嵌入式系统及应用
《嵌入式系统及应用》课程教学大纲(纠正版本)
中山大学软件学院软件工程专业本科生课程教学大纲Course Profile for Undergraduates of Software Engineering最近更新/ Revision : 2009.06.11课程教学大纲模板之填写说明：1、软件学院的培养目标之一是“国际化”，同时为便于我院与国外高校的合作交流，课程描述的每一项目均需提供英文描述，关键项目和易产生歧义的项目同时采用中、英文撰写。
建议各位撰写人先参考几个国外高校的课程网站，以免英文专业术语出现太大偏差。
2、不同于其他非工科专业的课程描述，软件工程专业课程描述须给出每门课程实践环节的详细教学规格说明，譬如：课后作业（Written Assignments）与实验项目（Programming Assignments 或Projects）的安排; 实验课的时间、地点和授课方式；以及TA课外辅导实验的安排等。
独立设有实验课的课程，理论课与实验课合并为同一课程撰写单份课程描述。
所有课程的课程描述必须足够细致，使得学院可据此估算每门课程的教师与TA合计教学成本（含理论课与实验课）。
3、“课程编号”均采用“SE-”为前缀，后接3位阿拉伯数字（其中前1位表示开课年级，后2位表示序列号）。
课程描述撰写人首先起草课程编号，学院将最后统一编号。
4、“课程描述”中至少应给出课程简介、教学目标、主要知识点这三部分内容。
5、“教材”通常指定1本，特殊情况允许2本，但不宜再多；“教学参考书”通常不超过5本，指定太多相当于没有指定。
凡英文原版教材，请务必列出国内引进影印版的相关信息（未引进影印版的教材其可用性会有问题，不建议采用！）以及中译版的相关信息；每一教材信息请在出版社前注明出版社所在的城市，并且务必注明ISBN编号（10位ISBN采用1-3-5-1分隔，13位ISBN采用3-1-3-5-1分隔）。
6、“理论教学内容”请注明每一知识点的教学用时，并且注意合计学时应与总学时栏目中的理论环节学时数保持一致。
嵌入式系统技术的发展及其在中国的应用
嵌入式系统技术的发展及其在中国的应用今天来聊一聊一个超级有趣又很厉害的东西，那就是嵌入式系统技术。
你们知道吗？嵌入式系统技术就在我们身边。
就像家里的智能家电。
比如说智能冰箱，它可不仅仅是能冷藏东西。
它里面就有嵌入式系统技术。
这个技术就像冰箱的小脑袋，它能知道冰箱里都有啥，还能提醒爸爸妈妈哪些东西快过期了。
有一次，我家的冰箱就发出了滴滴的声音，原来是里面的牛奶还有两天就过期了，这个小功能可帮了大忙。
还有智能电视，它也是靠嵌入式系统技术变得那么聪明的。
可以根据我们的喜好推荐好看的节目。
我想看动画片的时候，只要一打开电视，它就会给我推荐好多我喜欢的动画。
再说说外面的世界。
在马路上，智能交通系统里也有嵌入式系统技术。
就像交通信号灯，它能根据车流量来自动调整红绿灯的时间。
我有一次坐爸爸的车出门，在一个路口等红灯，那个红灯时间本来很长的，可是突然就变绿灯了。
爸爸说，就是因为这个路口车少，嵌入式系统技术控制的信号灯就自动调整了时间，这样就不会让我们白白等很久。
在中国，嵌入式系统技术的应用越来越广泛。
它让我们的生活变得更加方便、更加有趣。
而且，随着时间的推移，我相信它会出现在更多的地方，给我们带来更多的惊喜。
嵌入式系统及应用课程设计说明书
