《嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)》教學大綱一、課程基本信息課程名稱嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)EmbeddedSystemSoftwareDevelopment課程編碼CST421321020開課院部計算機科學與技術學院課程團隊硬件技術基礎課程教學團隊學分2.0課內(nèi)學時36講授24實驗0上機12實踐0課外學時36適用專業(yè)軟件工程授課語言中文先修課程程序設計（C/C++）、軟件工程、計算機組成原理、計算機操作系統(tǒng)課程簡介（限選）《嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)》是為軟件工程、計算機科學與技術專業(yè)學生開設的一門專業(yè)課程，主要講述國產(chǎn)LiteOS、Linux下軟件開發(fā)和調(diào)試的一般方法，系統(tǒng)軟件設計分析和實現(xiàn)方法及過程；其中以內(nèi)核驅(qū)動開發(fā)方法、GUI開發(fā)、網(wǎng)絡開發(fā)和綜合案例視頻監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)剖析為重點，強化學生嵌入式平臺軟件與常規(guī)軟件開發(fā)的工程思維，并通過相關的實驗，為后續(xù)課程，培養(yǎng)扎實的軟件實現(xiàn)能力，同時為真正的嵌入式產(chǎn)品開發(fā)提供工程思考與解決問題的能力。課程以32位ARM處理器和源碼開放的嵌入式LINUX、國產(chǎn)LiteOS操作系統(tǒng)為主線，著重介紹嵌入式系統(tǒng)的應用開發(fā)過程以及嵌入式系統(tǒng)軟件設計開發(fā)方法。具體內(nèi)容包括：嵌入式基礎與平臺構(gòu)建、驅(qū)動與應用軟件開發(fā)、綜合應用案例與解決方案剖析三大部分，激發(fā)學生科技報國的家國情懷和使用擔當，培養(yǎng)協(xié)作創(chuàng)新與精益求精的大國工匠精神能力。"EmbeddedSystemSoftwareDevelopment"isaprofessionalcourseforstudentsmajoringinsoftwareengineering,computerscienceandtechnology.ItmainlydescribesthegeneralmethodsofsoftwaredevelopmentanddebuggingunderdomesticLiteOSandLinux,systemsoftwaredesignanalysisandimplementationmethodandprocess;Amongthem,thecore-drivendevelopmentmethod,GUIdevelopment,networkdevelopmentandcomprehensivecasevideosurveillancesystemdevelopmentanalysisarethefocus,strengthenstudents'engineeringthinkingofembeddedplatformsoftwareandconventionalsoftwaredevelopment,andthroughrelevantexperiments,cultivatesolidsoftwareimplementationabilityforsubsequentcourses,atthesametime,itprovidestheabilityofengineeringthinkingandproblemsolvingforrealembeddedproductdevelopment.Thecoursetakes32-bitARMprocessor,embeddedLINUXwithopensourcecodeanddomesticLiteOSOperatingsystemasthemainline,andfocusesontheapplicationdevelopmentprocessofembeddedsystemandthedesignanddevelopmentmethodofembeddedsystemsoftware.Thespecificcontentincludesthreeparts:embeddedfoundationandplatformconstruction,drivingandapplicationsoftwaredevelopment,comprehensiveapplicationcasesandsolutionanalysis,tostimulatestudents'familyandcountryfeelingsanduseresponsibilityforscienceandtechnologyreportingtothecountry,cultivatethespiritualabilityofbigcountrycraftsmenwhocooperate,innovateandkeepimproving.