1、ARM微處理器原理與接口技術(shù)課程教學(xué)大綱課程編號：081345372課程名稱：ARM微處理器原理與接口技術(shù)英文名稱：ARM Microprocessor principle and Interface technology課程類型：專業(yè)課課程要求：選修學(xué)時(shí)/學(xué)分：48/3 （講課學(xué)時(shí)：24 實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：24）適用專業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)一、課程性質(zhì)與任務(wù)“ARM處理器原理與接口技術(shù)”是計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)專業(yè)的專業(yè)選修課。主要講授嵌入式系統(tǒng)基本原理、系統(tǒng)接口設(shè)計(jì)等內(nèi)容。本課程的教學(xué)任務(wù)是使學(xué)生掌握ARM的體系結(jié)構(gòu)，ARM指令系統(tǒng)，ARM體系結(jié)構(gòu)下的嵌入式編程、計(jì)算機(jī)接口技術(shù)與應(yīng)用等方面的工程知識(shí)。學(xué)習(xí)基

2、于Zynq-7000的硬件開發(fā)平臺(tái)，并在此平臺(tái)上進(jìn)行硬件編程和硬件接口實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生具備一定的設(shè)計(jì)嵌入式接口解決方案的能力。在教學(xué)中通過一個(gè)完整系統(tǒng)的實(shí)例，提高學(xué)生創(chuàng)建復(fù)雜系統(tǒng)的抽象能力，為今后進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)和開發(fā)打下良好基礎(chǔ)。二、課程與其他課程的聯(lián)系先修課程：C語言程序設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)、嵌入式系統(tǒng)。后續(xù)課程：嵌入式應(yīng)用開發(fā)項(xiàng)目實(shí)踐。先修課程為本課程提供了概念性支撐以及編程基礎(chǔ)能力的培養(yǎng)。本課程為后續(xù)課程提供了嵌入式方向基本理論和技術(shù)，為項(xiàng)目開發(fā)實(shí)踐和技術(shù)提升奠定基礎(chǔ)。三、課程教學(xué)目標(biāo)1熟悉ARM微處理器結(jié)構(gòu)，清楚ARM微處理器工作模式，了解嵌入式操作系統(tǒng)，熟知現(xiàn)有的嵌入式實(shí)時(shí)操

3、作系統(tǒng)。（支撐畢業(yè)能力要求3）2能夠讀懂ARM微處理器編程中的匯編語言，熟知ARM微處理器接口類型，進(jìn)一步加強(qiáng)嵌入式Linux操作系統(tǒng)的應(yīng)用，熟練掌握嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程。（支撐畢業(yè)能力要求4）3能夠根據(jù)SOC工作原理以及板級相關(guān)知識(shí)，針對實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)ARM接口解決方案。（支撐畢業(yè)能力要求4）四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配序號教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求學(xué)時(shí)教學(xué)方式對應(yīng)課程教學(xué)目標(biāo)1一、ARM微處理器硬件結(jié)構(gòu)1計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)及分類；2ARM版本及系列；3ARM處理器結(jié)構(gòu)；4ARM存儲(chǔ)機(jī)制。1熟知ARM體系結(jié)構(gòu)中的各個(gè)組成部分。2能夠理解SOC芯片的組成部分。2講授12二、ARM尋址方式與指令系統(tǒng)1ARM編

4、程模型；2ARM指令格式及尋址方式；3ARM指令集；4Thumb指令集；5匯編語言源程序格式。1能夠用匯編語言寫簡單的程序，能夠基本讀懂嵌入式編程中的匯編語言。2根據(jù)ARM工作方式，了解ARM處理機(jī)制。4講授1 ，23實(shí)驗(yàn)1匯編指令跑馬燈實(shí)現(xiàn)。深入理解與掌握匯編語言的語句、語法、與程序結(jié)構(gòu)。2實(shí)驗(yàn)24嵌入式操作系統(tǒng)1嵌入式操作系統(tǒng)概述；2嵌入式操作系統(tǒng)相關(guān)概念；3常見嵌入式操作系統(tǒng)；4嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)；5嵌入式Linux操作系統(tǒng)。1了解嵌入式操作系統(tǒng)。2對實(shí)時(shí)系統(tǒng)與非實(shí)時(shí)系統(tǒng)進(jìn)行區(qū)分，了解Linux操作系統(tǒng)的歷史以及特點(diǎn)。4講授15實(shí)驗(yàn)2Linux操作系統(tǒng)腳本練習(xí)。掌握Linux操作系統(tǒng)常用