山东建筑大学课程设计说明书题目：基于ARM的网络通信系统的设计课程：嵌入式系统及应用课程设计院（部）：信息与电气工程学院专业：电子信息工程班级：电信062学生姓名：**学号：**********指导教师：***完成日期：2009年7月目录摘要 (II)1 设计目的 (1)2 设计要求 (1)3 设计原理 (2)4 设计内容 (5)4.1系统框图 (5)4.1需求分析 (5)4.3器件选型 (6)4.4 系统原理图 (8)4.5 软件设计 (9)总结与致谢 (11)参考文献 (12)摘要在电子设备日趋网络化的背景下，作为目前广泛使用的以太网以及TCP/IP协议已经成为事实上最常用的网络标准之一，它以高速、可靠、分层以及可扩充性使得它在各个领域的应用越来越灵活，很多情况下运用以太网和TCP/IP能够简化结构和降低成本。
但是，目前关于嵌入式以太网的设计方案不是很多，在这不多的方案中大多是基于单片机或DSP的。
两者都存在要外扩很多外设的问题，并且前者速度太慢，后者成本又太高，这在一些对设备尺寸要求很小的场合是不行的。
本设计中，采用了基于ARM内核的微处理器S3C44BOX为基础的嵌入式系统与10 MB 以太网控制芯片RTL8019AS的接口电路实现了网络通信。
本系统可以通过网络接收命令和传送数据，S3C44BOX负责数据的采集和运算处理，通过互联网上任意一台计算机可以配置系统的工作方式和接收本系统采集的数据。
关键词：TCP/IP；ARM；S3C44B0X；RTL8019AS1 设计目的目前，以太网协议已经非常广泛地应用于各种计算机网络，如办公局域网、工业控制网络、因特网等场合，并且还在不断地发展。
基于以太网的新技术和联网设备不断出现，以太网已经成为事实上最常用的网络标准之一。
但是，基于以太网的嵌入式系统目前并不是很多。
其原因除了嵌入式系统本身运行速度较慢、资源较少且不足以实现以太网的各种协议外，更重要是设计以太网的接口及协议相对比较复杂，使人望而却步。
嵌入式技术及应用实验报告
嵌入式技术及应用实验报告嵌入式技术及应用实验报告一、实验目的本实验旨在通过学习嵌入式技术及应用，掌握嵌入式系统的基本原理和应用方法，培养学生的嵌入式系统设计和开发能力。
二、实验内容1. 嵌入式系统的概念和特点2. 嵌入式系统的硬件平台和软件开发环境3. 嵌入式系统的应用案例分析4. 嵌入式系统的设计和开发实践三、实验原理1. 嵌入式系统的概念和特点嵌入式系统是一种专门设计用于特定应用领域的计算机系统，它通常由硬件和软件两部分组成。
嵌入式系统的特点包括：实时性要求高、资源受限、功耗低、体积小、成本低等。
2. 嵌入式系统的硬件平台和软件开发环境嵌入式系统的硬件平台通常由处理器、存储器、输入输出设备等组成。
常用的处理器有ARM、MIPS等，存储器包括RAM、ROM、Flash等，输入输出设备有键盘、显示器、传感器等。
嵌入式系统的软件开发环境包括编译器、调试器、仿真器等工具。
3. 嵌入式系统的应用案例分析嵌入式系统广泛应用于各个领域，如智能手机、汽车电子、医疗设备、工业控制等。
以智能手机为例，它是一种集成了通信、计算、娱乐等功能的嵌入式系统，通过操作系统和应用软件实现各种功能。
4. 嵌入式系统的设计和开发实践嵌入式系统的设计和开发包括硬件设计和软件开发两个方面。
硬件设计主要包括电路设计、PCB设计等，软件开发主要包括驱动程序开发、应用程序开发等。
在设计和开发过程中，需要考虑系统的性能、可靠性、安全性等因素。
四、实验步骤1. 学习嵌入式系统的概念和特点，了解嵌入式系统的基本原理。
