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1、 嵌入式操作系统 课程教学大纲课程名称：嵌入式操作系统英文名称：Embedded Operating System 课程编码：51610177学时/学分：46/2.5 ：课程性质：选修适用专业：计算机科学与技术先修课程：操作系统原理、计算机组成原理、C语言、汇编语言一、课程的目的与任务嵌入式操作系统是计算机科学与技术相关专业的基础选修课，主要学习嵌入式系统的基本概念和常识、嵌入式系统开发流程、上位机构建、ARM体系结构与指令系统、嵌入式C编程和常见的嵌入式实验。要求学生通过本课程的学习，能够掌握嵌入式系统的基本概念和知识，嵌入式开发流程、上位机构建、ARM体系结构与指令系统、嵌入式C编程，并选
2、用常见的嵌入式实验箱，在其上完成指定的嵌入式实验。使学生了解嵌入式技术的发展、嵌入式系统的开发流程、嵌入式系统开发环境的构建和完成基本的嵌入式实验。通过理论教学和实践教学环节，使学生初步具备设计和开发嵌入式系统的能力。二、教学内容及基本要求单元1 嵌入式系统概论教学目的和要求：学习本章的目的是使学生建立起嵌入式系统的基本概念。要求了解嵌入式系统的定义和发展过程，理解嵌入式系统的开发流程，掌握嵌入式操作系统的概念和特点。教学难点和重点：嵌入式系统的定义、发展过程、开发流程和操作系统特点教学方法和手段： 讲解和演示课时安排：第一节 嵌入式系统定义第二节 嵌入式系统发展过程第三节 嵌入式系统开发流程
3、第四节 嵌入式操作系统介绍复习与作业要求：了解嵌入式系统的定义和发展过程，理解嵌入式系统的开发流程，掌握嵌入式操作系统的概念和特点。考核知识点： 嵌入式系统的定义、发展阶段、开发的主要流程以及嵌入式操作系统的特点。辅助教学活动：演示嵌入式系统的开发流程单元2 Linux系统介绍教学目的和要求：学习本章的目的是使学生了解Linux的发展过程，掌握Linux系统的安装过程并能进行实践，熟悉X-Window图形界面操作和Linux下的相关网络配置。教学难点和重点：Linux的发展过程、Linux系统的安装过程、X-Window的概念和特点教学方法和手段： 讲解和演示课时安排：第一节 Linux的特点
4、第二节 Linux的安装第三节 X-Window图形界面操作第四节 网络配置复习与作业要求：了解Linux的发展过程，掌握Linux系统的安装过程并能进行实践，熟悉X-Window图形界面操作和Linux下的相关网络配置。考核知识点： Linux的产生和发展、X-Window的图形界面操作和命令行操作方式。辅助教学活动：演示Linux系统的安装过程单元3 Linux常用命令教学目的和要求：学习本章的目的是使学生了解Linux的文件和目录特点，掌握Linux系统常用命令，熟悉Linux下的输入输出转向和管道，熟悉VI编辑器的使用。教学难点和重点：Linux的文件和目录特点、Linux系统常用命令
5、、VI编辑器的基本使用。教学方法和手段： 讲解和演示课时安排：第一节 Linux文件与目录介绍第二节 常用命令第三节 输入输出转向和管道第四节 VI编辑器的使用复习与作业要求：了解Linux的文件和目录特点，掌握Linux系统常用命令，熟悉Linux下的输入输出转向和管道，熟悉VI编辑器的使用。考核知识点： Linux的文件和目录特点、Linux系统常用命令、VI编辑器的基本使用。辅助教学活动：演示Linux系统的常用命令使用和VI编辑器的使用。单元4 与嵌入式开发相关的Linux服务教学目的和要求：学习本章的目的是使学生了解TFTP、Telnet、NFS服务。学习这三种服务的相关配置和启动。
6、教学难点和重点：TFTP、Telnet、NFS服务的相关配置教学方法和手段： 讲解和演示课时安排：第一节 TFTP服务第二节 Telnet第三节 NFS复习与作业要求：了解TFTP、Telnet、NFS服务。掌握这三种服务的相关配置和启动。考核知识点： TFTP、Telnet、NFS服务的相关配置方法。辅助教学活动：演示TFTP、Telnet、NFS服务的相关配置。单元5 Linux下的C语言编程教学目的和要求：学习本章的目的是使学生了解Linux下的C语言编程工具的使用。教学难点和重点：GCC和MAKE工具的使用。教学方法和手段： 讲解和演示课时安排：第一节 GCC第二节 GDB第三节 MA
7、KE工具复习与作业要求：了解Linux下的C语言编程工具的使用。掌握GCC和MAKE工具的用法，了解GDB的使用。考核知识点： GCC和MAKE工具的用法。辅助教学活动：演示GCC的使用。单元6 ARM处理器概述教学目的和要求：学习本章的目的是使学生掌握ARM及ARM处理器的概念和特点，了解ARM处理器的应用领域，熟悉几种ARM编程模型。教学难点和重点：Linux的文件和目录特点、Linux系统常用命令、VI编辑器的基本使用。教学方法和手段： 讲解课时安排：第一节 ARM公司简介第二节 ARM处理器的特点及应用领域第三节 ARM ISA概述第四节 ARM处理器系统概述第五节 ARM编程模型复习
