“嵌入式系統(tǒng)概論”課程設(shè)計(jì)【精品論文】

1、視 ／點(diǎn) } I n t e l 教育創(chuàng)新 }“ 嵌入式系統(tǒng)概論”課程設(shè)計(jì) 嵌入式系統(tǒng)是近年來發(fā)展很快 的計(jì)算機(jī)方面的學(xué)科 ，并迅速滲透 到控制、自 動(dòng)化、儀器儀表等學(xué)科。浙江大學(xué)從 20 0 2年開設(shè)嵌入式課 程 以來 ，一 直關(guān)注嵌 入 式 系統(tǒng) 領(lǐng)域 的課程開發(fā)與建設(shè) ，收集了國內(nèi)外 相關(guān)專業(yè)的嵌入式課程教學(xué)資料 ，總結(jié)并提高課程對(duì)嵌入式系統(tǒng)快速 發(fā)展的適應(yīng)性 。在英特爾公司的支 持下， 嵌入式中心從 2 0 0 3 年以來嵌 人

2、式舉 辦了多次嵌入式 課程研 討 班 ，與國內(nèi)各高校 多次探討了嵌入 式課 程 的知識(shí) 點(diǎn)與課 程安 排 ，并 與 CM U一同開發(fā)嵌入式課程資料。嵌入式方向包括軟硬件協(xié)同設(shè) 計(jì) 、嵌入式體系結(jié)構(gòu) 、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 、嵌 入式 產(chǎn) 品設(shè) 計(jì)等 方面的知 識(shí) ，需要掌握嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的典 型開發(fā)工具 ，培訓(xùn)學(xué)生具備嵌入式 系統(tǒng) 軟 、硬件 的開發(fā) 能 力 ，對(duì) 于特 定行 業(yè)領(lǐng)域 ( 例 如移 動(dòng)終 端 、數(shù)字 家庭 、信息家電以及對(duì)傳統(tǒng)

3、產(chǎn)業(yè)信 息化改造 )已經(jīng)逐步形成了特定的 嵌入式開發(fā)方法與手段。隨著軟硬件技術(shù)快速發(fā)展 ，嵌 入式系統(tǒng)不再是一門課程就可以介 紹清晰 ，而逐步成為一個(gè)課程群 ，4I 計(jì) 算 機(jī) 教’ |2 0 0 6 ． 3l浙江大學(xué)一英特爾嵌入式技術(shù)中心 陳天洲 ／文該方向的專業(yè)課程可劃分為 ：嵌入 式系統(tǒng)原理 、嵌入式操作系統(tǒng) 、實(shí) 時(shí)系統(tǒng)、嵌入式軟件設(shè)計(jì) 、軟硬件 協(xié)同設(shè)計(jì) 、嵌入式 系統(tǒng)軟件工程 、嵌 入式 系統(tǒng) 中間件 、數(shù) 字信號(hào) 處理 等

4、。一些學(xué)校還開設(shè) 了微機(jī)外 圍電路應(yīng)用設(shè)計(jì)、單片機(jī)編程、AR M 等 課 程 。我們收集并分析 了國內(nèi)部分高 校在嵌入式課程上的教學(xué)大綱，以 此為基礎(chǔ)設(shè)置了我們的嵌入式 系統(tǒng) 概論課程。表 1是我們收集的大學(xué) 名稱 、課程名稱 、學(xué) 時(shí)數(shù) 與知識(shí)點(diǎn) ，這些課程基本上是基于 Ir itel的 X S c a l e 實(shí)驗(yàn)板設(shè)計(jì)的，對(duì)我們?cè)O(shè)計(jì) “ 嵌入式系統(tǒng)概論”有借鑒作用。綜 合上述高校的嵌入式課程 ，有些是針對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)開設(shè)的 ，有 些

