《嵌入式系统设计》教学大纲

《嵌入式系统设计》教学大纲（精选6篇）

篇1：《嵌入式系统设计》教学大纲

《嵌入式系统设计》课程教学大纲

嵌入式系统设计(Design of Embedded Systems)

一、课程教学目的和基本要求

教学目的：

嵌入式系统技术已被广泛地应用于工业控制系统、信息家电、通信设备、医疗仪器、智能仪器仪表等众多领域。如手机、PDA、MP3、手持设备、智能电话、机顶盒等，可以说嵌入式系统无处不在。本课程讲述当前主流的嵌入式处理器—ARM的微处理器和实时操作系统µC/OS，介绍嵌入式系统的基本原理和应用及设计方法。通过本课程的学习，着重培养学生的实际动手能力，使学生掌握ARM的系统结构、指令系统、程序设计方法、系统扩展方法、应用及开发技术等。使学生在工作中具有利用嵌入式系统开发产品和解决实际问题的基本能力。

基本要求：

1、掌握嵌入式系统技术的基本原理。

2、了解并掌握ARM的系统结构、指令系统、程序设计方法、系统扩展方法、应用及开发技术等。

3、比较熟练地用ADS进行ARM实验箱的编程及调试。

4、了解并掌握实时操作系统µC/OS，并学会用µC/OS开发小型应用系统。

二、先修课程及本课程总学时

先修课程：C程序设计语言、单片机原理 本课程总学时：36

三、课程章节及各章节学时安排

第一章 嵌入式系统概述（2学时）

第二章 嵌入式系统硬件基础（2学时）

第三章 设计方法及ADS集成开发环境（4学时）

第一节 嵌入式系统的设计方法（2学时）第二节 ADS集成开发环境（2学时）第四章 ARM7体系结构（4学时）

第一节ARM7体系结构介绍（2学时）第二节ARM7TDMI(-S)指令集简介。（2学时）第五章 ARM指令集（8学时）

第一节 ARM处理器寻址方式。（2学时）第二节ARM指令集。（2学时）第三节ARM汇编程序设计。（2学时）第四节C与汇编混合编程。（2学时）第六章 硬件结构与功能（12学时）第一节 LPC2106/2105/2104结构（2学时）第二节 GPIO及引脚连接模块。（2学时）

第三节 UART0和UART1、I2C接口、SPI接口。（2学时）第四节 定时器0和定时器1。（2学时）第五节 脉宽调制器（PWM）。（2学时）

第六节 看门狗及Flash存储器系统和编程。（2学时）第七章 µC/0S－II程序设计（4学时）

第一节 µC/0S－II简介及移植（2学时）第二节 移植µC/0S－II。（2学时）

四、课程主要内容

第一章 嵌入式系统概述（2学时）

1、嵌入式系统简介（包括什么是嵌入式系统，嵌入式系统的特点，嵌入式系统的分类）。

2、嵌入式系统的应用领域。

3、嵌入式系统的现状和发展趋势。

4、嵌入式微处理器和嵌入式操作系统。

5、嵌入式系统中的一些重要概念。难点：什么是嵌入式系统。

第二章 嵌入式系统硬件基础（2学时）

1、嵌入式系统的总体结构。

2、与嵌入式系统相关的硬件知识。难点：总体结构。

第三章 设计方法及ADS集成开发环境（4学时）第一节 嵌入式系统的设计方法

包括嵌入式系统的设计流程，嵌入式系统的一般设计方法，嵌入式系统的硬件/软件协同设计技术。第二节 ADS集成开发环境

1、ADS 1.2 集成开发环境的组成

2、工程的编辑

3、工程的调试

4、仿真器的安装与应用 难点：调试、仿真器。

第四章 ARM7体系结构（4学时）第一节ARM7体系结构介绍

1、处理器模式。

2、内部寄存器。

3、程序状态寄存器。

4、异常。

第二节ARM7TDMI(-S)指令集简介。难点：异常。

第五章 ARM指令集（8学时）第一节 ARM处理器寻址方式。第二节ARM指令集。

第三节ARM汇编程序设计。第四节C与汇编混合编程。难点：ARM汇编程序设计。

第六章 硬件结构与功能（12学时）第一节 LPC2106/2105/2104结构

1、存储器寻址。

2、系统控制模块。

3、存储器加速模块。

4、向量中断控制器。

第二节 GPIO及引脚连接模块。

第三节 UART0和UART1、I2C接口、SPI接口。第四节 定时器0和定时器1。第五节 脉宽调制器（PWM）。

第六节 看门狗及Flash存储器系统和编程。

难点：存储器重新映射，编程实现功能部件的初始化和控制。本章实验：LPC2106/2105/2104功能部件基础实验。

第七章 µC/0S－II程序设计（4学时）第一节 µC/0S－II简介及移植

1、移植规则。

2、编写LPC2106/2105/2104的启动代码。第二节 移植µC/0S－II。难点：移植µC/0S－II。本章实验：学习移植µC/0S－II。

五、教材及主要参考书

教材：

《嵌入式系统设计与开发》，马文华，科学出版社，2006年

主要参考书：

[1] 田苗苗．嵌入式控制系统．北京航空航天大学出版社，2002年 [2] 吕 骏 译．嵌入式系统设计．电子工业出版社，2002年

[3] 周立功等．ARM微控制器基础与实战．北京航空航天大学出版社，2003年

[4] 李驹光等．ARM应用系统开发祥解．清华大学出版社，2003年

[5] 劭贝贝译．uCOS-II－源代码公开的实时嵌入式操作系统．中国电力出版社，2001年 [6] 田苗苗．嵌入式系统设计与实例开发．清华大学出版社，2002年 [7] 袁勤勇等译．嵌入式系统构件．机械工业出版社，2002年 [8] 田苗苗．《实用嵌入式系统设计与开发—基于ARM微处理器与μCOS-II实时操作系统》(第二版)，清华大学出版社，2003.9 [9] 邵贝贝译．《源代码公开的实时嵌入式操作系统——μCOS-II》，北京航空航天大学出版社，2003年

