嵌入式系统实验教学课程(精)
嵌入式系统教案(李震)
嵌入式系统教案(李震) -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN嵌入式系统教案(李震)嵌入式系统教案教材：《ARM9嵌入式系统设计—基于S3C2410与Linux（第二版）》，徐英慧，马忠梅，王磊，王琳编著，北京航空航天大学出版社课时分配：理论课32学时，实验课8学时，共40学时第1章嵌入式系统基础一、教学目的：介绍嵌入式系统的基本概念，包括嵌入式系统的概念、特点及应用，由本章了解嵌入式系统的基础知识，掌握嵌入式的发展方向。
学时分配：2学时二、教学重点：实时操作系统的多任务内核，实时操作系统的任务管理机制三、教学难点：理解和掌握嵌入式系统中任务间采用的共享数据结构和消息机制等两种通信方式，嵌入式系统的优先级继承，抢占式调度和非抢占式调度间的区别。
四、教学方法：课题讲授及嵌入式系统在精细农业中的应用实例演示五、教学过程设计：（2学时）一、嵌入式系统概念（一）嵌入式系统的定义（二）嵌入式系统的组成（三）嵌入式系统的特点（四）嵌入式系统的应用（五）实时系统二、嵌入式处理器（一）嵌入式处理器分类（二）微控制器的定义及特点（三）嵌入式微处理器的定义及特点，介绍主流的微处理器，包括ARM、MIPS、MC68K、PowerPC、X86微处理器等。
（四）DSP处理器的定义及特点（五）片上系统的定义及特点（六）典型的嵌入式处理器三、嵌入式操作系统（一）操作系统的概念和分类（二）实时操作系统（三）常见的嵌入式操作系统四、实时操作系统的内核（一）任务管理（二）任务间的通信和同步（三）存储器管理（四）定时器和中断管理五、嵌入式技术发展现状及趋势六、思考题1、什么是嵌入式系统它由哪几部分组成（作业）2、嵌入式系统有何特点？（作业）3、嵌入式处理器分为哪几类？4、ARM英文原意是什么它是一个怎样的公司其处理器有何特点5、什么事实时系统实时系统有何特点如何划分6、实时操作系统常用的任务调度算法有哪几种？第2章嵌入式系统开发过程一、教学目的：介绍嵌入式软件的开发过程和调试手段，使学生了解嵌入式软件与普通计算机软件在开发和调试上的区别。
《嵌入式系统设计》教案
《嵌入式系统设计》教案嵌入式系统设计教案1.课程目标和学习目标本课程旨在使学生掌握嵌入式系统设计的基本原理和技术，培养学生的嵌入式系统设计能力。
通过该课程的学习，学生将能够：-理解嵌入式系统的概念和特点；-掌握嵌入式系统的硬件和软件设计方法；-学习使用常见的嵌入式开发板和开发工具；-能够完成一个简单嵌入式系统的设计和实现。
2.教学内容和学习方法嵌入式系统设计主要包括硬件和软件两个方面。
教学内容包括以下几个部分：-嵌入式系统概述：嵌入式系统的定义、分类和应用领域。
-嵌入式硬件设计：处理器选型、系统总线设计、存储器设计、外设接口设计等。
-嵌入式软件设计：嵌入式操作系统、驱动程序设计、应用程序设计等。
-嵌入式系统调试和测试：仿真调试、硬件调试和软件调试技术。
-嵌入式系统实例：以一个具体的嵌入式系统为例，进行设计和实现。
学习方法主要包括理论讲解和实践操作相结合。
通过教师的讲解、案例分析、实验操作等方式，使学生能够理解和掌握相关知识和技能。
3.教学进度和安排本课程建议采用16周的学习周期。
具体教学进度和安排如下：第1周：嵌入式系统概述-嵌入式系统的定义和特点；-嵌入式系统的应用领域。
第2周：嵌入式硬件设计-处理器选型和系统总线设计；-存储器设计和外设接口设计。
第3周：嵌入式软件设计-嵌入式操作系统；-驱动程序设计。
第4周：嵌入式软件设计（续）-应用程序设计。
第5周：嵌入式系统调试和测试-仿真调试技术；-硬件调试技术。
第6周：嵌入式系统实例设计（1）-系统需求分析；-系统结构设计。
第7周：嵌入式系统实例设计（2）-硬件设计；-软件设计。
第8周：嵌入式系统实例设计（3）-系统集成和调试。
第9周：嵌入式系统实例设计（4）-软件测试和优化。
第10周：嵌入式系统实例设计（5）-系统性能评估。
