科研项目）的形式组织教学。
2、教学方法与手段
采用任务驱动，系统仿真，开放性等多种教学方法，在讲解主要的基本原理、技术方法基础上，结合关键问题和实际应用举例，进行课堂讨论和讲解，指定文献供学生课后自学，通过布置作业锻炼学生发现问题、解决问题的能力。
教学手段上，尽量采用现代信息技术手段，每节课都采用多媒体教学，并辅助以板书、视频等。尽可能全程录像，供网上学习，提供PPT教案、教学录像以及其他扩展性学习的教学资料，实现网络教学和资源共享。
3、教学环境与策略
（1）教学环境
理论教学环境，采用多媒体、录像等电子化设备教学，并结合课堂讲授的重点内容，提供课外扩展学习的科研文献资料。提供网络教学环境，建设课程网站，设计相关如“教学扩展”、“网络课堂”、“学科前沿”等栏目，提供文字、视频、PPT、网站、科技进展新闻等补充资料，供课外扩展学习。
实践性教学环境，实验教学中心或实验室，提供相应的仪器设备，配有专职的实验教学教师。
（2）教学策略
教学过程一定要根据学生的具体情况、教学的内容、教学的条件综合考虑进行。每节课的教学策略都应不同，因此，总的建议是充分利用学生已经掌握的前置课程的知识和技能，结合多种方式（讲授、自学、讨论等）组织教学。
从理论课程的教学内容来看，通过本课程的学习，使学生理解嵌入式系统的基本概念、基本原理和基本应用方法；掌握嵌入式系统涉及开发的全过程，包括：嵌入式的操作系统，嵌入式芯片ARM7的基本结构，嵌入式系统开发的一般方法，嵌入式的ARM汇编。嵌入式linux操作系统的开发方法，嵌入式系统与外部设备接口控制的方法。
从实验课程的教学内容来看，主要由汇编指令、ARM7内核结构、综合性实验3个单元组成，其主要内容是针对ARM7内核结构进行的实验训练，在实验教学中，由学生根据实验指导提出具体的实验方案，
细化实验过程，从应用开发板开始到实验结果的分析讨论都由实验小组成员独立完成，教师提供相应的实验仪器，辅助指导。
4、能力培养方案及相应说明
（1）推行“研究型”教学方式，提高学生的素质
将思考题穿插在具体章节中，让学生带着问题去阅读教材、预习课程内容，引导学生积极思考。课堂上，在讲授课程内容的同时，结合最新进展和生产实际精选代表性的科研文献作为教学补充资料进行分析讨论。课下提供补充文献和相关网站供学生进一步课外阅读，培养学生查阅、分析科研文献的能力。
（2）注重启发互动，突出学生的教学主体地位
采用启发诱导、讨论互动、灵活多样的教学方式，避免传统“填鸭式”教学的弊端，激发学生学习兴趣，提高教学效果。
（3）科研辅助教学，培养实践和创新能力
结合科研成果转化成设计型的综合大实验，供学有余力的学生选修、实践，有利于创新人才的培养。
（4）注重课外扩展学习，锻炼学生主动学习的能力
结合重点教学内容布置课外作业，让学生自己分析讨论相关问题。对学生的作业给予详细的点评，
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