8、与作业要求：掌握ARM及ARM处理器的概念和特点，了解ARM处理器的应用领域，熟悉几种ARM编程模型。考核知识点： ARM处理器的概念、特点、应用领域；ARM编程模型。辅助教学活动:单元7 ARM指令集教学目的和要求:学习本章的目的是使学生了解ARM的指令集。掌握条件执行、操作数预处理、运算类指令、控制类指令、传送类指令，了解Thumb指令集教学难点和重点：运算类指令、控制类指令、传送类指令。教学方法和手段： 讲解课时安排:第一节 条件执行第二节 操作数预处理第三节 运算类指令第四节 控制类指令第五节 传送类指令第六节 Thumb指令集概述复习与作业要求:掌握条件执行、操作数预处理、运算类指令
9、、控制类指令、传送类指令，了解Thumb指令集。考核知识点: 运算类指令、控制类指令、传送类指令。辅助教学活动:单元8 ARM汇编语言程序设计教学目的和要求学习本章的目的是使学生学习ARM的汇编语言程序设计。掌握ARM汇编语言程序的编写方法和基本结构，熟悉ARM汇编语言的伪操作、伪指令、宏指令和子程序，了解GNU ARM汇编。教学难点和重点：运算类指令、控制类指令、传送类指令。教学方法和手段： 讲解和演示课时安排:第一节 用ADS编写汇编语言程序第二节 ARM汇编语言程序基本结构第三节 ARM汇编语言程序中的符号和表达式第四节 ARM汇编语言伪操作第五节 ARM汇编语言程序伪指令第六节 ARM
10、汇编语言程序宏指令第七节 ARM汇编语言程序子程序第八节 GNU ARM汇编简介复习与作业要求:掌握ARM汇编语言程序的编写方法和基本结构，熟悉ARM汇编语言的伪操作、伪指令、宏指令和子程序，了解GNU ARM汇编。考核知识点: ARM汇编语言程序的编写和基本结构。辅助教学活动: 演示ARM汇编语言程序的编写单元9 C语言与ARM汇编语言的混合编程教学目的和要求:学习本章的目的是使学生了解C语言与ARM汇编语言的混合编程。掌握使用内嵌汇编器的使用。熟悉从汇编代码中访问C程序全局变量、ARM汇编与C程序的相互调用。教学难点和重点：运算类指令、控制类指令、传送类指令。教学方法和手段： 讲解和演示课
11、时安排:第一节 ATPCS介绍第二节 使用内嵌汇编器第三节 从汇编代码中访问C程序全局变量第四节 ARM汇编与C程序的相互调用第五节 C语言与ARM汇编语言的混合编程实例复习与作业要求:掌握使用内嵌汇编器的使用。熟悉从汇编代码中访问C程序全局变量、ARM汇编与C程序的相互调用。考核知识点: ATPCS的概念、从汇编代码中访问C程序全局变量、ARM汇编与C程序的相互调用。辅助教学活动: 演示C语言与ARM汇编语言的混合编程三、实验大纲本课程总学时中包含实验教学环节，形式为学生在实验室完成实验内容。1、实验目的和内容结合课程教学重点和学生能力培养要求，规划四个基本实验：（1）实验一：Linux内核
12、移植实验实验目的：掌握交叉编译环境的建立和使用，熟悉Linux开发环境，掌握Linux内核的配置和裁减，了解Linux的启动过程。实验内容：了解Linux基础知识以及Linux开发环境；根据教学实验系统的硬件资源，配置并编译Linux核心，下载并运行Linux核心，检查运行结果。（2）实验二：Linux文件系统实验实验目的：掌握Linux下JFFS2/RAMDISK等文件系统的制作和加载方法。实验内容：在Linux下制作并挂载JFFS2文件系统；在Linux下制作并挂载RAMDISK。（3）实验三：Linux基本应用程序编写实验实验目的：熟悉CVT-PXA270教学系统中的Linux开发环境，
13、掌握简单的Linux应用程序helloworld的编译，掌握CVT-PXA270教学系统中Linux应用程序的调试。实验内容：编写helloworld应用程序，编写Makefile文件，编译helloworld应用程序，下载并调试helloworld应用程序。（4）实验四：Linux多线程应用程序设计实验实验目的：了解Linux下多线程程序设计的基本原理，学习pthread库函数的使用。实验内容：编写thread应用程序，编写Makefile文件，下载并调试thread应用程序。2、实验要求（1）课前准备：学生仔细研读实验指导书，规划准备实验内容，设计实验数据记录表，对相关知识进行预习和准备。
14、（2）实验过程：按照实验指导书要求，分组或独立设计并完整实验内容，对于分组合作完成的内容，需要小组成员配合进行环境配置并协调验证。（3）实验报告：每个实验按照实验指导书要求，撰写实验报告，实验报告应该包括实验目的、实验内容、实验方法、实验数据及分析，以及实验总结等内容。四、课程教学的特色说明以学生的素质教育为先导，学习方式自主化。课程辅导方式采用实时或非实时交互，课程辅导手段以利用现代技术为主，传统教学形式为辅，实现学生学习自主化，教师辅导和指导服务化，教与学手段现代化。学生学习自主化是通过学生利用自己的业余时间，自己安排学习时间，自己选择服务方式，借助现代技术和传媒进行学习，实现自己的学习目标；教师辅导和指导服务化是通过教师的教学以教师为中心转变为以学生为中心，辅导和指导学生构建知识体系，帮助学生解决学习过程中的疑难问题；而教与学的手段现代化则是通过给教师和学生提供教与学过程必需的现代化设备，通过网络，多媒体等现代教学手段促进教学水平和教学效果。五、考试大纲1考试的目的与作用通过本课程的考试，使学生掌握嵌入式系统的基本概念、基本原理、设计方法和实现技术，具有初步分析实际操作系统的能力。同时，也要培养学生抽象思维和缜密概括的能力，使学生具有良好的开拓专业理论的素质和