第11周：嵌入式系统实例设计（6）-系统实施和部署。
第12周：实验1-嵌入式系统硬件设计实验第13周：实验2-嵌入式系统软件设计实验第14周：实验3-嵌入式系统调试和测试实验第15周：实验4-嵌入式系统实例设计实验（硬件设计）第16周：实验5-嵌入式系统实例设计实验（软件设计）4.考核方式和评价标准公开课程使用考评标准，以确保教师客观、公正地评估学生的能力和表现。
电子信息工程专业嵌入式系统设计课程的优秀教案范本
电子信息工程专业嵌入式系统设计课程的优秀教案范本一、引言在当今数字时代，嵌入式系统设计变得越来越重要。
作为电子信息工程专业的学生，掌握嵌入式系统设计的知识和技能至关重要。
本教案旨在通过精心设计的课程内容和教学方法，帮助学生全面理解和掌握嵌入式系统设计的基本概念和实践技巧。
二、课程目标本课程的目标是让学生：1. 理解嵌入式系统设计的基本概念和原理；2. 学会使用主流的嵌入式开发平台和工具；3. 掌握嵌入式系统设计中的常用编程语言和算法；4. 能够独立设计、实现和调试简单的嵌入式系统。
三、教学内容和安排1. 嵌入式系统设计概述- 嵌入式系统的定义和特点- 嵌入式系统的应用领域和发展趋势- 嵌入式系统设计流程和方法2. 嵌入式硬件平台和工具- 常用的嵌入式硬件平台介绍（例如Arduino、Raspberry Pi等） - 嵌入式系统设计所需的硬件组件和接口- 嵌入式系统开发工具和集成开发环境（IDE）的使用3. 嵌入式软件开发基础- 嵌入式系统的基本软件架构- 常用嵌入式操作系统和实时操作系统的介绍- 嵌入式系统编程语言（例如C、C++）的基础知识4. 嵌入式系统设计实践- 基于硬件平台的嵌入式系统设计案例分析- 嵌入式系统的硬件和软件设计与调试流程演示- 学生进行小组项目实践，完成一个简单的嵌入式系统设计任务四、教学方法和教学资源1. 授课方式：- 理论授课结合实例分析，深入浅出地讲解嵌入式系统设计的基本概念和原理；- 实践操作，通过演示和示范实现嵌入式系统设计的过程，引导学生掌握实践技巧；- 小组活动和讨论，培养学生的团队合作和问题解决能力。
2. 教学资源：- 提供教材和参考书籍，包括嵌入式系统设计的基础知识和案例分析；- 提供在线学习平台，供学生自主学习和讨论；- 提供实验室设备和软件工具，支持学生进行实践操作和项目设计。
五、评估方式和考核要求1. 平时表现：学生参与课堂讨论，完成作业和实验报告。
嵌入式简单课程设计教案
嵌入式简单课程设计教案一、课程目标知识目标：1. 理解嵌入式系统的基本概念，掌握其组成和功能。
2. 学习嵌入式编程的基本语法和常用指令。
3. 了解嵌入式系统的应用领域和发展趋势。
技能目标：1. 能够使用嵌入式开发环境，进行简单的程序编写和调试。
2. 学会使用嵌入式系统的输入输出接口，实现基本的功能控制。
3. 培养学生动手操作、问题解决和团队协作的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对嵌入式系统的兴趣，激发其探索精神和创新意识。
2. 增强学生的责任心和自信心，使其在嵌入式学习过程中保持积极态度。
3. 培养学生遵守实验规程，养成良好的实验习惯，注重团队合作。
课程性质：本课程为实践性较强的学科，结合理论教学和实验操作，培养学生对嵌入式系统的认识和实际操作能力。
学生特点：六年级学生，具备一定的计算机基础，好奇心强，喜欢动手实践，但注意力集中时间较短。
教学要求：注重理论与实践相结合，以学生为主体，引导他们主动探索、实践，提高解决问题的能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，以便在教学过程中进行有效评估。
二、教学内容1. 嵌入式系统基本概念：介绍嵌入式系统的定义、组成、特点和应用领域，对应教材第一章内容。
2. 嵌入式编程基础：讲解嵌入式编程的基本语法、数据类型、运算符和常用指令，对应教材第二章内容。