六、其他需要说明的情况

1．采用多媒体教学。

2．实验课单列，每周2学时。

3．每周作业量2～3小时，主要针对基本概念、开发环境的操作和编程。

七、成绩评定

1.理论考核

占60% 2.实践考核

占40%（其中包括：实验、作业、课堂提问、学生自行设计制作的作品）。

篇2：《嵌入式系统设计》教学大纲

课程名称：嵌入式系统A课程（Embedded Systems）课程编号：1310778236 设计时数：1周 学

分：1 开课单位：信息电子技术学院通信工程教研室 适用专业：通信工程 适用对象：本科

一、课程的性质、类型、目的和任务

作为电子信息工程、通信工程专业本科生的必修实践环节，嵌入式系统课程设计要求学生有扎实的理论基础并具备一定动手能力。进入课程设计前要认真复习微处理器类课程中的相关知识和汇编语言、C语言的编程方法。课程设计采用课堂讲述、自学、分组实践相结合的方式，通过分析典型的例子，使学生熟悉并掌握嵌入式系统的开发流程和基本的编程方法。课程设计要求2—3人组成课设小组，在指定范围内选定题目，每组选一题，题目应侧重一个嵌入式系统的具体应用方面。题目选定后，在教师的指导下，学生理解设计原理，分析重要电路单元，计算必要的参数并在此基础上编写程序，最后，在课程设计结束时独立写出理论分析完善、文理通顺、字迹工整的课程设计报告并上交软件程序。教师可根据作品的难易程度、参数指标、编程水平等进行评分。

二、本课程与其它课程的联系与分工

学习该课程之前，学生应学习过《C语言程序设计》、《数字电子技术》，《单片机原理与应用》基础知识。嵌入式系统是它们的总结和提高。

三、课程内容及教学基本要求

[1]表示“了解”；[2]表示“理解”或“熟悉”；[3]表示“掌握”；

学生可从下列题目中任选一个作为嵌入式课程设计题目，也可以根据个人兴趣及实验室现有条件，自己确定题目经教师审核后作为课程设计题目。

（一）单片机控制数码管显示系统的设计

AVR单片机的工作原理[1]，嵌入式系统实际开发过程[2]，单片机控制数码管的方法[3]，师编写程序[3]，实现单片机控制数码管显示系统的设计[3]。

（二）矩阵式按键控制LED显示系统

AVR单片机的工作原理[1]，嵌入式系统实际开发过程[2]，矩阵式按键输入控制信号[3]、通过单片机控制LED显示的过程[3]。单片机定时/计数器的工作原理及使用[3]，汇编程序的下载及固化的过程[3]，（三）汉字显示系统设计

了解AVR单片机的工作原理[1]，液晶驱动芯片的工作原理[1]，嵌入式系统实际开发过程[2]，单片机控制液晶显示模块的方法[3]，编写程序，单片机控制汉字显示系统的设计[3]。

（四）交通灯控制

AVR单片机的工作原理，嵌入式系统实际开发过程[2]，ARM7核的LPC2106的管脚功能和特点[1]，I/O控制寄存器的设置方法[3]；ARM7应用系统编程开发方法[3]，能用C语言编写应用程

序[3]； ADS1.2软件的使用以及PROTEUS仿真调试的方法[3]；

（五）交通灯设计

ARM芯片[1]； ARM芯片各个引脚的功能[2]，工作方式[2]，计数/定时[2]，I/O口[2]，中断[2]；利用ARM芯片模拟实现交通灯控制[3]。，工作方式，计数/定时，I/O口，中断等相关原理，通过软硬件设计实现利用ARM芯片完成交通灯的模拟控制[3]

（六）温度采集系统

ARM芯片各个引脚功能[1]，工作方式[1]，计数/定时[1]，I/O口[1]，中断[1]。通过软硬件设计实现利用ARM芯片对周围环境温度信号的采集及显示[3] 其他课题见附录：

四、考核方式及要求

1．考核方式：考查；

2．考核方法：平时考勤+设计报告+ 设计答辩； 3．成绩评定：

平时成绩：应根据学习纪律、出勤、等方面综合评定，占10%；

设计报告：根据学生设计报告各部分的完整性和优劣情况评定，占70%； 设计答辩：应根据答辩结果评定，占20%.按优、良、中、及格、不及格五级分制记分。设计报告内容：

1.封面；2.摘要；3.目录；4.总体方案设计分析 ；5.软件框图及程序设计（汇编语言源程序必须加注释说明）；6.硬件原理图设计（最好使用电子设计CAD软件绘制）；7.设计总结和心得体会。

五、实验教材（指导书）及参考书（资料）

篇3：《嵌入式系统设计》教学大纲

随着社会的发展, 社会对毕业生要求越来越高, 要想提高毕业生的就业率, 并使之能更好地适应社会对人才的需求, 高校的部分课程的教学模式与教学方法必须有所改变。嵌入式系统是一门理论性与实践都很强的学科, 它不仅需要前面一些课程理论知识的铺垫, 而且还要求同学们在课余时间加强动手练习, 所以仅凭教师在理论课讲理论, 学生在实验课完成指定实验是不够的。针对我院学生的特点, 课题组结合校园网和信息化技术开发了嵌入式系统课程辅助教学平台, 该平台通过提供与本门课程相关知识的资料、每节课需要预习的知识点, 每节实验课基本实验的演示视频, 并提供预习情况的监督功能来保证同学的预习质量。通过提供嵌入式课程设计管理功能来保证同学课余时间的动手能力, 通过提供交流论坛来为同学提供一个经验交流环境。

