一、教学目的
嵌入式系统被定义为以应用为中心、以计算机技术为基础、软硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积功耗等指标要求严格的专用系统,嵌入式系统的快速、高效设计已经成为当前最为热门的研究领域之一。通过本课程的学习可以加强同学们对嵌入式系统的基本概念和设计原理的进一步理解,掌握嵌入式系统软、硬件设计的要素、流程和方法,跟踪嵌入式系统设计的前沿动态,奠定在嵌入式系统设计领域的坚实基础。
二、教学内容与要求(包括学时分配)
第一章 嵌入式系统概述
(4学时)
简介课程教学理念、要求和安排;介绍嵌入式系统的基本概念;嵌入式系统设计技术研究的主要内容;嵌入式系统设计技术的发展现状与发展趋势;典型的嵌入式系统应用;需要注意的行业标准与相关学科;嵌入式系统设计的经典流程。
作业一:观察、归集、创意的嵌入式系统需求分析。
第二章 嵌入式系统硬件设计(20学时)
2.1 计算机体系结构回顾(2学时)
从信息编码表征、程序运行、数据存储、操作系统、网络互连等角度回顾计算系统的基本特征,介绍典型的计算架构及其特点。为后续嵌入式计算系统原理学习奠定基础。
2.2 嵌入式处理器、存储器及其性能优化(8学时)
简介ARM指令集,介绍嵌入式处理器的发展历程,介绍ARM处理器体系和典型处理器内核及其特点;结合典型的ARM处理器内核介绍中断、流水线、超标量、多核等嵌入式处理器性能优化机制;介绍层次化的存储器结构和高速缓存的概念和基本结构,分析并介绍编写适应高速缓存结构的友好代码原理和方法;介绍嵌入式处理器的性能和功耗间的关系。
作业二:高速缓存结构及其分析
2.3 输入/出设备和通信接口(4学时)
介绍通用存储器、显示、键盘等嵌入式系统的周边设备的特性和设计方法;介绍嵌入式总线结构、详细介绍片内总线、I2C、CAN等典型系统总线结构和协议及其实现。
2.4 电源和功耗(2学时)
介绍嵌入式系统电源设计流程和方法,对典型的线性稳压和开关电源的设计方法进行介绍和分析。
2.5 设计实例(6学时)
结合第二章的嵌入式系统设计原理和手段,介绍数字钟的设计方法、重点介绍其基于UML的规格说明、总体和详细的设计方法(2学时)。介绍数码相机的嵌入式设计方法,重点介绍其设计原理、设计过程、仿真设计等典型嵌入式设计方法。(4学时)
第三章 嵌入式系统软件设计(12学时)
3.1 嵌入式操作系统的基本特征和原理(2学时)
3.2 uc/osII操作系统详解(8学时)
3.3 嵌入式软件设计方法(2学时)
嵌入式系统主题报告交流(2学时)
从作业一中选择6到8名有代表性的作业,指导其作者进行基于其需求分析的系统设计,完成5分钟PPT,进行课堂交流t设计,Project报告交流。
三、教学方式和考核方式:
教学方式:多媒体授课,以及同学们的主题Project设计的演示交流。
考核方式:主题Project 设计及交流展示。