3. 嵌入式系统开发环境：介绍嵌入式开发环境搭建、编译器使用和程序下载，对应教材第三章内容。
4. 嵌入式系统输入输出接口：学习嵌入式系统的GPIO、中断、定时器等接口的使用，对应教材第四章内容。
5. 嵌入式系统应用实例：分析典型的嵌入式系统应用案例，如温度控制、智能家居等，对应教材第五章内容。
教学安排和进度：第一周：嵌入式系统基本概念第二周：嵌入式编程基础第三周：嵌入式系统开发环境第四周：嵌入式系统输入输出接口第五周：嵌入式系统应用实例及实验操作教学内容注重科学性和系统性，结合教材章节安排，确保学生能够逐步掌握嵌入式系统的相关知识。
嵌入式系统课程教学大纲
课程编号：“嵌入式系统设计”课程教学大纲Embeded System Design Course Outline50学时 3学分一、课程的性质、目的及任务嵌入式系统设计是计算机科学与技术专业的一门专业基础课程。
随着后PC时代的到来，以高速度、高可靠、低功耗为特征的嵌入式系统的应用日益广泛和深入，嵌入式系统设计在计算机科学与技术专业课程体系中的地位愈发重要。
通过本课程的学习，掌握嵌入式系统的组成和基本原理、ARM体系结构特点、嵌入式系统设计的一般原理及方法、以及嵌入式操作系统的基本原理及应用等。
二、适用专业——计算机科学与技术三、先修课程——计算机组成原理、微型计算机技术、汇编语言、C语言程序设计四、课程的基本要求通过本课程的学习，学生应能达到下列要求：1.掌握嵌入式系统的概念、体系结构、系统组成及设计方法；2.掌握ARM7的微处理器结构和指令系统以及嵌入式系统的分析与设计方法，了解嵌入式操作系统和嵌入式网络技术；3.掌握以S3C44B0系列嵌入式微处理器的硬件资源、指令系统，并以它为核心，能够进行实际系统的设计与分析；4.通过实例学习，重点掌握嵌入式系统的应用开发。
五、课程的教学内容(一)课堂讲授的教学内容0．绪论嵌入式系统开发基础（基本概念、组成结构、硬件组成、操作系统、应用软件开发、嵌入式系统开发流程）1．ARM体系结构及汇编指令集ARM技术概述；ARM处理模式和状态、ARM存储器组织、ARM异常中断；ARM寻址方式；ARM指令集、Thumb 指令集、ARM汇编程序规范、ARM汇编程序特点2．基于ARM的嵌入式系统程序设计基础ARM汇编语言程序设计、嵌入式C语言程序设计及技巧、C语言与汇编语言混合编程、基于ARM的软件开发环境3．基于ARM核微处理器S3C44B0X的扩展接口技术S3C44B0X微处理器及其硬件开发平台、基于S3C44B0X的嵌入式系统体系结构；存储器扩展接口、UART异步串行接口、USB设备接口、通用I/O口应用、A/D和D/A接口应用。
《嵌入式系统开发与应用》教学教案
《嵌入式系统开发与应用》教学教案一、教学目标1. 了解嵌入式系统的概念、特点和应用领域。
2. 掌握嵌入式系统的基本组成和开发流程。
3. 学习嵌入式操作系统的基本原理和常用操作系统。
4. 掌握嵌入式系统编程方法和常用编程工具。
5. 培养学生的嵌入式系统设计和开发能力。
二、教学内容1. 嵌入式系统概述1.1 嵌入式系统的定义1.2 嵌入式系统的特点1.3 嵌入式系统的应用领域2. 嵌入式系统的基本组成2.1 硬件平台2.2 软件系统2.3 中间件和驱动程序3. 嵌入式系统开发流程3.1 需求分析3.2 硬件选型和系统设计3.3 软件开发3.4 系统集成与测试3.5 产品发布与维护4. 嵌入式操作系统原理4.1 嵌入式操作系统的概念4.2 嵌入式操作系统的分类4.3 嵌入式操作系统的特点4.4 常用嵌入式操作系统介绍5. 嵌入式系统编程方法5.1 嵌入式编程语言5.2 嵌入式系统编程工具5.3 嵌入式系统编程规范5.4 嵌入式系统编程实例三、教学方法1. 讲授法：讲解嵌入式系统的基本概念、原理和开发流程。
2. 案例分析法：分析实际项目中的嵌入式系统设计和开发案例。
3. 实验法：动手实践，掌握嵌入式系统编程方法和工具。
4. 小组讨论法：分组讨论，培养团队合作能力。