2. 系统设计

2.1 系统功能

根据课程建设、学院和学生的要求, 本系统需要完成功能如下:

(1) 课程要求:系统应能显示本门课的课程大纲、教学日历、课程表和相关的上课规定等文件, 让同学在上课之前对本门课的相关要求有一定的了解, 并能在系统内发布相应的公告信息。

(2) 资料共享:可以上传教师上课课件、相关辅导材料和工具软件。上传的资源不要求多, 但必须精, 因为一门课在一个学期学习内学习时间有限, 繁多的教学资料会使得同学抓不住重点。

(3) 预习管理:任课教师在课程开课前按照教学大纲和教学日历, 将上课内容按章划分好知识点, 发布在网上供学生阅读, 实验课应将实验指导书, 相关工具介绍、实验的基本操作视频放在网上, 以便学生能提前预习。学生通过用户名登录后, 对于课前预习知识点来说, 学生每次浏览知识点后, 系统就会记录下来其是否浏览过。对于实验视频演示系统, 每次学生观看, 系统会记录下来其是否浏览过, 浏览了多长时间, 并可以将此作为评判平时成绩因素之一。

(4) 交流论坛:为学生提供一个相关交流学习的一个空间, 老师也可利用解答版块解决学生提出的问题, 交流论坛不但可以回答学生在学习过程当中遇到的问题, 也可以将被解答过答案留给以后学习本门课学生的作为参考。

2.2 系统框架

本系统共五个功能模块, 分别为:公告管理模块、资源管理模块、大作业管理模块、交流论坛模块和用户管理模块。系统框图如图1所示。

3. 系统实现

本系统是在Windows XP操作系统下, Adobe Dreamweaver CS6软件环境下, 以PHP为编程语言开发完成的, 数据库采用My Sql 5.0, 系统采用通用B/S结构。

3.1 公告管理模块

该系统包括发布公告、公告管理等子功能模块。该模块可以由任课教师和管理员进行操作。

(1) 公告管理子模块

主要发布上课相关公告, 交作业时间。为了保证是学生亲自动手完成的, 每次学生交作业后, 进行答辩, 答辩的时间、地点在公告里进行通知, 每次答辩成绩和实课成绩通过公告进行发布。

(2) 公告管理子模块

主要完成公告的删除与修改功能。

3.2 资源管理模块

该系统包括上传资料、管理资料、课前预习等子功能模块。

(1) 上传资料子模块

主要完成教师上传课件、课程相关资源、实验视频等相关资料, 此子模块的功能可以由任课教师和管理员进行操作, 本子模块对资料的大小没有限制。

(2) 管理资料子模块

主要完成对上传资料的管理, 包括修改资料名称、修改资料分类、删除上传资料等。本子模块可以由管理员和任课教师进行操作。

(3) 课前预习子模块

该子模块主要完成对学生预习情况记录的功能, 如果学生下载过理论课预习资料视其阅读过, 如果学生在上实验课前浏览过教学视频且浏览时间为视频最后时间, 视为浏览过。

3.3 大作业管理模块

该模块包括教师出题子模块、学生选题子模块、学生分组子模块和上传大作业资料子模块。

(1) 教师出题子模块

教师在此子模块里出大作业的题目, 学生根据自己的兴趣选择大作业题目。

(2) 学生选题子模块

学生通过在本模块里选择自己的大作业题目。

(3) 学生分组子模块

学生选择题目之后按照教师规定的功能模块进行分组, 学生分组之后将组信息填在本子模块里。

(4) 上传大作业资料子模块

学生完成大作业后, 将答辩用PPT、相关程序和课程论文传至本模块。

3.4 交流论坛模块

该模块采用Discuz X2.5论坛模版, 主要包括前沿技术、问题讨论、老师答疑和资源共享等版块。

在这个模块里, 学生们可以讨论问题, 也可以给任课教师留言, 由任课教师回答相关问题。

3.5 用户管理模块

本系统不能用户自己注册, 所有注册均由管理员进行添加, 该子模块包括学生用户管理子模块、教师用户管理管理子模块和管理员用户管理子模块。

4. 结束语

本系统在本学期开发完成, 目前正在使用, 系统操作比较稳定, 基本上能满足辅导要求, 但是还存在如上传的资料不够精简、预习知识点不够全面等问题。

参考文献

[1]孙宝军.课程建设与大学生毕业设计互溶性的思考[J].现代计算机, 2013, 13:38-40.

[2]林祥果.基于“项目导向, 任务驱动”的高职嵌入式系统课程开发实践[J].顺德职业技术学院学报, 2012, 3:50-53.

[3]郑广海, 曲英伟.“嵌入式Linux操作系统及实践”课程改革[J].计算机教育, 2012, 4:37-40.

[4]潘巧书.计算机教学辅助系统的应用研究[J].中国电子商情:科技创新, 2013, 17:26-26.