2. 学习嵌入式系统的硬件平台和软件开发环境，掌握常用的处理器、存储器和输入输出设备。
3. 分析嵌入式系统的应用案例，了解不同领域的嵌入式系统的设计和开发方法。
4. 进行嵌入式系统的设计和开发实践，包括硬件设计和软件开发两个方面。
5. 调试和测试嵌入式系统，验证系统的功能和性能。
6. 总结实验结果，撰写实验报告。
五、实验结果与分析通过本次实验，我对嵌入式系统的概念和特点有了更深入的了解。
嵌入式系统设计与应用
嵌入式系统设计与应用嵌入式系统是指在某种特定应用领域中快速、高效地完成某一指定任务的计算机系统。
这种系统通常由特殊的硬件、软件和操作系统组成，因此与一般的计算机系统有所不同。
嵌入式系统设计与应用已经在诸多领域中得到了广泛的应用，比如工业自动化、智能家居、安防监控等领域，成为现代生活中不可或缺的一部分。
一、嵌入式系统的基本特点嵌入式系统的设计和应用有以下几个基本特点：1.紧凑设计：由于嵌入式系统的应用场景通常有着特定的环境和特殊的需求，因此系统需要在性能、体积、功耗等方面做到最优化的平衡。
这就要求嵌入式系统在设计过程中必须考虑到最小化系统资源占用的问题，以便在满足功能要求的同时，同时能够保证嵌入式系统的稳定性和可靠性。
2.高实时性：嵌入式系统的绝大部分应用都要求在短时间内完成特定的任务，比如在毫秒级内采集、处理和传输数据，这就要求系统软件必须有着高实时性的要求。
这一点常常因为设计上的失误而导致系统故障。
3.节约功耗：嵌入式系统通常需要在低功耗条件下完成任务，因此需要在设计时充分考虑节能的要求。
此外，硬件的可设计性也是嵌入式系统功耗得以优化的一个重要因素。
二、嵌入式系统的应用领域1.工业自动化：嵌入式控制技术是现代工业自动化技术中不可或缺的一部分。
通过精细的嵌入式系统设计，可以实现自动化设备的智能化控制、监测和管理。
比如在冶金、电力、输变电等领域中，嵌入式系统已经广泛应用，可以有效地提高生产效率、降低成本、提高产品质量。
2.智能家居：智能家居系统是指通过控制系统、感知系统、联网系统及可视化界面，实现智能化家居设备控制、环境监测、安防监控等多个功能的系统。
嵌入式芯片作为其核心技术之一，使得智能家居得以实现远程遥控、联网互动，实现更便利、智能的生活。
3.安防监控：嵌入式技术在安防监控领域中也发挥了重要的作用，不仅可以实现视频图像的高清晰度显示和编解码，还可以进行自动控制、远程操作、智能分析、数据存储等功能。
嵌入式系统原理与应用课后答案
嵌入式系统原理与应用课后答案1. 第一章答案：a. 嵌入式系统是嵌入到其他系统中的小型电子系统，一般具有特定的功能和任务。
它以硬件和软件的结合形式存在。
b. 嵌入式系统具有实时性、可靠性和可扩展性的要求，并且一般运行在资源受限的环境中。
c. 嵌入式系统可分为实时嵌入式系统和嵌入式控制系统两种类型。
d. 实时嵌入式系统需要按照严格的时间要求完成任务，可以分为硬实时和软实时系统。
2. 第二章答案：a. 嵌入式系统的硬件平台由微处理器、存储器、总线、输入输出设备等组成。
b. 嵌入式系统的硬件平台性能指标包括：处理器的主频、存储器的容量和带宽、总线的带宽和响应时间、输入输出设备的性能等。
c. 嵌入式系统的软件平台由操作系统、应用软件和驱动程序等组成。
d. 实时操作系统是嵌入式系统的核心软件，它可以提供任务调度、资源管理、中断处理等功能。
3. 第三章答案：a. 嵌入式系统的开发流程包括需求分析、系统设计、硬件设计、软件设计、系统集成和测试等阶段。