四、教学资源1. 教材：《嵌入式系统开发与应用》2. 课件：教学PPT3. 实验设备：嵌入式开发板、编程器、仿真器等4. 在线资源：相关论文、博客、教程、论坛等五、教学评价1. 课堂参与度：观察学生在课堂上的发言和讨论情况。
2. 作业完成情况：评估学生作业的质量和完成速度。
3. 实验报告：评估学生在实验过程中的操作能力和解决问题的能力。
4. 期末考试：测试学生对嵌入式系统开发与应用知识的掌握程度。
六、教学内容6. 嵌入式系统硬件平台6.1 微控制器(MCU)6.2 应用处理器(AP)6.3 系统级芯片(SoC)6.4 硬件选型的考虑因素7. 嵌入式系统软件系统7.1 固件编程7.2 嵌入式操作系统7.3 中间件与驱动程序开发7.4 软件开发工具与环境8. 嵌入式系统中间件与驱动程序8.1 中间件的概念与作用8.2 常用中间件介绍8.3 驱动程序的概念与开发8.4 设备驱动程序的框架9. 嵌入式系统项目开发流程9.1 需求分析与规格说明书编写9.2 硬件设计与选型9.3 软件设计与开发9.4 系统集成与测试9.5 项目管理与迭代10. 嵌入式系统案例分析与实践10.1 案例选择与分析10.2 系统设计与开发过程10.3 项目实施与调试10.4 项目报告与评审七、教学方法1. 案例分析法：通过分析具体的嵌入式系统项目案例，使学生了解项目开发的实际过程。
嵌入式系统课课程设计
嵌入式系统课课程设计一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握嵌入式系统的基本概念、原理和应用，培养学生运用嵌入式系统解决实际问题的能力。
具体分为以下三个部分：1.知识目标：（1）了解嵌入式系统的基本概念、特点和分类；（2）掌握嵌入式处理器、外围设备及其接口技术；（3）熟悉嵌入式操作系统的基本原理和常用操作系统；（4）了解嵌入式系统的设计方法和开发流程。
2.技能目标：（1）能够使用嵌入式处理器和外围设备搭建简单的嵌入式系统；（2）能够编写嵌入式系统的基本程序，实现常见的功能；（3）具备嵌入式操作系统的基本编程能力；（4）能够运用嵌入式系统解决实际问题，开展创新设计。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对嵌入式系统的兴趣，激发学习热情；（2）培养学生团队合作精神，提高沟通与协作能力；（3）培养学生创新意识，培育勇于探索的精神；（4）培养学生责任感，强化安全意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.嵌入式系统概述：嵌入式系统的概念、特点、分类和应用领域；2.嵌入式处理器：嵌入式处理器的结构、工作原理和性能评估；3.嵌入式外围设备：存储器、输入输出接口、定时器等；4.嵌入式操作系统：嵌入式操作系统的原理、结构和常用操作系统；5.嵌入式系统设计方法：需求分析、系统架构设计、软件设计等；6.嵌入式系统开发流程：项目立项、系统设计、编程调试、测试等；7.嵌入式系统应用案例：常见嵌入式系统的应用案例分析。
三、教学方法本课程采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：通过讲解嵌入式系统的基本概念、原理和应用，使学生掌握相关知识；2.讨论法：学生针对嵌入式系统的某个主题进行讨论，提高学生的思考和表达能力；3.案例分析法：分析实际案例，使学生了解嵌入式系统在实际应用中的工作原理和设计方法；4.实验法：让学生动手搭建嵌入式系统，亲身体验嵌入式程序的编写和调试过程。
四、教学资源本课程的教学资源包括：1.教材：选用国内权威、实用的嵌入式系统教材；2.参考书：提供相关的嵌入式系统著作，供学生拓展阅读；3.多媒体资料：制作课件、教学视频等，丰富教学手段；4.实验设备：提供嵌入式系统实验平台，让学生动手实践。
嵌入式系统——实验1
《嵌入式系统设计（实验课）》内容安排《嵌入式系统设计（实验课）》是《嵌入式系统设计》课程的一个重要环节。
通过实验，学生可以对嵌入式系统的设计与开发过程有更深地体会。