篇4：《嵌入式系统设计》教学大纲

关键词 嵌入式系统；设计方案；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2015）17-0109-02

1 引言

嵌入式系统是一门综合性很强的课程，主要由计算机类、电子类、自动化类学科作为高年级的必修或限修课程开设。随着“互联网+”这种互联网思维的不断升级实践和深入生活，嵌入式系统仅作为工业级应用已经成为昨日黄花，物联网将成为嵌入式系统的最主要应用方向之一。以ARM内核芯片为处理器的智能通讯系统成为智能手机中相当庞大的一支力量。嵌入式系统正如其名一样，逐渐嵌入到人们的日常生活中。

嵌入式系统课程实践性要求高，经费紧张，历史短，积累经验少，因此嵌入式人才匮乏，缺乏嵌入式系统人才的问题已经阻碍嵌入式产业的可持续发展[1]。由于需要软硬件结合进行教学，注重动手实验，需要理论与实践并重的方法，因此，嵌入式系统教学改革需要的理念与近年来兴起的CDIO工程教育模式不谋而合。

2000年，美国麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所院校经过四年左右的研究，提出CDIO工程教育模式的理念。CDIO的C、D、I、O四个字母分别代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate）。CDIO培养大纲将学生能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面，要求以综合的培养方式使学生的学习达到预期目标[2]。也就是说，关注学生工程实践经验的形成和累积，锻炼动手能力是工程教育模式的主要目标。

国内外很多大学都很关注这一模式，已经有几十所国外著名大学加入CDIO组织；国内也有多所院校加入了教育部的CDIO工程教育模式研究与实践课题组试点工作组。这对于嵌入式系统的教学改革提供了很好的外部平台，并有方向性的指导作用。

以设计方案为导向的嵌入式系统教学的改革以建立学生的系统工程体系为主要目标，以总体设计和局部设计为着眼点，发掘学生的分析、解决问题和构建方案的能力，力求在以后的工作中能够学为所用。

2 教学现状

嵌入式系统课程综合性强，内容多而庞杂，需要的先修课程多，包括C语言程序设计、操作系统、Linux操作系统、数字逻辑、电路基础等诸多课程，一般开设在大三的下学期或大四的上学期，这样先修课程学生能够比较充分地完成。中国石油大学的嵌入式系统课时为32学时，其中16学时为实验学时，授课学时较少。学生虽为工科学生，但以计算机科学与技术和软件工程专业的学生为主，硬件基础差，动手组装、焊接能力不强；但对于软件系统的设计、分析、理解和编程能力较好。目前嵌入式系统课程安排在大四的上学期，但学生面临考研、工作等重要的人生选择问题，学习热情有所下降，部分实验不能在规定时间内完成。

但从总体教学情况来看，绝大部分学生的学习热情很高，对于这个较新的课程门类很感兴趣，对课程的实用价值和能够学到的知识认可度很高。很多学生课程结束后都有意犹未尽的感觉，经常与笔者交流：能否多来实验室进行练习？是否有相关课程可以旁听？等等。但是苦于入门比较困难，而且需要投入较多的时间进行软硬件调试和练习，很难有实质性的提高。

3 以设计方案为导向的教学方法改革

因学生的基础较弱，因此课程重点集中在培养系统设计方案的规划和嵌入式操作系统的理解和实现。以嵌入式Linux为主要平台，对于系统的层次结构、底层硬件构件，嵌入式Linux操作系统的剪裁、编译、移植，Bootloader的编译和烧写，驱动模块的编写和编译，以及在系统中的使用进行介绍。

在教学中以一个GPS定位系统为例，从总体设计开始介绍，让学生从系统角度开始认识嵌入式系统的组成，包括硬件构件和软件构件，让学生简单了解嵌入式系统的概念。作为一个典型的嵌入式系统，GPS定位系统包含了一般嵌入式系统中常见的硬件组件（如液晶屏幕、键盘、天线、CPU、ROM、Flash等），也包含了常见软件构件（如嵌入式Linux操作平台、地图存储数据库、地图的查询和显示系统等），具有较好的示范效果和引导作用。

在教学实践中从需求分析开始引入总体的设计方案，引导学生思考系统需要的基本硬件和软件组件，然后进入到每个组件的局部，分别进行说明和介绍。如引导学生分析GPS定位系统的功能后，引出硬件组件中液晶屏幕是必选组件，然后进一步深入介绍其相应的结构、类型、基本原理、选件要点，另外对于液晶屏幕和其他组件的连接方法、与哪些部件相连、如何供电进行进一步延伸。接下来从供电系统又可扩展到如何降低系统能耗，哪些部件是耗电大户，如何完成低功耗的配置和在设计中如何减少不必要的电能消耗，电池的类型以及选择方法。

对于CPU部分的介绍可引入对于嵌入式处理器的类型、结构、通用功能说明，同时引入ARM架构处理器。对于ARM处理器则可进一步详细阐明其内部结构、寄存器和流水线技术、指令系统、异常处理方法等相关内容。

对于软件组件，如Bootloader部分，也可以采用类似的方式。首选在嵌入式系统整个软件的总体结构中体现Bootloader的位置和作用，然后延伸到Bootloader目前的版本、类型，最后进入其内部结构，分别介绍stage1和stage2两个部分的基本结构和功能、启动的顺序等内容。其他部分组件依次进行延伸介绍和说明。

这样从总体到局部，从系统设计方案开始，逐渐进入各个局部部件，让学生首选对整体的嵌入式系统有个认识，简单了解嵌入式系统的概念，引起学生的学习兴趣，且不让学生望而却步，再进一步到系统的各个组件的具体内容，逐个进行介绍和说明，层层递进，达到较好的教学效果。

4 结束语

“以设计方案为导向”的嵌入式系统课程改革的方法每个学期都会根据学生的情况进行微调，大部分学生的学习热情得到较好的提升，课程总结、实验报告的质量都有了一定提高，达到预期效果。当然，嵌入式系统课程的改革尚在进行阶段，难免在一些方面有所疏漏，以后的课程实践中会不断进行完善。

参考文献

[1]李成华，江小平.嵌入式Android操作系统实践教学改革[J].教育教学论坛，2011，20（7）：153-154.