負責人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標序號代號課程目標OBE畢業(yè)要求指標點任務自選1M1目標1：掌握嵌入式系統(tǒng)平臺的構(gòu)建與設計能力是2M2目標2：嵌入式應用軟件的設計分析和實現(xiàn)能力是3M3目標3：內(nèi)核與驅(qū)動編程，軟件移植，GUI與通信應用開發(fā)是4M4目標4：掌握嵌入式綜合案例的模塊剖析與驗證能力是三、課程內(nèi)容序號章節(jié)號標題課程內(nèi)容/重難點支撐課程目標課內(nèi)學時教學方式課外學時課外環(huán)節(jié)1第一章第一章嵌入式基礎本章重點難點：1.嵌入式系統(tǒng)的概念和特點2.嵌入式系統(tǒng)硬件設計開發(fā)基礎3.嵌入式系統(tǒng)軟件設計開發(fā)基礎4.嵌入式系統(tǒng)開發(fā)設計的流程與方法論。////21.11.1嵌入式系統(tǒng)的概念與特點嵌入式系統(tǒng)的概念與特點；軟硬件可定制；嵌入式系統(tǒng)與PC、單片機的聯(lián)系與區(qū)別。M11講授1自學資料31.21.2嵌入式系統(tǒng)硬件設計開發(fā)基礎CPU選型；ARM外圍接口設計，嵌入式系統(tǒng)的硬件組成要素；硬件設計的開發(fā)步驟與注意點。M11講授、討論1課后作業(yè)41.31.3嵌入式系統(tǒng)軟件設計開發(fā)基礎嵌入式系統(tǒng)的操作系統(tǒng)選型；基于ARM的最小系統(tǒng)；嵌入式Linux系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境的架構(gòu)與構(gòu)建。M10.5講授0自學資料51.41.4嵌入式系統(tǒng)開發(fā)設計的流程與方法論嵌入式系統(tǒng)的抽象架構(gòu)；實時軟件分析設計方法DARTS；嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)流程和內(nèi)容，嵌入式性能與設計模式；嵌入式Linux系統(tǒng)的程序調(diào)試與部署。M10.5講授0自學資料6第二章第二章ARM與Linux基礎本章重點難點：1.ARM概述，包括ARM的歷史和現(xiàn)狀，以及體系結(jié)構(gòu)和指令集；2.Linux系統(tǒng)使用，即Linux的相關基礎知識；3.LinuxC程序設計基礎與多線程編程。////72.12.1ARM概述ARM的歷史與現(xiàn)狀、體系結(jié)構(gòu)和指令集。M10講授1自學資料82.22.2Linux系統(tǒng)使用Linux的使用基礎、Vi、LinuxShell編程。M10講授、討論1課后作業(yè)92.32.3LinuxC程序設計基礎與多線程庫LinuxC程序設計基礎、靜態(tài)動態(tài)庫、多線程庫、生產(chǎn)者消費者協(xié)議。M21講授1課后作業(yè)10第三章第三章嵌入式linux內(nèi)核、文件系統(tǒng)與存儲本章重點難點：1.Linux操作系統(tǒng)內(nèi)核定制、裁剪和添加；2.嵌入式BootLoader技術；3.文件系統(tǒng)的構(gòu)建。////113.13.1linux內(nèi)核定制、裁剪和添加內(nèi)核概述、配置文件與工具、編譯命令與定制過程、版本異同點。M2,M31講授0課后作業(yè)123.23.2嵌入式BootLoader技術BootLoader概述、uboot、uboot的移植與啟動。M31講授0自學資料133.33.3文件系統(tǒng)的構(gòu)建文件系統(tǒng)概述、BusyBox的移植與啟動。M31講授、討論1課后作業(yè)14第四章第四章嵌入式Linux的接口設計與驅(qū)動程序本章重點與難點：虛擬驅(qū)動程序的框架基礎上，闡述了AD、LED、觸摸屏、FrameBuffer、視頻設備和音頻設備多個硬件的驅(qū)動程序和相關測試程序。////154.14.1驅(qū)動程序設計基礎Linux驅(qū)動程序框架、開發(fā)驅(qū)動程序的方法、靜態(tài)與動態(tài)設備號、設備文件系統(tǒng)、等待隊列、鎖、中斷、阻塞型IO。