5、命令以及腳本的書寫方法。2實(shí)驗(yàn)26四、ARM基本接口技術(shù)1GPIO接口；2通信接口；3A/D（模/數(shù)）轉(zhuǎn)換器；4D/A（數(shù)/模）轉(zhuǎn)換器。1能夠說出基本接口的分類。2熟悉不同SOC中的基本接口都是相通的原理。2講授27實(shí)驗(yàn)3實(shí)現(xiàn)控制臺(tái)Uart通信控制LED燈。能夠編程實(shí)現(xiàn)通過UART通信的方式控制LED燈。4實(shí)驗(yàn)28五、ARM高級接口1LCD顯示接口；2觸摸屏接口；3中斷接口；4鍵盤接口；5ARM的JTAG接口。1.熟悉高級接口，該組接口是跟SOC或?qū)嶒?yàn)板相關(guān)聯(lián)的。2.要靈活應(yīng)對不同SOC或不同實(shí)驗(yàn)板的高級接口。4講授29實(shí)驗(yàn)4點(diǎn)擊觸摸屏不同位置改變LCD顯示顏色。通過實(shí)驗(yàn)理解不同接口相結(jié)合使用

6、方式，加強(qiáng)接口理解。4實(shí)驗(yàn)210六、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程1嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)；2嵌入式系統(tǒng)的組成；3嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程；4UML建模。1了解系統(tǒng)設(shè)計(jì)要穩(wěn)定、可靠的必要性。2設(shè)計(jì)清晰。3掌握建模語言UML，了解設(shè)計(jì)重要意義。4講授2，311實(shí)驗(yàn)5家庭智能終端系統(tǒng)設(shè)計(jì)。加深理解系統(tǒng)設(shè)計(jì)。4實(shí)驗(yàn)2，312七、ARM實(shí)驗(yàn)平臺(tái)1SoC XC7Z020-1CLG400處理器；2Zynq-7000嵌入式平臺(tái)；3Zynq-7000嵌入式平臺(tái)實(shí)例。1在獲取SOC信息過程中，解決遇到不同的SOC問題。2鍛煉板級相關(guān)信息獲取技巧，面對不同的實(shí)驗(yàn)板能夠應(yīng)對自如。4講授2，313實(shí)驗(yàn)6家庭智能終端實(shí)現(xiàn)。綜合所學(xué)內(nèi)容，完

7、成家庭智能終端實(shí)現(xiàn)，對所學(xué)內(nèi)容進(jìn)一步理解。8實(shí)驗(yàn)2，3五、其他教學(xué)環(huán)節(jié)（課外教學(xué)環(huán)節(jié)、要求、目標(biāo)）1作業(yè)：（課外8學(xué)時(shí)）（1）第2章匯編作業(yè)（課外2學(xué)時(shí)）（2）第3章Linux指令作業(yè)（課外2學(xué)時(shí)）（3）第4、5章接口作業(yè)（課外2學(xué)時(shí)）（4）第6章系統(tǒng)設(shè)計(jì)作業(yè)（課外2學(xué)時(shí)）2上機(jī)：（課外16學(xué)時(shí)）（1）匯編及Linux操作系統(tǒng)指令（課外8學(xué)時(shí)），要求能夠采用匯編語言及Linux操作指令寫一些簡單的程序。（2）ARM微處理器接口（課外8學(xué)時(shí)），要求能夠根據(jù)作業(yè)要求設(shè)計(jì)ARM微處理器基本接口。六、教學(xué)方法1在教學(xué)方法方面，靈活運(yùn)用多種先進(jìn)教學(xué)方法，啟發(fā)式教學(xué)、討論式教學(xué)、現(xiàn)場教學(xué)、結(jié)合實(shí)際產(chǎn)品實(shí)物

8、進(jìn)行教學(xué)，采用傳統(tǒng)CAI教學(xué)手段和實(shí)物教學(xué)相結(jié)合的方式。2強(qiáng)調(diào)理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)并重，充分利用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，在實(shí)踐教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作技能和創(chuàng)新能力。3通過有趣生動(dòng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，促進(jìn)學(xué)生的積極思考，激發(fā)學(xué)生的潛能，注重引導(dǎo)對學(xué)生對所學(xué)知識(shí)的運(yùn)用。七、考核及成績評定方式最終成績由平時(shí)作業(yè)成績、平時(shí)實(shí)驗(yàn)成績、期末成績等組合而成。各部分所占比例如下：平時(shí)作業(yè)成績：15%，主要考核對課堂知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握程度，分三次完成。平時(shí)實(shí)驗(yàn)成績：15%，主要考核學(xué)生實(shí)驗(yàn)完成情況。期末考試成績：70%，主要考核ARM微處理器與接口技術(shù)的基本內(nèi)容。書面考試形式，題型為選擇題、填空題、簡答題、設(shè)計(jì)題、綜合題等。八、教材