篇5：《嵌入式系统设计》教学大纲

(一)说明

1、课程概述

（1）课程属性及课程介绍

《嵌入式系统设计原理及应用》课程是计算机类、电子工程类、通信工程类的专业基础课。该课系统地描述了嵌入式系统设计原理及方法，对嵌入式系统的设计过程进行了完整地介绍。书中采用了自底向上的方法来介绍嵌入式系统，首先介绍了ARM7微处理器核这一典型的用于嵌入式系统开发的微处理器嵌入式系统相关硬件平台，然后介绍了嵌入式系统设计原理及方法，以及嵌入式操作系统及嵌入式网络技术，培养学生了解有关嵌入式系统的基本原理、设计方法以及嵌入式系统的最新发展，初步掌握嵌入式系统开发的过程和常用方法，掌握实时操作系统的基本功能和设计方法，了解和熟悉一些常用的实时嵌入式操作系统。

（2）适用对象：计算机专业学生（专业选修课）。（3）先修课程与后续课程：

先修课程：计算机组成原理、微机原理 后续课程：

2、教学目的、意义、任务

培养学生了解有关嵌入式系统的基本原理、设计方法以及嵌入式系统的最新发展，初步掌握嵌入式系统开发的过程和常用方法，掌握实时操作系统的基本功能和设计方法，了解和熟悉一些常用的实时嵌入式操作系统。培养应用型人才。

3、主要教学方法、手段 ：

理论教学采用启发式、互动式、案例驱动、讲解式等多种教学方法结合，实践教学采用任务式、参与式；利用黑板与实践结合。

4、教学中注意的问题：

教材中的理论与实际问题的有机结合

5、学时与分配 总学时： 60 理论教学 40学时 占全部学时的66.7% 实验教学 20学时 占全部学时的33.3%

6、实践教学：无

7、课程考核要求：

闭卷 占80% 试验、考试及平时表现占20%

（二）本文

第一章 什么是嵌入式系统 4学时

（1）教学目的 ：通过本章的学习，要求学生对嵌入式系统有一个总体的认识，了解嵌入式系统的特点，为以后章节的学习做好准备。（2）教学重点和难点：嵌入式系统、特点（3）主要教学方法、手段：通过板书解（4）教学内容

1．1 什么是嵌入式系统 1．2 嵌入式计算的特点 1．3 嵌入式系统的设计过程 1．4 本书内容简介 第2章 ARM体系结构 6学时

（1）教学目的 ：通过本章的学习，要求了解嵌入式系统ARM体系结构。（2）教学重点和难点：嵌入式系统ARM体系结构、特点（3）主要教学方法、手段：通过板书解（4）教学内容

2．1 ARM微处理器结构 2．2 ARM处理模式和状态 2．3 ARM存储器组织 2．4 异常 2．5 ARM寻址方式 第3章 ARM指令系统 3学时

（1）教学目的 ：通过本章的学习，要求了解嵌入式系统ARM指令系统。（2）教学重点和难点：嵌入式系统ARM指令系统、特点（3）主要教学方法、手段：通过板书解（4）教学内容

3．1 ARM指令集 3．2 Thumb指令集 3．3 ARM汇编程序设计 第4章 嵌入式计算平台 7学时

（1）教学目的 ：通过本章的学习，要求了解嵌入式计算平台原理。（2）教学重点和难点：嵌入式计算平台原理（3）主要教学方法、手段：通过板书解（4）教学内容

4．1 CPU总线 4．2 存储器及存储系统机制 4．3 接口控制方式 4．4 I／O设备 4.5定时器和计数器 第五章 系统设计和分析 7学时

（1）教学目的 ：通过本章的学习，要求了解嵌入式计算系统设计和分析原理。（2）教学重点和难点：嵌入式计算系统设计和分析原理（3）主要教学方法、手段：通过板书解（4）教学内容

5.1系统设计的形式化方法 5.2嵌入式系统设计范例 5.3 编程模型 5.4程序执行时间的分析与优化 5.5能量的功率分析与优化 5.6程序长度的分析与优化 第六章 嵌入式操作系统 7学时

（1）教学目的 ：通过本章的学习，要求了解嵌入式操作系统（2）教学重点和难点：嵌入式操作系统（3）主要教学方法、手段：通过板书解（4）教学内容

6.1嵌入式系统的进程 6.2嵌入式系统网络 6.3进程间通讯机制 6.4嵌入式操作系统其他功能 6.5嵌入式操作系统 第七章 嵌入式网络技术 7学时

（1）教学目的 ：通过本章的学习，要求了解嵌入式网络技术（2）教学重点和难点：嵌入式网络技术（3）主要教学方法、手段：通过板书解（4）教学内容

7.1 分布式嵌入式体系结构 7.2嵌入式系统网络 7.3 USB网络 7.4嵌入式TCP/IP技术 7.5基于网络设计的性能分配

（三）附录

1、教材及教学参考资料 理论教材：

《嵌入式系统设计原理及应用》符意德主编，2004年，清华大学出版社。教学参考资料：

《嵌入式系统设计原理与实力开发》 王田苗主著, 2003年, 清华大学出版社.《嵌入式系统原理与接口技术》，贾志平主编，2005年, 北京航空航天大学出版社。

2、相关信息

制定单位：信息技术学院 计算机应用教研室 制定人： 姚玉霞 审核人： 陈桂芬

篇6：《嵌入式系统设计》教学大纲

4.1平台设计的需求分析

面向课堂教学的网络辅助平台应以资源建设为核心，结合传统教学过程中的关键环节，充分发挥教师、学生的交互作用，为学生、教师、教务管理提供一个开放式的教、学、管三合一的综合环境;全面实现校园内的教学资源共享和跨平台的信息资源访问，成为一个完整统一、技术先进、高效稳定、安全可靠的基于Internet/Intranet的网络辅助教学平台。网络辅助教学平台的目的是借助Intemet的网络环境，建立一套功能齐全、使用方便、效率高的网上辅助学习环境。在该环境下，学生可以学习、练习、答疑和测试，教师可以开展网络教学活动，管理网络课堂，提供和分享优质的教学资源。管理员能在线进行用户、资源、角色和系统管理。平台应能很好地配合课堂教学，成为课堂教学的延伸和提高。