5、是針對(duì)其他專業(yè)的，有本科期間開設(shè) 的 ，也有碩 士 期 間開 設(shè) 的 ，一 些高校開設(shè) 了多門嵌入式方向大課 程。我們?cè)O(shè)計(jì)的 “ 嵌入式系統(tǒng)概論”是針對(duì)本科階段開設(shè)的嵌入式方向入 門課 程 ，主要面 向大 三的本科 生 ，其課程 結(jié)構(gòu) 如 圖 l所示 ，其前 修課程一般是計(jì)算機(jī)組成 、微機(jī)原 理、接 口、匯編、操作系統(tǒng)、程序 設(shè)計(jì)語言 、體系結(jié)構(gòu)。部分后續(xù)課 程開設(shè)在研究生階段 嵌入式 系統(tǒng)概論課程的 目的 ，是綜合前修計(jì)算機(jī)專業(yè)課程

6、，以及 包括數(shù)字電路等更基礎(chǔ)的知識(shí) ，開 拓學(xué)生對(duì)嵌入式的視野，為后續(xù)課 程奠定基礎(chǔ)。因此在嵌入式課程中不會(huì)介紹匯編語言設(shè)計(jì)、接 口電路 的設(shè)計(jì)等知識(shí)。我們認(rèn)為 ，該課程理論部分的 知識(shí)點(diǎn)分布基本上如圖2所示，主要分為四大模塊 ，分別是嵌入式概 念 、嵌入式體 系 、嵌入式 系統(tǒng)軟件 、圖 1課程結(jié)構(gòu) 維普資訊 http://www.cqvip.com 哦 ，惹囤 2嵌入式理論課程部分的知識(shí)點(diǎn)分布 嵌入式軟件開發(fā)。實(shí)驗(yàn)部分 由于 各 學(xué)

7、校 實(shí)驗(yàn)材料的差異 ，較難對(duì) 比 ，我們的使用設(shè)備主要是 3 0 套 I n t e lX s ( 礎(chǔ)e 與 3 0 套 Mo t o r o l aD r a g o n b a l l 。對(duì)于嵌入式體系結(jié)構(gòu)，首先介紹 各種嵌入式體系結(jié)構(gòu)、處理器、D S P 。由于 AR M 體系是 目 前嵌入式系統(tǒng) 工 業(yè) 界 事實(shí) 上 的標(biāo) 準(zhǔn) ，一 般 都 以 ARM 體系為例介紹嵌入式體 系結(jié) 構(gòu)， 并介紹AR M 匯編。由于上課學(xué) 生 已經(jīng)

8、學(xué) 習(xí)了匯編語 言 ，所以需要 簡單介紹AR M 匯編與微機(jī)匯編的差 異與特點(diǎn)，要求學(xué)生以自 學(xué)為主，作 業(yè)為輔 ，可以較快地掌握該匯編。浙 江大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)本科生階段在計(jì) 算機(jī)組成課程中還學(xué) 習(xí)了M IPS匯 編，所以學(xué)生們對(duì) AR M 匯編掌握起 來就更快一些。在嵌入式體 系的具體實(shí)例介紹 中，我們結(jié)合本課程的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)簡 要介紹 XS c a l e 體系，這部分主要也 是 自學(xué)為主 ，結(jié)合實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)讓學(xué)生 掌握看硬件資料的能力。在

9、嵌入式體系結(jié) 構(gòu)部分 ，還 需 要介紹嵌入式 系統(tǒng)的硬件系統(tǒng) ，包 6l 計(jì) 算 機(jī) 教 育 2 0 0 6 - 3括 J T A G接 口、外設(shè)、中斷、總線 等。通過這部分的介紹，學(xué)生們可 以了解嵌入式硬件系統(tǒng) 的構(gòu)成與 軟硬件接 口。嵌 入 式 系 統(tǒng)軟 件 就是 嵌 入 式 操作系統(tǒng)。嵌入式操作 系統(tǒng)包括 非實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)與實(shí)時(shí)嵌 入式操作系統(tǒng) ( R T O S ) ， 在嵌入式 課程中主要介紹 R T O S 。在系統(tǒng)軟

