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嵌入式系统与设计
主讲教师 张错玲/安徽三联学院
学习人数 181
开课周期 2022年03月24日 ~ 2022年07月30日
教学进度
预报名
进行中
已结课
课程期次 共 19 周
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《嵌入式系统与设计》课程主要讲授嵌入式系统设计的基本原理以及实践操作演练。本课程一共包含8章,共33个学时,视频总时长480分钟,分成33个视频,每章2-5个视频不等。课程主要内容包括:嵌入式系统概述、嵌入式系统的硬件构成、指令系统、ARM体系结构、进程与操作系统、嵌入式软件开发、嵌入式Linux系统移植、嵌入式系统应用程序开发、实验演示等。本课程注重核心原理讲解,并通过大量例子程序进行辅助理解。学生学习本课程后,可以了解嵌入式系统设计的基本方法,并具备一定的动手操作能力。

课程概述
嵌入式系统在现代社会中起着重要的作用。嵌入式系统是指集成了计算机硬件和软件的特定功能系统,它通常被用于控制、监测、通信或者嵌入其他设备中。这些系统广泛应用于汽车、家电、医疗设备、工业控制等领域。学习嵌入式系统与设计可以使你:掌握硬件和软件的综合设计能力:嵌入式系统的开发需要同时考虑硬件和软件的设计,学习嵌入式系统与设计可以帮助你掌握这两方面的知识,并通过实践项目来提升综合设计能力。深入了解实时系统和并行处理:嵌入式系统通常需要满足实时性要求,而且由于资源有限,需要充分利用并行处理能力。学习嵌入式系统与设计可以让你深入了解这些特性,并学习如何高效地设计和优化实时系统和并行算法。掌握通信和传感器技术:嵌入式系统需要与外部设备进行交互,比如通过通信接口与其他设备进行数据传输,或者通过传感器感知环境信息。学习嵌入式系统与设计可以让你掌握各种通信和传感器技术,并学习如何进行数据处理和通信协议设计。值得注意的是,嵌入式系统与设计涉及到计算机科学、电子工程等多个学科的知识,需要具备一定的数学、物理和编程基础。因此,在学习这门课程之前,最好具备相关的先修知识。


课程大纲
  • 第1章 嵌入式系统概述
    • 1.1 嵌入式系统简介
    • 1.2 嵌入式操作系统
    • 1.3 嵌入式的开发过程
  • 第2章 ARM处理器体系结构
    • 2.1 ARM处理器概述
    • 2.2 Cotex-A9处理器
    • 2.3 Cotex-A9寄存器
    • 2.4 Cotex-A9异常处理
  • 第3章 ARM微处理器指令系统
    • 3.1 ARM指令集概述
    • 3.2 ARM指令的寻址方式
    • 3.3.1 ARM指令简介(1)
    • 3.3.2 ARM指令简介(2)
    • 3.3.3 ARM指令简介(3)
    • 3.4 ARM汇编语言编程简介
    • 3.5 C语言与汇编语言的混合编程
  • 第四章
    • 4.1 FS4412开发平台
    • 4.2 GPIO接口
    • 4.3 嵌入式Linux开发环境
    • 4.4 Makefile文件
  • 第5章 嵌入式Linux开发环境的搭建与系统移植
    • 5.1 嵌入式交叉编译环境的搭建+5.2 BootLoader
    • 5.3 嵌入式Linux在ARM平台上的移植
    • 5.4 文件系统的制作
  • 第6章 Linux 文件处理及 IO 编程
    • 6.1 Linux文件系统概述
    • 6.2 嵌入式Linux的文件处理
    • 6.3 Linux串口通信编程
  • 第7章 socket编程基础
    • 7.1 TCP IP协议
    • 7.2 socket编程接口
    • 7.3 socket编程实例
  • 第8章 嵌入式设备驱动程序设计
    • 8.1 嵌入式设备驱动程序基础
    • 8.2 字符设备驱动程序
  • 第9章 Qt图形界面应用程序开发
    • 9.1 Qt开发环境
    • 9.2 Qt程序设计
    • 9.3 嵌入式网络通信程序
  • 期末考试
  • 实验项目
    • 实验一 交叉开发环境搭建
    • 实验二 GCC编译
    • 实验三 嵌入式 Linux多任务编程实验
    • 实验四 ARM开发环境搭建
    • 实验五 ARM伪指令实验
    • 实验六 汇编语言与C语言的混合编程
  • 测试练习
    • 第一阶段测试
    • 第二阶段测试
授课目标
  1. 理解嵌入式系统的基本概念和原理:学习者应该能够理解嵌入式系统的定义、特点和应用领域,了解嵌入式系统的基本组成,包括硬件和软件两个方面。

  2. 掌握嵌入式系统的设计方法和工具:学习者应该能够熟练使用常见的嵌入式系统设计方法和工具,包括硬件设计和软件开发方面的工具,如芯片设计软件、嵌入式操作系统、编程语言和集成开发环境等。

  3. 学习嵌入式系统的硬件设计和接口技术:学习者应该能够掌握嵌入式系统的硬件设计原则、电路设计和布局技巧,以及各种外设接口技术,如串口、并口、USB、以太网等。

  4. 理解嵌入式系统的实时性和并发性要求:学习者应该了解嵌入式系统对实时响应和并行处理的需求,学会如何设计满足实时性要求的系统和并行处理算法。

  5. 掌握嵌入式系统通信和传感器技术:学习者应该熟悉各种嵌入式系统通信接口和协议,如UART、SPI、I2C、CAN等,以及不同类型的传感器技术,如温度传感器、加速度传感器、光电传感器等。


预备知识
  1. 数学基础:学习者需要具备基本的数学知识,包括代数、微积分和离散数学等,以便理解嵌入式系统的数学模型和算法设计。

  2. 电子工程基础:学习者需要了解基本的电路原理和电子元器件的特性,包括电压、电流、电阻、电容和电感等。

  3. 编程基础:学习者需要具备一定的编程基础,掌握至少一种编程语言,如C/C++或Python,并熟悉基本的编程思想和算法设计。


配套教材
  • ARM嵌入式系统原理与应用
    王晓峰 杨国雨 陈...
    电子科技大学出版社
参考教材
  • 嵌入式系统原理与应用
    常赟杰 赵林 唐明...
    上海交通大学出版社
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1 是否需要完成课程所有的作业?
如果你想要获得课程证书,你需要按照课程老师制定的课程大纲和考核标准完成相关作业;如果仅是为了扩充知识并不需要申请证书,可以根据自己的时间与需求自由安排学习计划。
2 如何申请课程证书?
课程团队会在‘考核标准’中公布获得证书的条件。课程公布考核标准并更新完毕后,你的最终总成绩达到条件即可获得证书。

授课教师
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