结合软件工程中的模块化程序设计思想，整个系统主要由4个子系统组成:网络辅助教学支持、网络辅助教学资源库管理、教学管理和系统管理四个子系统的网络辅助教学系统。（l）教学支持子系统为学生提供学生学习的主要参考资料，素材分学科管理。网上学习系统提供了网上学习环境。在该环境下，有教师上课的电子讲稿、CAI课件、教学大纲、教学日历、参考资料及习题等，同时还可以进行网上测试和作业。（2）教学教务资源管理子系统为教师和学生提供大量可供检索的网络课程和教学素材资源，对教师提供上传下载教学资源的接口。（3）学教务管理子系统可以对用户、教学资源进行在线管理，并可授权教务管理人员对网络课堂的教学情况进行巡视和观摩。（4）系统管理子系统可以在线对面板、角色、系统模块、系统用户进行管理，并可以对功能模块进行定义。

4.2平台架构设计

4.2.1平台基本架构

通过对网络环境下教学特点的研究，建立网络辅助教学平台的总体架构，根据图4-1所建立的模型，网络辅助教学平台由以下模块组成:网络辅助教学支持、网络辅助教学资源库管理、教学教务管理和系统管理四个模块组成。

图4一1网络辅助教学平台结构图

4.2.2平台功能模块设计

平台包括网络辅助教学支持、网络辅助教学资源库管理、教学教务管理和系统管理四个子系统，下面分别介绍各子系统的结构和功能。

（l）网络辅助教学支持系统（见图4-2）

网络辅助教学支持系统中的角色主要为教师和学生。用户登陆平台后，教师可以在线管理本课程的课件、布置(修改)作业、上传课件相关资料等。学生可以浏览相应的课程内容、在线完成作业、向教师提出问题等。该系统主要包括课程教学、师生交流两个子系统。

图4一2网络辅助教学支持系统结构图

上图中引擎层中各模块的处理流程如下： I.单点登录

网络教学平台有很多子系统，通过跨域单点登录，实现在平台内任一处登录，当导航到其他子系统时不需要再一次登录。跨域单点登录认证流程如下：

当用户在网络教学平台中任一子系统登录时，跨域单点登录系统会将用户经对称加密的认证信息（通常是用户名与密码）送到验证中心进行身份验证，验证中心会检查用户的COOKIE（面向验证服务器），如没有已登录信息，则会解密送过来认证信息进行身份验证，如果验证通过，则返回验证通过信息到请求认证的子系统，同时设置用户COOKIE（面向验证服务器）。否则返回验证错误信息到请求认证的子系统。II.功能引擎

本系统的功能、子系统，外部子系统或功能（如:博客、BBS、在线社区等）在功能引擎中注册，并进行推送。从而把它们嵌入到网络教学平台中。本系统的其他子系统如需要使用这些功能，管理员可进入后台管理界面进行功能定制。III.界面引擎

网络教学平台核心功能是资源的整合与展示，资源的展示界面是各种教学模式的载体。因此网络教学平台中资源通过界面引擎以不同的形式如博客、网络课堂、电子教室等形式展现出来。界面（模板）引擎处理流程如下：

当某一子系统启动时，界面（模板）引擎把读取的页面模板文件转换成文本流文件，然后在该流文件中查找各种标签，并负责调用对应的标签函数，用标签函数处理的结果替换文本流中相应的标签。当处理完所有的标签时，删除文本流中所有的空行，最后输出。IV.资源集成引擎

当用户管理自己上传的资源时，可以选择是否向资源中心推送（默认推送），资源集成引擎负责索引这些资源的地址到资源库中。

当用户要在页面中使用资源时，资源集成引擎会把用户的本地资源和资源库中的共享资源呈现在用户面前供用户使用，从而实现学校与学校、学校与企业、教师与教师、教师与学生、学生与学生之间的资源共享。(4)在系统设施阶段对系统编码、测试，形成可执行的系统。

① 课程教学平台

 课件浏览子系统：

集中管理己经开发成型的课件资源。学生根据所选的课程提供相应的课件地址进行浏览，教师则根据所上课程提供相应的课件地址进行浏览。

 课程公告子系统

关于某门课程的即时消息。教师可发布、修改、删除课程公告。 辅导答疑子系统

学生提出问题，由教师解答后发布给学生浏览。

 教辅资料子系统

教师上传的与该课程有关的教学辅助文件。供学生下载学习。 案例集锦子系统

教师提供的与该课程有关的经典案例供学生学习。 问题集锦子系统 教师提供的与该课程有关的常见问题及解答供学生学习。

 VOD点播子系统

为学生和教师提供学校精品课程、学术讲座等教学视频资源。 作业评阅子系统

教师布置、批改、分析课程作业，浏览作业的总体情况。学生在线修改和提交作业，并可以浏览教师评语，了解知识点掌握情况。

 自主考试子系统

教师可通过系统录入考试试题和答案，学生可自主选择课程的相应章节进行测试。 考勤记录子系统

用户登陆网络辅助教学平台后，系统将对用户的操作进行自动跟踪，并随时可提供详细的考勤记录和日志报告。② 师生交流平台

 课堂讨论

用户可针对某一课程的相关问题进行讨论，发表意见。

 学术论坛

平台为教师与学生提供强大的在线交流工具:学术论坛，在这里可以按学科、按资源进行相应的讨论区，搜索和发布相关主题。学生与教师可在某门课程的论坛上进行交流。论坛较之聊天室的好处在于可以将讨论的内容保留，供其他人浏览。（2）网络辅助教学资源库