实验课共八次，每次2学时，实验内容结合课程内容，介绍一般的实验开发流程和软件硬件开发环境，并辅之以典型的嵌入式程序设计实例，使学生掌握基本的嵌入式软件开发技能。
大量的具有实际应用背景的实验，更将理论与实践结合起来，使实验内容更加生动。
实验报告要求一、实验名称:说明:本次实验的名称二、实验目的:说明:本次实验的主要目的,参考每次的实验指导书三、实验环境:说明:实验用到的硬件软件环境。
四、实验内容与步骤:说明:实现实验目的而进行的实验内容，如果有步骤要求则简要列出步骤五、实验报告总结:说明:对本次实验的总结，１．画出主函数的程序流程图，２．重写主程序．或者：自拟一个新的应用，参照本次实验的主程序，重新设计主程序并给出详尽注释。
３．其他，本次实验得到了什么？收获是什么？有些什么别的想法？六、建议与意见:说明:对于此次实验内容或在实验过程中有任何问题或建议，以及对于改善实验效果有什么建议，均可提出。
在书写实验报告的过程中，主要是帮助自己回顾和总结实验。
重点放在第五部分，前四项可以十分简要地列写，第六项有则提出，无则不写。
实验一嵌入式微处理器系统的开发环境一、实验环境PC机一台软件： ADS 1.2集成开发环境一套二、实验目的1.了解嵌入式系统及其特点；2.熟悉嵌入式系统的开发环境和基本配置并能编写简单的汇编程序三、实验内容1.嵌入式系统的开发环境、基本配置2.使用汇编指令完成简单的加法实验四、实验步骤（1）在D:\新建一个目录，目录名为experiment。
（2）点击 WINDOWS 操作系统的“开始|程序|ARM Developer Suite v1.2 |Code Warrior for ARM Developer Suite”启动Metrowerks Code Warrior，或双击“ADS 1.2”快捷方式启动。
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实验七 Windows多线程编程技术
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
-实时多任务调度
一、实验目的 1、掌握多线程编程的特点。 2、了解实时多任务的调度和执行过程。 3、掌握实时多任务的同步问题。 二、实验内容 通过创建5个优先级不同的线程，来模拟实时多任务的 调度执行过程，要注意多线程之间的同步问题。
实时系统分析与设计实验
厦门大学信息科学与技术学院
实验用书
《多核程序设计》，浙江大学、复旦大学、 清华大学、北京大学、上海交通大学编写， 清华大学出版社，2007年9月第1版
实验一：C++编译器实验
实验要求
• 硬件
英特尔多核处理器 512 MB 内存 20 GB 硬盘 支持32位像素显卡 Windows XP* SP2 Microsoft Visual Studio* .NET 2003 英特尔 C++ 编译器 9.0 或更高版本 英特尔 VTune性能分析器 7.2 或更高版本 英特尔 Thread Checker 线程检查器2.2 或更高版本 英特尔 Thread Profiler 线程档案器 2.2 或更高版本 实验代码
• 软件
1、在Visual 之后安装Intel C++编译器试用版 实验一、原始编译 （1）用微软C++编译器编译 将光盘内的code文件夹整个复制到硬盘，如E盘根目录，在上面的命令行界面输入如下命令跳 转到RayTrace2目录： > cd E: \code\CompilerSwitches\raytrace2\source\RayTrace2\ 然后清理以前生成的文件： > nmake /f raytrace2.mak clean 编译文件： > nmake /f raytrace2.mak CPP=cl.exe 运行渲染图像程序: > raytrace2 320 240 > Press ‘g ’ to begin the render > Press ‘q ’ to quit the application 将屏幕上显示的运行时间记录下来 ________。 (2)用英特尔C++编译器编译 先清理以前生成的文件： > nmake /f raytrace2.mak clean 编译文件： > nmake /f raytrace2.mak 运行渲染图像程序: > raytrace2 320 240 > Press ‘g ’ to begin the render > Press ‘q ’ to quit the application 将屏幕上显示的运行时间记录下来 ________。
