spContent=嵌入式系统设计构建以学生为中心,探索继承与创新、交叉与融合的教学理念,培养学生具有创新能力和跨领域分析能力,并成长为面向智能系统的新型嵌入式专业人才。该课程面向嵌入式系统的从业者和爱好者,培养学员设计开发的兴趣。通过课程教学,加深了学生对嵌入式系统的理解,提升其实践动手能力。
嵌入式系统设计构建以学生为中心,探索继承与创新、交叉与融合的教学理念,培养学生具有创新能力和跨领域分析能力,并成长为面向智能系统的新型嵌入式专业人才。该课程面向嵌入式系统的从业者和爱好者,培养学员设计开发的兴趣。通过课程教学,加深了学生对嵌入式系统的理解,提升其实践动手能力。
—— 课程团队
课程概述
“嵌入式系统设计”主要讲授嵌入式系统设计的基本原理以及实操演练。本课程一共包含7章,26个学时,视频总时长648分钟,分成56个视频,每章4-10个视频不等。课程主要内容包括:嵌入式系统总括、指令系统、CPU、计算平台、程序设计与分析、进程与操作系统、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,并具备一定的动手能力。
本课程是国家一流本科课程(线上线下混合式教学)。
授课目标
1. 掌握嵌入式微处理器的基础知识,能够运用基本原理分析问题;
2. 能够适应嵌入式系统的专用性和多样性,使用嵌入式系统开发工具开发软硬件,在实践中优化解决方案;
3. 能够善于运用理论知识在各种复杂工程问题上,培养学生的创新能力。
课程大纲
CPU
3.1 输入/输出机制
3.2 高速缓存
3.3 存储管理和地址转换
3.4 CPU的性能与功耗
计算平台
4.1 计算平台
4.2 CPU总线
4.3 存储与I/O设备
4.4 平台的设计
程序计算与分析
5.1 软件的组件
5.2 程序的表示
5.3 汇编、链接和装载
5.4 编译技术
5.5 程序层的性能分析
进程和操作系统
6.1 多任务和多进程
6.2 运行周期性任务
6.3 基于优先级的调度
6.4 进程间的通讯
6.5 操作系统的性能
实验
7.1 使用寄存器点亮LED灯
7.2 使用固件库点亮LED灯
7.3 按键检测实验
7.4 基于中断按键检测GPIO
7.5 USART通信实验
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预备知识
参考资料
- 郭建等, 嵌入式系统设计基础及应用——基于ARM Cortex-M4微处理器,北京:清华大学出版社
- 曹喜信,郭建等,嵌入式系统设计实验教程,北京:清华大学出版社
- Wolf Wayne. 嵌入式计算系统设计原理. 北京: 机械工业出版社
- 嵌入式系统系统、原理于设计. 北京:清华大学出版社
- uC/OS-II实时操作系统(第2版). 北京: 清华大学出版社
常见问题
Q:每周会发布多少时间的视频?我需要花多少时间来学习?
A:按照90分钟的授课时间来设计课程。设计课程需要1:1.5到1:2的课后学习时间,这包括预习、作业、练习和复习的时间,所以每周大约需要花费三到五小时的时间。
Q: 笔记本是嵌入式设备吗?
A:嵌入式设备是具有专用目的的可计算设备。笔记本是通用目的的可计算设备,因此它不是嵌入式设备,但它可以用于嵌入式系统的开发。
Q:嵌入式系统就是硬件系统吗?
A:说嵌入式系统就是硬件系统是不完整的。一个完整的嵌入式系统应该包括硬件系统和软件系统两部分,两者是相辅相成的,缺一不可。