10、件模塊 中將介紹實(shí)時(shí) 系統(tǒng) 概念 、操作系統(tǒng)在嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的改 造 ，例如處理 器調(diào)度的實(shí)時(shí)性改 造、中斷處理、文件系統(tǒng)、MMU等。嵌入式系統(tǒng)概論 課程主要介 紹常 見的各種嵌 入式操作 系統(tǒng) ，包括它們的特點(diǎn)、應(yīng)用領(lǐng)域 ， 并以嵌入式 L i n u x 為例子， 介紹 L i n u x的 改造 、裁減 與移 植 。最后一個(gè)模塊是嵌入式軟件 開發(fā) ，是介紹嵌入式軟件開發(fā)的 過程 ，使得整門課程最終能夠形 成一個(gè) 完備的嵌 入式開發(fā)

11、體 系。B o o t l o a d e r 的設(shè)計(jì) ，也可放在操 作 系統(tǒng)移植 中進(jìn)行介紹 。嵌入式 圖形用戶界面 目前沒有統(tǒng)一的標(biāo) 準(zhǔn) ，作 為概論課程需 要 介紹 各 個(gè)嵌 入式 GUI的優(yōu)缺點(diǎn)與適 用范 圍 。同樣 ，課 程 介紹包括 T o r n a d o 、CE． n e t 等嵌 入式開 一 ． 發(fā)環(huán)境 ，以及嵌入式 c a t i o n中 間 件 。 課 程 最 后 將以實(shí)例來介紹嵌 入式 系統(tǒng) 的開發(fā) 流

12、 程 。作為后續(xù)課程，我們認(rèn)為一些 專 題 性 質(zhì) 的 開 發(fā) 工 具 ， 例 如 W i n c e ． n e t 開發(fā) 、S y mb i a n開發(fā)、B R E W 開發(fā)等，可以利用浙江大學(xué) 暑 假 短 學(xué) 期 為 期 兩 周 的 課 程 實(shí) 踐 來完成。而 實(shí)時(shí)系統(tǒng)可以單獨(dú)開設(shè) 研究生層次 的課程，面向領(lǐng)域的嵌 入式 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 可以開設(shè)相關(guān) 的專 題班進(jìn)行討論。部分嵌入式軟件開 發(fā) 的知識(shí) 點(diǎn) ，可以交 給其他 課程 完 成

13、，例如人機(jī)交互設(shè)計(jì)課程里面 ，可 以 介 紹嵌 入 式 GUI 的 設(shè) 計(jì) ，F(xiàn)PGA 可以在相關(guān)硬件課程中完 成。微機(jī)原理課程也可以涉獵部分 嵌入式 課程的 內(nèi)容 ，例如工業(yè)控 制、嵌入式 系統(tǒng)擴(kuò)展等 ，對(duì)于微機(jī) 原理課程的改革 ，也是嵌入式中心 正在進(jìn)行的工作之一 ，希望將實(shí)驗(yàn) 設(shè)備更新到奔騰 M 處理器 ，增加 F P GA，實(shí)現(xiàn)原 來微機(jī) 原理的實(shí)驗(yàn) ，并完成嵌入式的實(shí)驗(yàn)。由于課程的概論性 質(zhì)，而嵌入 式 系統(tǒng) 的紛 繁復(fù) 雜

14、，使 得理論 課不 能把所有知識(shí)講透講深 ，所以本課 程網(wǎng)站 ( e m b e d d e d ． z j u ． e d u ． c n ) 提 供相關(guān)的課件、實(shí)驗(yàn)資料、培訓(xùn)材 料的下載 ，為學(xué)生們提供 了自學(xué)的 素材 ，在一定程度上補(bǔ)充了理論課 程 的 不足 。經(jīng)過實(shí)踐，嵌入式系統(tǒng)概論課 程可以有效加快學(xué)生對(duì)嵌入式系統(tǒng) 的認(rèn)識(shí) ，迅速對(duì)嵌入式系統(tǒng)有完整的知識(shí)準(zhǔn)備 ，而不是只會(huì)一個(gè)特定 的嵌 入式 系統(tǒng) 。作為概論 課程 ，我 們有