网络辅助教学资源库（见图4-3）包括共享软件资源库和教学素材资源库。共享软件资源库面向所有用户，为用户提供丰富的共享软件资源。教学素材资源库主要面向教师，主要为满足教师开发网络课件的教学需求提供丰富的、多元化的多媒体素材资源。其主要由资源入库系统、资源类型管理系统、资源修改系统、检索系统四部分组成。

图4-3网络辅助教学资源库结构图

① 源类型管理子系统

面向系统维护人员，管理员可以按学科、类型建立资源目录，同时也具有对资源目录增加、删除、修改等操作权限。

② 资源入库子系统

面向教师和系统维护人员，可以向资源库增加各种类型的教学资源。由于系统采用关键字等多种组合检索方式，所以入库时必须将各类文件的全貌等非文字信息转换成可读形式的信息，对其特征直接采用自然语言进行多层次、多角度地加以准确描述。文字描述信息资源的特征的准确与否，关系到检索的查准率和查全率问题。

③ 源修改子系统

面向教师和系统维护人员，资源的作者和管理员可以对资源的属性，包括描述、类型、作者、大小、学科等相关信息进行修改，也可删除某一资源记录。④ 源检索子系统

对共享软件资源库的检索面向所有用户，教学素材资源库主要面向教师，检索采用基于表现形式的全文检索，具有按专业、课程、关键字及资源类型的多种组合检索方式。（3）网络辅助教学管理系统

网络辅助教学管理系统主要提供教学相关的管理功能，包括用户管理、课程管理、课堂观摩、系统新闻管理、欢迎词管理、校内资源链接管理、免费资源管理等部分。① 户管理

用户管理的面向对象为教务管理员与系统管理员。用户管理是对系统用户信息和权限的管理，包括对用户进行分角色管理及用户角色权限的分配管理。其中包括用户管理、用户权限管理、用户角色管理、用户角色权限管理和用户口令维护等功能模块。用户管理内容包括查看用户基本信息及选课情况，停（启）用某一账户，重置用户密码。用户注册模块结构如图4一4所示:

图4-4用户注册模块结构图

② 程资源管理

对课程资源的管理包括添加修改新课程、设置课程是否收费、查看该课程学生的缴费情况等。

③ 堂观摩子系统

教务管理人员在登陆后，可在课堂观摩子系统中查阅某课程传统课堂的教学安排。④ 系统新闻管理

添加、删除、修改系统新闻。⑤ 迎词管理 修改欢迎词界面。⑥ 共资源链接管理

添加、删除、修改平台界面资源链接。（4）系统管理

系统管理面向系统管理员，主要功能有定制系统界面、定制用户权限、管理各功能模块等功能。为系统管理及升级提供强大的功能。系统提供了可插接在线教育企业的全部控件的基础数据接口。这些系统管理工具提供了以下功能: ① 统模块定义:定义系统的功能子模块;② 级管理员管理:下级管理员信息的增删改;③ 统角色及权限管理:可对定义系统角色及角色权限;

4.3平台数据库设计

4.3.1数据库设计原则 辅助教学平台，所涉及到一个重要的问题是怎样才能有效管理各种有效信息和资源，数据库在其中起着非常重要的作用。

数据库的设计有以下一些原则:用全局E-R图技术设计数据库（实体关系图）组织所有的原始数据，实现了全局数据集成;划分数据库设计阶段将一切问题在概念设计阶段彻底解决，这些问题通常包括唯一性、非空性、缺省值、域值、主键、外键等。

数据库的设计主要包括以下方面的内容，数据库命名设计:数据库服务器的命名，数据库的命名，数据库对象的命名;数据库一致性、完整性和安全性设计。

SQL Server数据库系统具有完备的大型数据库一致性、完整性和安全性控制措施，必须加以充分运用，以保证系统的稳定性。

要注意主键与字段的唯一性，对每个数据库表定义主键（自动索引并具备唯一性控制），通过指定表的主键，保证每一行的唯一性从而实现实体完整性。引用完整性基于定义主表与辅表之间的主键与外键的关系，保证各辅表外键对主表主键从属关系的一致性。

索引和查询策略在查询中对于具有大数据集合的字段，必须设置索引或复合索引，保证查询的速度性能对于绝大部分常用查询能够保持在性能要求以内。

数据库的安全性可以按Windows2000方式设置用户访问数据库的账号和口令，然后根据数据库应用权限的划分设计各数据库及其对象对各用户的许可。

4.3.2数据库的逻辑设计

由于RDBMS是以二维表为基本管理单元的，所以E一R模型最终是由二维表及表间关系来描述的。换言之，E一R模型向数据库概念模型的映射就是向数据表的变换过程。

由于在E-R模型中，己将实体间的关系，按照数据库范式和约束进行了合理的分解。在此可利用Visio工具，直接有E一R模型得到数据库表。生成数据库表如下: Users用户信息表，表中储存系统中全部用户的相关信息，主键为用户IDUsedD，另外还有用户名，密码，email地址等字段。

