《嵌入式系统设计与应用》教学进度安排表
基本信息
课程代码
课程名称（中文）
嵌入式系统设计与应用
学分
课程名称（英文）
The Design and Application of Embedded System
总学时
嵌入式系统开发是什么
共 32 学时
（理论：24  学时，实践：8  学时）
课程管理单位
课程简介
课程性质：
是为计算机科学与技术、物联网工程专业本科生开设的专业必修课，同时还是软件工程、机器人工程的专业选修课。一般在《单片机应用技术》课程后，大二下学期开设。它是结合嵌入式芯片、电子技术、C语言、通信技术的一门综合应用开发课程，对培养学生的工程应用能力具有重要作用。
主要内容：
本课程以理论教学为主，并包含部分实验教学，使理论和实践更好结合。通过本课程的学习，使学生了解有关嵌入式系统的基本原理和设计方法，初步掌握嵌入式系统开发的过程、开发工具使用及常用的基本理论知识，如：交叉编译、文件处理、进程管理、串口通信、网络通信、嵌入式设备驱动等，使学生对于嵌入式系统的开发有一个系统的知识支撑，后续能够快速投入嵌入式相关的工作开发。
课程目标：
预期素质获得：
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。
预期能力获得：
通过学习嵌入式系统基本理论及其应用，培养分析与设计嵌入式系统的基本能力。培养自学、分析问题和解决问题的能力，以及认真负责的工作态度和严谨细致的工作作风。
预期知识获得：
1．熟悉嵌入式系统的基本概念；掌握ARM微处理器体系结构的基础知识。
2．掌握嵌入式系统的基本分析与设计方法，能进行典型嵌入式系统的分析与设计。
3．熟悉实时操作系统的基础知识。
4．掌握嵌入式编程技术，能进行典型嵌入式系统环境下程序设计。
基本要求：
有一定的程序开发基础，熟悉单片机开发。课程学习期间，能够将理论知识与实际结合，做一些简单的开发，如文件读写、进程管理与通信、网络通信、驱动程序等。
使用教材
使用教材：
《嵌入式系统设计与应用（第3版）》，张思民编著，清华大学出版社.
教学安排
课次
教学周
理论学时
实践学时
教学内容
作业
（包含预习安排、练习题、知识拓展三部分）
思考点
1
1
2
0
一、嵌入式系统基础
1. 嵌入式系统简介；
2. 嵌入式系统的发展和应用领域；
3. 嵌入式操作系统；
4. 嵌入式系统的开发过程（重点）；
5. 嵌入式系统应用方案。
生活中的嵌入式有哪些应用？
2
2
2
0
二、嵌入式系统硬件体系结构
1. 相关基础知识；
2. 嵌入式系统硬件平台（重点、难点）；
3. ARM微处理器体系（重点）；
4. 微处理器的结构。
练习题：解释嵌入式系统构成；
知识拓展：ARM处理器体系；
预习：Linux系统
3
3
2
0
三、嵌入式Linux操作系统
1. Linux基本概念；
2. 嵌入式Linux文件系统（重点、难点）；
3. Linux常用操作命令（重点）；
4. Linux的文件编辑器；
5. Linux启动过程。
练习题：Linux各项命令的使用。
4
4
2
0
四、嵌入式Linux程序开发基础
1. 嵌入式Linux编译器；
2. “文件包含”处理（重点）；
3. Make命令和Makefile工程管理（重点、难点）；
4. 嵌入式Linux汇编语言程序设计。
练习题：Linux程序编译的过程是哪些？
5
5
0
2
五、嵌入式Linux 开发基础操作
1. 认识Make与Makefile实际流程；
2. 编写Makefile文档，实现自动编译。
要求：
1. 编写基本的功能程序；
2. 按照Makefile隐式要求，编写工程文档；
3. 运行程序，检测。
练习题：Make和Makefile的应用
6
6
1
1
六、嵌入式Linux程序开发shell与位运算（理论1学时+实践1学时）
（一）理论教学
1. 嵌入式Linux shell编程（重点）；
2. 位运算（重点、难点）。
（二）实践教学
1. Linux 的Shell编程；
2. 位运算程序编写。
练习题：Shell编程与位运算。
7
7
1
1
七、嵌入式开发环境的建立
（一）理论教学
1. 建立主机开发环境（重点）；
2. 配置超级终端minicom；
3. 建立数据共享服务；
4. 嵌入式系统开发板的烧写方法。
（二）实践教学
1. 虚拟机与开发板的连接；
2. 应用程序编写、交叉编译并写入开发板。
编写的hello.c 程序如何让其成功在开发板上运行？
8
8
1
1
八、文件处理
（一）理论教学
1. 嵌入式Linux的文件处理；
2. Open、Close、Read、Write、Lseek函数的使用（重点）。
（二）实践教学
文件操作实验：
要求：编写程序，包含2个功能：
(1) 输入10个学生的2门课程的信息，包括学号、姓名、课程名和成绩；将这些信息存入文件中。
(2) 成绩查询：以姓名、学号和课程名称为条件，查询课程成绩。
练习题：文件的处理函数有哪些？其原型分别是什么？
9
9
2
0
九、进程与控制
1. 进程的概念
2. 管道通信；
3. 共享内存（重点、难点）。
练习题：进程间通信方式与原理；
预习：串口通信。
10
10
2
0
十、串口通信
1. 嵌入式串口通信原理；
2. 嵌入式Linux串口通信技术（重点）。
11
11
0
2
十一、通信实验
1. 多进程及其通信实验（重点、难点）。
2. 串口通讯实验。
要求：
1. 实现多进程管理
2. 进程之间的通信
3. 串口通信参数设置及通信实现
知识拓展：嵌入式Linux的安全性保障措施有哪些？
12
12
2
0
十二、嵌入式网络应用开发
1. 网络编程的基础知识（重点）；
2. Socket网络编程（重点、难点）；
练习题：Socket通信中的常用函数及原型描述
13
13
1
1
十三、嵌入式网络应用开发
（一）理论教学
1. 嵌入式系统的Web服务器程序设计；
2. 开发新的TCP通信协议。
（二）实践教学
Socket网络通信实验。
要求：
1. 编写一个通过Socket发送信息的程序；
2. 编写一个通过Socket接收信息的程序；
3. 分别在虚拟机和实验箱上运行。
常见的Linux网络应用程序Apache的工作原理？
14
14
2
0
十四、嵌入式字符设备驱动程序设计
1. 嵌入式设备驱动程序基础（重点）；
2. 字符设备驱动程序设计（重点）；
练习题：开发字符型设备驱动
预习：块设备驱动程序
15
15
2
0
十五、嵌入式块设备驱动程序设计
1. 简单字符驱动程序设计示例（重点、难点）；
2. 块设备驱动程序设计（难点）。
16
16
2
0
十六、期末总复习
总结本课程的基本内容。

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