“嵌入式系統(tǒng)概論”課程設計【精品論文】

1、視 ／點 } I n t e l 教育創(chuàng)新 }“ 嵌入式系統(tǒng)概論”課程設計 嵌入式系統(tǒng)是近年來發(fā)展很快 的計算機方面的學科 ，并迅速滲透 到控制、自 動化、儀器儀表等學科。浙江大學從 20 0 2年開設嵌入式課 程 以來 ，一 直關注嵌 入 式 系統(tǒng) 領域 的課程開發(fā)與建設 ，收集了國內(nèi)外 相關專業(yè)的嵌入式課程教學資料 ，總結并提高課程對嵌入式系統(tǒng)快速 發(fā)展的適應性 。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 點與課 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 計 、嵌入式體系結構 、實時操作系統(tǒng) 、嵌 入式 產(chǎn) 品設 計等 方面的知 識 ，需要掌握嵌入式系統(tǒng)設計的典 型開發(fā)工具 ，培訓學生具備嵌入式 系統(tǒng) 軟 、硬件 的開發(fā) 能 力 ，對 于特 定行 業(yè)領域 ( 例 如移 動終 端 、數(shù)字 家庭 、信息家電以及對傳統(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 ，而逐步成為一個課程群 ，4I 計 算 機 教’ |2 0 0 6 ． 3l浙江大學一英特爾嵌入式技術中心 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 時系統(tǒng)、嵌入式軟件設計 、軟硬件 協(xié)同設計 、嵌入式 系統(tǒng)軟件工程 、嵌 入式 系統(tǒng) 中間件 、數(shù) 字信號 處理 等

4、。一些學校還開設 了微機外 圍電路應用設計、單片機編程、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大綱，以 此為基礎設置了我們的嵌入式 系統(tǒng) 概論課程。表 1是我們收集的大學 名稱 、課程名稱 、學 時數(shù) 與知識點 ，這些課程基本上是基于 Ir itel的 X S c a l e 實驗板設計的，對我們設計 “ 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 ，有些是針對計算機專業(yè)開設的 ，有 些

5、是針對其他專業(yè)的，有本科期間開設 的 ，也有碩 士 期 間開 設 的 ，一 些高校開設 了多門嵌入式方向大課 程。我們設計的 “ 嵌入式系統(tǒng)概論”是針對本科階段開設的嵌入式方向入 門課 程 ，主要面 向大 三的本科 生 ，其課程 結構 如 圖 l所示 ，其前 修課程一般是計算機組成 、微機原 理、接 口、匯編、操作系統(tǒng)、程序 設計語言 、體系結構。部分后續(xù)課 程開設在研究生階段 嵌入式 系統(tǒng)概論課程的 目的 ，是綜合前修計算機專業(yè)課程

6、，以及 包括數(shù)字電路等更基礎的知識 ，開 拓學生對嵌入式的視野，為后續(xù)課 程奠定基礎。因此在嵌入式課程中不會介紹匯編語言設計、接 口電路 的設計等知識。我們認為 ，該課程理論部分的 知識點分布基本上如圖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課程結構 維普資訊 http://www.cqvip.com 哦 ，惹囤 2嵌入式理論課程部分的知識點分布 嵌入式軟件開發(fā)。實驗部分 由于 各 學

7、校 實驗材料的差異 ，較難對 比 ，我們的使用設備主要是 3 0 套 I n t e lX s ( 礎e 與 3 0 套 Mo t o r o l aD r a g o n b a l l 。對于嵌入式體系結構，首先介紹 各種嵌入式體系結構、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 上 的標 準 ，一 般 都 以 ARM 體系為例介紹嵌入式體 系結 構， 并介紹AR M 匯編。由于上課學 生 已經(jīng)

8、學 習了匯編語 言 ，所以需要 簡單介紹AR M 匯編與微機匯編的差 異與特點，要求學生以自 學為主，作 業(yè)為輔 ，可以較快地掌握該匯編。浙 江大學計算機專業(yè)本科生階段在計 算機組成課程中還學 習了M IPS匯 編，所以學生們對 AR M 匯編掌握起 來就更快一些。在嵌入式體 系的具體實例介紹 中，我們結合本課程的實驗平臺簡 要介紹 XS c a l e 體系，這部分主要也 是 自學為主 ，結合實驗環(huán)節(jié)讓學生 掌握看硬件資料的能力。在

9、嵌入式體系結 構部分 ，還 需 要介紹嵌入式 系統(tǒng)的硬件系統(tǒng) ，包 6l 計 算 機 教 育 2 0 0 6 - 3括 J T A G接 口、外設、中斷、總線 等。通過這部分的介紹，學生們可 以了解嵌入式硬件系統(tǒng) 的構成與 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 非實時嵌入式操作系統(tǒng)與實時嵌 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 中將介紹實時 系統(tǒng) 概念 、操作系統(tǒng)在嵌入式系統(tǒng)領域的改 造 ，例如處理 器調度的實時性改 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、應用領域 ， 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 完備的嵌 入式開發(fā)

11、體 系。B o o t l o a d e r 的設計 ，也可放在操 作 系統(tǒng)移植 中進行介紹 。嵌入式 圖形用戶界面 目前沒有統(tǒng)一的標 準 ，作 為概論課程需 要 介紹 各 個嵌 入式 GUI的優(yōu)缺點與適 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，我們認為一些 專 題 性 質 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 暑 假 短 學 期 為 期 兩 周 的 課 程 實 踐 來完成。而 實時系統(tǒng)可以單獨開設 研究生層次 的課程，面向領域的嵌 入式 系統(tǒng)設計 可以開設相關 的專 題班進行討論。部分嵌入式軟件開 發(fā) 的知識 點 ，可以交 給其他 課程 完 成

13、，例如人機交互設計課程里面 ，可 以 介 紹嵌 入 式 GUI 的 設 計 ，F(xiàn)PGA 可以在相關硬件課程中完 成。微機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)擴展等 ，對于微機 原理課程的改革 ，也是嵌入式中心 正在進行的工作之一 ，希望將實驗 設備更新到奔騰 M 處理器 ，增加 F P GA，實現(xiàn)原 來微機 原理的實驗 ，并完成嵌入式的實驗。由于課程的概論性 質，而嵌入 式 系統(tǒng) 的紛 繁復 雜

14、，使 得理論 課不 能把所有知識講透講深 ，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 供相關的課件、實驗資料、培訓材 料的下載 ，為學生們提供 了自學的 素材 ，在一定程度上補充了理論課 程 的 不足 。經(jīng)過實踐，嵌入式系統(tǒng)概論課 程可以有效加快學生對嵌入式系統(tǒng) 的認識 ，迅速對嵌入式系統(tǒng)有完整的知識準備 ，而不是只會一個特定 的嵌 入式 系統(tǒng) 。作為概論 課程 ，我 們有