UserRoles用户角色映射表，表中存储用户类型，主要用于定义用户与角色之间的映射关系，主要字段:UserID，RoleID，Type。

Roles角色定义表，存储系统所有角色的信息，主键为RoleID，还包括SystemID，RoleName，RoleDiscr等字段。

Coursewares课件信息表，存储课件的相关信息，主键为Courseld，还有CourseWar，Issue，Descripti，AuthorlD等字段。

EResources资源总表，存储资源的相关描述信息，主键为ResourceID，还有字段为：资源名称，资源存放地址，资源类型等字段。

另外还有Classes课堂信息表，ClassRCCatalogs课堂资源分类信息表，ClassRCSharelevelS课堂资源共享级别表，ClassRC课堂资源表，CoursePlan课程大纲表，Diseussion公共讨论模块表，ERAssoeiateCourseS资源课程关联信息表，EResoureeCatalogs资源分类信息表，EResoureeltems资源条目表，HtmlText公共文档模块表，Links公共链接模块表，News公共新闻表，MsduleDefinitions模块定义表，Modulesettings模块设置标，Modules模块总表，Systems系统定义表，Tabs系统标签表，UserlogDetails用户系统日志明细表，Userlogstatities用户系统日志统计表，useriogs用户系统日志表等几十个表。

数据设计完成以后，再由powerdesign自动生成针对不同数据库的物理结构，可以真正实现与物理数据库无关。

4.3.3主要数据库的物理设计（1）模块定义数据表的物理设计

（2）用户数据表的物理设计（3）资源分类信息表的物理设计

(4)角色定义表的物理设计

(5)资源总表

(6)课程公告表

4.3.4数据库关系图

网络辅助教学平台的数据库关系图:如图4-5:

图4-5数据库关系图

第六章基于WEB的网络辅助教学平台的测试与应用

6.1功能测试

6.1.1测试目的

测试是为了使系统的能最终满足用户的需求，目的在于发现错误。一个好的测试用例在于发现从前未发现的错误;一个成功的测试是能发现从前未发现的错误的测试。6.1.2测试原则

（l）尽早地、不断地进行软件测试。（2）测试用由测试输入数据和与之对应的预期输出结果两部分组成。（3）测试不能由开发者单独进行。

（4）设计测试用例，包括合理的输入条件和不合理的输入条件。（5）充分注意测试中的群集现象。

（6）在对程序进行修改后，进行回归测试。6.1.3测试内容

（l）测试内容包括对“需求分析”、“功能模块设计”和“数据库设计”等文档的审查，由此三文档所产生的其他测试工作也在本次测试活动范围之内。（2）鉴于网站稳定性很重要，所以本次测试活动包括:  配置测试

 界面布局测试  性能测试:对以下模块进行功能测试:教师、学生及管理员用户登录;教学支持模块功能:教师(学生)是否可以进入与传统课堂对应的网络课堂在线进行教学活动，教师能否发布公告、课件、作业、教案的上传与下载等，学生能否查看课堂教学资源，网上在线测试功能，网上作业系统功能，BBS的相关功能的实现;教学资源的管理及   检索功能;教务管理功能;管理员对用户、资源、平台设置的管理功能等。安全性测试 接口文件测试

病毒测试

其中性能测试是重点内容。

6.1.4测试步骤（l）测试资源: 测试人员:2人(一名学生，一名教师);系统平台:WinZOOO或WinXP及以上;其他软件:WOrd等;硬件:计算机2台(工作站1台、服务器1台):网络:互联网;其它资源:暂无（2）测试方法 ①单元测试

这是在编写完源程序，通过人工测试和计算机测试来完成的。本研究因没有组成开发小组，因此由笔者自己来完成。

②集成测试

集成测试是随软件装配的同时进行的测试。根据组装模块方式的不同，分自顶向下结合和自底向上结合模块两种测试方法，本研究采用的是自顶向下结合的方法进行集成测试，在单人非专用的机器上测试。

④ 统测试

在网站上充分运行了本系统，验证系统各部分是否都能正常工作，并完成所赋予的务。为了验证系统的安全、强度和性能，可以进行对系统的进行合法和非法的访问和破坏性试验。

（3）测试结果

经过严格的测试，最终确定本系统的各模块的功能基本都能实现。测试提出以 下两点问题:答疑模块功能还需要进一步完善，系统相关模块的统计功能需加强。

6.2应用状况

6.2.1总体应用状况

本平台于2004年12月完成开发工作，于2005年3月完成功能测试工作，从2005年4月正式面向学校教师和全日制本科学生开放使用，据统计使用网络辅助教学平台进行辅助教学的课程达到100门左右，使用的学生近千人，入库的各类教学资源达700G（具体资源建设情况见表6-l），平台运行情况稳定，没有出现大的故障。

表6-1资源建设情况表

6.2.2教学试点改革情况

2005年底学校启动了公共理论课程教学改革试点工作，在《邓小平理论与“三个代表”重要思想概论》和《法律基础》两门公共理论课程中全面利用网络辅助教学平台开展教学工作，公共理论课部的3名教师和200多名学生参加本次试点工作，学生在选课时可以根据个人意愿选择课堂教学或网上教学中的一种模式进行学习，选择网上教学的学生可以不参加课堂学习，但必须通过网络辅助教学平台进行公共理论课程的学习，教师通过平台进行相关教学组织和管理工作，包括提供同步教学录像、网络课程和相关教辅资料、发布课程信息、答疑辅导、组织课程讨论、发布平时作业等相关教学资源，学生不进课堂就可以获取课堂教学的全部教学信息和资源，同时学校将根据学生网上学习时间、网上交流情况、作业情况等几方面确定学生平时成绩，课程学习结束后试点学生要参加学校统一组织的考试，经过测试，我们发现通过网上辅助教学的学生成绩稍优于课堂教学，这说明网络辅助教学模式是受教师和学生认可的，网络辅助教学平台在整个试点教学过程基本保持了比较稳定的状态，性能经受住了考验。湖北电视台和楚天都市报等相关媒体还对我校此项网络辅助教学改革工作进行了专题报道。

6.2.3教学应用反馈情况