b. 嵌入式系统开发中常用的设计工具包括仿真工具、编译工具、调试工具和测试工具等。
c. 嵌入式系统的设计方法可以分为自顶向下设计和自底向上设计两种。
d. 自顶向下设计是先定义系统的整体结构，再逐步详细设计每个组件的功能和接口。
e. 自底向上设计是先设计每个组件的功能和接口，再逐步将它们组合起来形成系统。
4. 第四章答案：a. 嵌入式系统的程序设计语言可以分为汇编语言、高级语言和特定领域语言三种。
b. 汇编语言是一种低级语言，使用机器指令来编写程序，可以直接控制硬件。
c. 高级语言是一种抽象层次较高的语言，使用类似自然语言的语法来编写程序，更易理解和维护。
d. 嵌入式系统常用的高级语言包括C语言和C++语言。
e. 特定领域语言是一种专门为某种特定应用领域设计的语言，具有特定领域的特性和功能。
5. 第五章答案：a. 嵌入式系统的编程模型可以分为裸机编程和操作系统编程两种。
嵌入式系统中的实时操作系统开发及应用
嵌入式系统中的实时操作系统开发及应用在嵌入式系统领域，实时操作系统（RTOS）具有重要的应用价值。
实时操作系统被广泛应用于各个行业，如航空航天、汽车、医疗设备和工业控制等领域。
本文将介绍实时操作系统在嵌入式系统中的开发和应用。
一、实时操作系统概述实时操作系统是一种能够在特定时间要求下保证任务响应的操作系统。
它可以满足任务在特定截止时间之前完成的要求，并能够处理各种实时应用所产生的事件和中断。
实时操作系统按照任务的特性可以分为硬实时操作系统和软实时操作系统。
一个任务在硬实时操作系统中必须在截止时间之前完成，否则系统将产生严重错误。
而在软实时系统中，对于任务截止时间的限制相对较宽松，任务的完成具有一定的容忍度。
实时操作系统需满足以下几个关键特性：1. 及时响应和任务调度能力：实时操作系统需要能够及时响应任务请求并按照优先级合理调度任务的执行顺序。
2. 完整的任务状态管理：实时操作系统需要能够跟踪和管理任务的状态，包括就绪状态、执行状态和等待状态等。
3. 中断处理能力：实时操作系统需要能够处理各种中断事件，包括外部设备的中断、定时器中断等。
二、实时操作系统开发实时操作系统的开发通常需要根据具体应用的需求进行定制开发，下面介绍实时操作系统的开发步骤。
1. 确定系统需求：在进行实时操作系统的开发之前，需要对系统的需求进行详细分析和规划。
包括任务的优先级、任务之间的依赖关系、中断事件的处理要求等。
2. 内核开发：实时操作系统的核心部分是内核，它负责任务的调度和管理。
内核的开发涉及到任务调度算法、任务状态管理、中断处理等方面。
开发者可以选择现有的开源实时操作系统内核进行二次开发，也可以从零开始自主开发。
3. 驱动程序开发：实时操作系统通常需要与硬件设备进行交互。
开发者需要编写相应的驱动程序，以实现与硬件设备的通信和控制。
4. 应用程序开发：根据系统需求，开发相应的应用程序。
应用程序应该能够响应任务的调度、处理中断事件和与外部设备进行交互等。
《嵌入式技术及应用》课程思政教学案例
《嵌入式技术及应用》课程思政教学案例一、教学目标1. 知识目标：让学生了解嵌入式技术的概念、原理和应用，掌握嵌入式系统的基本开发方法。
2. 能力目标：培养学生的实践操作能力和团队协作能力，提高学生解决实际问题的能力。
3. 素质目标：培养学生的创新精神、独立思考能力和职业素养，增强学生的社会责任感和奉献精神。
二、教学内容与教学方法教学内容：嵌入式系统的基本概念、硬件结构、软件系统、开发流程等。
