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嵌入式系统及应用

（EmbeddedSystemsandApplication）

课程编号：

学分：3

学时：45（其中：讲课学时：30实验学时：15）

先修课程：C语言程序设计、数据结构、操作系统原理、单片机原理与

应用

适用专业：

教材：《嵌入式系统设计原理及应用》，符意德主编，清华大学出

版社，2004年出版

开课学院：

一、课程的性质与任务

《嵌入式系统》课程是为物理（应用物理）高年级学生开设的专业

选修课。主要任务是：通过本课程的学习使学生掌握嵌入式系统设计原

理及方法，ARM7微处理器处理器结构及指令系统，嵌入式计算机平台，

嵌入式操作系统及嵌入式网络技术，系统的设计及分析方法。为在今后

从事嵌入式应用与研究打下良好的基础。

二、课程的内容及要求

第1章绪论

教学内容：什么是嵌入式系统，嵌入式计算的特点，嵌入式系统的

设计过程。

教学要求：了解什么是嵌入式系统，了解嵌入式计算机的特点性，

了解嵌入式系统的要求、为什么以微处理器为核心、嵌入式系统设计所

面临的问题，了解嵌入式系统的设计过程。

重点：嵌入式计算的特点。

难点：嵌入式系统的设计过程。

第2章ARM体系结构

教学内容：ARM微处理器结构，ARM处理模式和状态，ARM存储器组

织、存储器格式，ARM寻址方式，异常类型、异常的优先级及向量、异

常的进入和退出。

重点：ARM微处理器结构特点，ARM微处理器的模式和状态，ARM微

处理器的存储组织。

难点：ARM微处理器的模式和状态，ARM微处理器的存储组织，ARM

微处理器的异常处理。

教学要求：掌握ARM微处理器结构，理解ARM微处理器的功能信号，

掌握ARM处理模式和状态，掌握ARM存储器组织，了解异常，掌握ARM寻

址方式。

第3章ARM指令系统

教学内容：ARM指令集，Thumb指令集，ARM汇编程序设计，存储器

访问指令、数据处理指令、分支指令、协处理器指令、杂项指令，ARM

汇编程序规范、特点、混合编程、C／C++和ARM汇编程序间相互调用。

重点：32位的ARM指令集的存储器访问指令；数据处理指令；分支

指令；协处理器指令。16位Thumb指令集的存储器访问指令、数据处理

指令、分支指令、中断和断点指令。

难点：存储器访问指令，协处理器指令。

教学要求：掌握ARM指令集，掌握Thumb指令集，了解ARM的伪指令

及其它指令。

第4章嵌入式计算机平台

教学内容：CPU总线，存储器及存储系统机制，接口控制方式，I/O

设备，I/O接口芯片的寻址，定时器和计数器的原理，总线定时、数据

读写、中断，程序查询方式、中断方式。

重点：处理器如何通过微处理器总线与I/O设备交换信息，存储系

统的结构和存储器构件的类型，如何实现各种各样的人机界面。

难点：如何实现各种各样的人机界面。

教学要求：掌握总线定时的概念及总线定时的三种方式，理解数据

读写操作的过程，理解中断的概念和DMA的概念。理解随机存储器的存

取过程，了解存储管理机制。掌握接口控制方式。理解显示器的工作方

式及输出控制，了解A/D、D/A转换器的工作方式。了解定时器和计数器

的工作原理。

第5章系统设计和分析

教学内容：系统设计的形式化方法，嵌入式系统设计范型，编程模

型，程序执行时间的分析与优化统一建模语言，结构描述、行为描述，

数据流图、控制／数据流图，执行时间的描述、性能分析、优化执行速

度。

重点：控制/数据流图；程序执行性能分析方法。

难点：程序执行时间的分析与优化方法。

教学要求：掌握统一建模语言的概念、组成及使用。了解结构描述

和行为描述的概念。掌握嵌入式系统设计的范型，状态机和循环队列。

了解描述系统的程序模型。理解程序执行时间的分析方法与优化方法。

了解程序功耗分析与功耗优化。了解程序长度的分析与优化。

三、课程学时分配

章节讲课实验上机

第1章绪论2