嵌入式系统设计

课程代码：11590011

课程名称：嵌入式系统设计

课程类别：选修课

授课周数：8

周 学 时：1.5-1.0

课程学分：2

面向对象：本科生

预修课程要求：电子技术、C语言

一、课程介绍（100-150字）

本课程主要介绍嵌入式系统的设计方法、ARM7嵌入式微处理器、嵌入式实时操作系统uC/OS-II、简易图形界面uC/GUI的组成和应用方法；本课程注重实验环节，应用LPC2200实验开发套件，进行开放性实验，以及分组制作嵌入式系统的实践活动；采用以“案例—实验”为主的教学方式。

二、教学目标

(一)主要内容

本课程的主要内容包括：

1. 嵌入式系统的定义和基本组成

2. 嵌入式系统的设计方法（包括设计准则、开发模式、步骤、测试方法）

3. ARM嵌入式处理器的体系结构、工作模式和指令系统

4. LPC2200的硬件组成和启动过程

5. LPC2200的外围电路或功能部件的扩展方法

6. MCU的组成模型和功能部件的使用方法

7. 无RTOS的嵌入式系统的软件组成模型

8. 基于状态机和数据结构的通信程序设计方法

9. 嵌入式实时操作系统的优点和缺点

10. uC/OS—II操作系统的组成和移植方法

11. C和汇编语言的相互调用方法

12. 有RTOS时，嵌入式应用软件的组成模型和编程方法

13. uCGUI的功能和使用方法

 (二)学习目标

本课程的学习目标是帮助同学提高嵌入式系统的学习和开发能力，主要包含：

1. 掌握嵌入式系统中重要的知识点

2. 掌握嵌入式系统设计方法和技巧

3. ADS1.2开发环境和LPC2200仿真工具的使用方法

4. 掌握新MCU芯片的自学方法

5. 建立个人开发平台的能力

三、课程要求

（一）授课方式

在多媒体教室由讲课教师授课8次，采用ppt对嵌入式系统的知识点和设计案例等进行的讲解。案例分为演示型和课堂互动设计型。演示型案例是老师讲，学生听；互动型案例要求师生共同参与讨论和设计。

实验包含集中实验和开放式实验2种形式，在实验室安排4次集中实验，每次3小时，讲课教师协助实验教师进行指导；同学借用LPC2200仿真开发套件，在课后完成实验指导书上的实验。

（二）学习要求

按时上课（包含8次讲课和4次实验课），完成教师布置的作业；借用AMR7开发套件，利用课余时间完成半数以上的实验；建议同学参加某个兴趣小组去制作嵌入式系统，并建立属于自己的开发平台。

四、 考核

用设计练习（大作业）代替考试。成绩组成：平时30%、实验报告20%、实践制作20%、设计练习30%。

五、教学计划

上课8次，每次3学时；实验4次，每次4学时；4次作业，课后完成。

1  嵌入式系统导论                               3学时

课程信息简介

嵌入式系统的概念、特点、发展趋势、应用范围

嵌入式系统的基本组成

  2  嵌入式系统的设计方法                           3学时

嵌入式系统的设计准则、开发模式和步骤、开发平台的选择和使用

嵌入式系统的测试技术、可靠性分析

案例1 太阳能热水器控制仪的设计过程

实验1 基本技能训练                                          4学时

常用实验工具的使用和焊接训练

线路板绘图计算机辅助软件Protel/DXP的使用

3  LPC2200  ARM嵌入式处理器                       3学时

ARM嵌入式处理器特点、体系结构、工作模式

ARM嵌入式处理器的指令系统；

LPC系列ARM的种类和特点、LPC2200的硬件组成、启动过程

LPC2200功能部件的使用方法

实验2：ARM7开发环境和LPC2200仿真实验套件的使用            4学时

作业1：列举LPC2200的下列外围电路或功能部件的扩展方法，画出示意图和文字说明。包含三种存储器（FLASH/SRAM/EEPROM）、按键和数码管、A/D、D/A、LCD、RS485、以太网接口等

4  案例2 LPC2000硬件扩展例                          3学时

   MCU评估板的设计目标

LPC2200硬件扩展方法和原理图

MCU的组成模型，功能部件的使用方法举例

个人平台建立方法

作业2  设计练习（大作业），题目自选或教师提供的参考题目

5  案例3 基于LPC2119的通信转换器器设计例          3学时

通信转换器的设计目标、硬件设计、软件设计

无RTOS的嵌入式系统的软件组成模型

基于状态机和数据结构的通信程序设计方法

6  嵌入式实时操作系统                            3学时

嵌入式实时操作系统概述（特点、作用、常见类型）；

uC/OS操作系统的特点、组成、功能；

uC/OS操作系统的移植方法、

C和汇编语言的相互调用方法

基于uC/OS系统的嵌入式应用软件例

实验3 分组科研制作训练                                      4学时

作业3 说明无RTOS和有RTOS时，嵌入式应用软件的组成模型和编程方法

7  案例4 智能显示终端的设计例

   uCGUI简介

   智能显示终端的设计任务书

   硬件设计：课堂互动，让学生参与发言、师生协同设计

软件设计：基于uC/OS-II和cC/GUI的编程

实验4  分组科研制作训练                                    4学时

8  讨论和总结                                          3学时

上课内容总结

开放性实验总结

嵌入式系统制作实践的总结

作业4  课程学习的总结和建议

六、教学日历

（超过8周，请自行添加）

七、参考教材及相关资料

教材：

    周立功等编著.《 ARM嵌入式系统基础教程》,北京航空航天大学出版社. 2005年1月,第一版.

实验指导书：

周立功等编著. ARM嵌入式系统实验教程(一) ,北京航空航天大学出版社.2004年11月第一版.

参考书：

1)王田苗主编, 《嵌入式系统设计与实例开发》.清华大学出版社，2002年9月第一版

2)[美]Jean J. Labrosse著, 邵贝贝等译.  《嵌入式实时操作系统uC/OS- II》. 北京航空航天大学出版社, 2003年5月第一版

3)赵茂泰编著,《智能仪器原理及应用》.电子工业出版社,1999年3月第一版

刊物：

《单片机与嵌入式系统设计》、《电子技术应用》、《电子设计工程》、《仪表技术与传感器》、《测控技术》等

网站：  www.zlgmcu.com; www.21ic.com; www.ed-china.com; www.b2bic.com;