教学方法：案例分析、小组讨论、实践操作、互动交流等。
三、教学步骤及要点1. 导入新课：通过展示嵌入式技术在各个领域的应用案例，引出嵌入式技术的概念和作用，激发学生的学习兴趣。
2. 讲授理论知识：介绍嵌入式系统的基本概念、硬件结构、软件系统等基础知识，让学生对嵌入式技术有初步的了解。
3. 案例分析：通过实际案例，引导学生分析嵌入式系统的开发流程和方法，让学生了解嵌入式系统的实际应用和开发技巧。
4. 小组讨论：将学生分成若干小组，针对嵌入式技术的实际应用问题进行讨论，培养学生的团队协作能力和独立思考能力。
5. 实践操作：组织学生进行嵌入式系统的开发实践，让学生亲自动手进行编程、调试和测试，提高学生的实践操作能力和解决问题的能力。
6. 互动交流：鼓励学生分享自己的经验和心得，引导学生相互学习、共同进步，增强学生的社会责任感和奉献精神。
7. 总结归纳：对本次课程进行总结归纳，强调嵌入式技术的实际应用价值和社会责任，培养学生的职业素养和社会责任感。
四、教学评价与反思1. 评价方式：通过学生的实践操作和小组讨论表现，对学生的知识掌握、能力提升和素质培养进行评价。
2. 反思总结：回顾本次课程的教学过程和效果，总结优点和不足之处，提出改进意见和建议，为今后的教学提供参考。
五、思政元素融入点1. 爱国情怀：引导学生了解嵌入式技术在国家安全和国防建设中的应用，培养学生的爱国情怀和社会责任感。
2. 团队合作：通过小组讨论和互动交流环节，培养学生的团队合作精神和协作能力，增强学生的社会适应能力。
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嵌入式系统及应用
嵌入式系统及应用
嵌入式系统（Embedded System）是指嵌入于具体工程中的一
种计算机系统，在硬件与软件集成的系统中完成特定功能，为各种计算机和其他设备提供一定的智能化能力，嵌入式系统种类繁多，广泛应用于家用电器、交通运输、工业控制、医疗设备、安防监控、信息通信等领域。
嵌入式系统的结构特点是硬件与软件密切结合，形成整体。
硬件部分由运算器、存储器、输入输出接口、时钟电路和其他辅助电路组成。
软件部分由各种应用程序、驱动程序以及系统软件组成。
这种结构使其体积小、重量轻、耗电低以及价格相对便宜，运行速度较快，方便快捷地现场维护等等优点，适应各种嵌入式应用领域。
嵌入式系统不同于通用计算机，其所处理的任务通常是高度特化的，如航天、航空、导航、工业自动化、汽车电子、医疗仪器等领域，需要能够控制物理过程，实时处理数据，具有特殊的硬件接口与软件算法，强调可靠性、实时性和安全性。
嵌入式系统的应用在各个领域都有，比如在家用电器上，电视、音响、洗衣机、冰箱、空调等大多数家用电器都搭载了嵌入式系统，实现智能控制功能。
在工业控制领域中，嵌入式系统也是一种不可或缺的设备。
比如，生产线自动化控制系统、温度、湿度、气压、流量、液位、
人员进出、视频监控等监控系统，都离不开嵌入式系统的运作。
在医疗设备中，嵌入式系统也是极其重要的一部分，比如，心电图机、超声波设备、血压计等都是嵌入式系统的应用领域，它们为医护人员提供了一种可靠的诊断工具。
在信息通信领域中，嵌入式系统也是十分重要的，比如，手机、平板电脑、智能手表等设备都是嵌入式系统的应用。
嵌入式系统通过其方便、快捷、实时、可靠的特性为用户提供了最佳的使用体验，满足现代化通信设备的需求。