实验四： OpenMP线程编程
实验一Hello worlds 并行编程实验；
实验二用OpenMP编写用积分方法求PI值 的算法； 实验三用OpenMP改进Monte Carlo PI算 法；
实验五： Intel ® Thread Checker
实验一 在程序中寻找潜在的数据竞争 问题：为什么会出现这些冲突？
实验二 数据竞争问题的解决
问题：修改好的多线程程序运行结果和之前的单 线程程序一样吗？
实验三 检测死锁问题
问题：用大的数据集可以让线程检查器收集到更 多的信息，这个说法正确吗？
实验六： Intel
Thread profiler
实验一 Intel Thread Profiler入门 实验二 负载平衡问题
实验二 高阶优化，参数（-O3） 将屏幕上显示的运行时间记录下来——； 实验三 矢量化优化，参数（-Qxp） 将屏幕上显示的运行时间记录下来——； 实验四 综合优化，参数（-O3、-Qxp、 IPO、PGO） 将屏幕上显示的运行时间记录下来——。
实验二： Intel
VTune 工具
实验一寻找热点区域 基于时钟事件取样收集gzip.exe的数据， 并识别最耗时间的函数。 问题： gzip.exe中哪个函数消耗了最多的时间？ gzip.exe中哪个函数CPI最高？ gzip.exe源代码中哪一行时钟周期最多？ gzip.exe是多线程程序吗？
实验三： MKL
本实验通过分别用原始运算、DDOT、 DGEMV、DGEMM编译和运行一个矩阵乘 法程序，演示了原始计算、一级BLAS、二级
BLAS、三级BLAS的性能特征和它们之间的差异。 实验步骤：
• 定位到文件夹code\ MKL_Overview\DGEMM，打开文件 mkl_lab_solution.c，仔细查看4段不同方法实现同一矩阵乘法的代码； • 检查文件Makefile中的include和library路径，修改为与本机一致； • 打开开始菜单->所有程序->Intel（R） Software Development Tools->Intel（R） C++ Compiler 9.0->Build Environment for IA-32 Applications，输入：nmake，编译完成后目录下会生成一个 matrix.exe文件，输入：matrix.exe运行程序，会提示输入矩阵的维数 （输入的数字尽量大些，如1000），记录运行结果并观察它们的差异： • roll_your_own: ___________ • DDOT: __________ • DGEMV: ___________ • DGEMM: ___________ • MKL默认使用单线程，可以通过改变环境变量OMP_NUM_THREADS来 自定义MKL使用的线程数量，输入：set OMP_NUM_THREADS=2， 重新运行程序观察结果； • 改变不同线程数量，记录各自的运行结果。 问题：当自定义的线程数量超过处理器核的数量时，会发生什么现象？
实验二 采样 问题： （1）观察每个不同进程运行状态，单击 Thread\Module按键。 （2）选择某段时间并放大 （3）查看这段时间区域的常规取样视图 实验三 调用曲线图 问题： 哪个函数消耗的时间最多，它被哪些函数 调用过？
实验四 使用Windows命令行 问题： （1）查看gzip的分析数据 （2）封装数据并在图形界面中查看图形界面 显示样本分析数据。