在交通运输领域中，嵌入式系统也是十分重要的，比如，汽车上的控制系统、船舶上的航行系统、飞机上的导航系统等都是嵌入式系统的应用领域，它们为交通运输领域提供了不可或缺的安全保障。
总之，嵌入式系统已经成为现代产业和生活中必不可少的一部分。
随着科技的进步和发展，嵌入式系统的种类和应用领域将会继续扩大和深化。
为了更好地推进产业发展，需要不断地提高嵌入式系统的技术水平，创新应用，为用户提供更加智能、安全、快捷、高效的服务。
嵌入式系统的发展
嵌入式系统的发展可以追溯到上个世纪70年代，当时国际上
开始出现多种不同的微处理器，诞生了一批嵌入式系统的应用。
嵌入式系统已经历了从单芯片到多芯片、从CISC到RISC、
从ARM单芯片到SOC(System on a Chip, 单片机系统)的演变。
现在，嵌入式系统已经进入了SOC的时代，整个系统集成在
一个芯片上，功能更加多样化、可靠性更加高效。
随着技术的不断发展，嵌入式系统已经具备了以下几个方面的特点：首先是实时性，嵌入式系统通常要求能够在一定的时间内完成相应的任务；其次是可靠性，嵌入式系统主要用于各种工业控制领域，对于系统的可靠性要求极高，否则会导致严重的后果；第三是功耗低、尺寸小、重量轻，通常为工业控制、家电等领域提供一种超低功耗、小型化的解决方案。
嵌入式系统的应用
工业自动化领域
嵌入式系统在工业自动化中的应用范围非常广泛，例如自动化控制系统、工业电力监测、自动化装配线、智能照明系统、机器视觉、智能电网和智能建筑等领域。
这些应用需要嵌入式系统来完成复杂的控制算法和实现实时的信号处理。
航空航天领域
嵌入式系统在航空航天领域中的应用是最早的，嵌入式技术便被应用于飞行控制、导航、通信、飞行模拟器和地面测试等领域。
随着航空航天技术的不断发展，嵌入式系统在航空航天领域中的应用也越来越多。
医疗设备领域
嵌入式系统在医疗设备领域中的应用也非常广泛，包括医疗影
像、手术控制、监测和治疗等方面。
例如，血糖仪、心电图机、超声波设备等都需要用到嵌入式系统。
交通运输领域
嵌入式系统在交通运输领域中的应用也非常广泛，可以用于汽车、电车、地铁、高铁、飞机等各种交通工具上。
例如，智能交通系统、交通灯控制系统、智能公路系统等都需要用到嵌入式系统。
家居领域
用嵌入式技术来实现家居自动化控制，除了让生活更智能化之外还可以大幅度减少电能的浪费。
嵌入式系统可以实现对家电、家用电器、家居音视频、智能安防、智能照明、智能家庭控制、智能自动化等的集成管理。
例如，因为可以和网络连接相结合，用户不在家时也可以远程控制家中的各种设备。
嵌入式系统的未来
随着嵌入式系统技术的不断发展，未来嵌入式系统的应用领域将继续扩大。
未来嵌入式系统将更加强调智能、互联、集成、创新等方面的特点，同时也将更加注重可靠性、实时性和安全性，以满足不断提升的用户需求，嵌入式系统将成为实现互联网的“眼”、“耳”、“手”的最重要的组成部分。
在智能工业领域，嵌入式系统将会更多地应用于人工智能领域中，比如机器学习和机器视觉，为工业自动化的发展提供更加
强大而精细的控制算法。
在智能领域中，嵌入式系统也将起到重要作用，例如，智能音箱、智能家居、智能城市、智能医疗等，不断满足广大用户需求，持续发挥其智能化、互动化等特点。
总之，嵌入式系统不断通过技术的创新和发展实现了从简单控制器到高功能多媒体集成处理平台的发展变化。
随着科技的不断进步以及应用市场的不断扩大，嵌入式系统的应用领域和商业价值也将不断扩大，为现代科技的发展提供强有力的支撑。