M30.5講授2課后作業(yè)164.24.2AD接口驅(qū)動程序AD轉(zhuǎn)換器有關參數(shù)、AD轉(zhuǎn)換裝置、控制與數(shù)據(jù)寄存器。M30.5講授2編寫程序174.34.3鍵盤驅(qū)動程序鍵盤的工作原理、相關寄存器、程序?qū)崿F(xiàn)。M31講授0自學資料184.44.4觸摸屏接口設計與驅(qū)動觸摸屏的工作原理、觸摸屏驅(qū)動芯片ADS7843、S3C2410芯片的觸摸屏相關配置寄存器。M31講授、討論2課后作業(yè)194.54.5顯示接口與Linux幀緩沖FrameBuffer機制、主要接口函數(shù)、五子棋和彩虹橋的實現(xiàn)。M30.5講授2課后作業(yè)204.64.6V4L與OSS程序設計V4L設備的體系結(jié)構(gòu)、OSS設備的體系結(jié)構(gòu)、驅(qū)動分析、相關程序案例。M30.5講授2課后作業(yè)21第五章第五章嵌入式軟件移植本章重點與難點：嵌入式Web服務器goahead、嵌入式數(shù)據(jù)庫sqlite、嵌入式媒體播放器mplayer、JVMphoneme、Web服務gsoap、Web瀏覽器konqueror的移植與應用過程。////225.15.1嵌入式WebServerGoAhead的移植與應用嵌入式Web服務器、GoAhead在ARM上的移植、操作流程。M30講授2自學資料235.25.2嵌入式WebServicegSOAP的移植與應用gSOAP裁剪、gSOAP應用流程與案例。M30.5講授1課后作業(yè)245.35.3嵌入式數(shù)據(jù)庫SQLite的移植與使用嵌入式數(shù)據(jù)庫、SQLite的移植與使用。M30.5講授、討論1課后作業(yè)255.45.4播放器Mplayer的移植Mplayer的移植與使用。M30講授、討論1自學資料265.55.5J2ME——phoneMe的移植phoneME的移植與使用。M30.5講授1課后作業(yè)275.65.6音視頻編碼FFmpeg移植FFmpeg的移植與使用。M30.5講授、討論1自學資料285.75.7開源軟件移植的一般過程軟件移植的概念、軟件移植一般流程與注意點、opencv與tinyxml移植與應用。M31講授、討論0課后作業(yè)29第六章第六章嵌入式Linux圖形用戶接口本章重點與難點：首先簡單介紹了嵌入式GUI的相關內(nèi)容；之后以Qt4為例詳細介紹了有關其移植和編程操作；最后詳細介紹了基于Qt4為基礎的Qt/E4平臺的有關移植和編程操作。////306.16.1嵌入式GUI嵌入式GUI特點與種類M31講授1自學資料316.26.2嵌入式GUI——Qt4Qt與Qt/Embedded、Qt執(zhí)行過程與插槽機制、QtDesigner。M31講授0課后作業(yè)326.36.3Qt/E4Qt/E4的功能、Qt/E4編程流程與實例。M31講授、討論1課后作業(yè)33第七章第七章嵌入式linux通信應用本章重點與難點：串口通信、網(wǎng)絡通信、藍牙通信、CAN總線通信以及GPS和GPRS通信。////347.17.1嵌入式Linux下的串口通信串口編程流程與應用實例。M30.5講授1自學資料357.27.2嵌入式Linux網(wǎng)絡編程網(wǎng)絡通信、Socket、網(wǎng)絡編程實例。M30.5講授1課后作業(yè)367.37.3嵌入式藍牙技術的實現(xiàn)藍牙體系結(jié)構(gòu)、藍牙通信網(wǎng)絡、LinuxBluetooth軟件層、BLE4協(xié)議介紹。M30講授1自學資料377.47.4CAN總線實驗CAN硬件特征、CAN控制器驅(qū)動、應用與舉例。M30.5講授0課后作業(yè)387.57.5GPS和GPRS的應用GPS與GPRS原理、GPS與GPRS的應用實例。M30.5講授1課后作業(yè)39第八章第八章LiteOS開發(fā)與綜合案例本章重點與難點：LiteOS內(nèi)核開發(fā)，綜合應用案例。////408.18.1LiteOS內(nèi)核與外設LiteOS內(nèi)核應用開發(fā)、LiteOS外設驅(qū)動移植與操作M30.5講授1課后作業(yè)418.28.2Lite0S端到云開發(fā)LiteOSIoTlink與AT框架、LiteOSSocket與數(shù)據(jù)通信M30.5講授、討論1自學資料428.38.3多協(xié)議環(huán)境智能檢測控制系統(tǒng)Oceanconnect、LPWAM30.5講授1課后作業(yè)438.48.4以數(shù)字資產(chǎn)模型為核心驅(qū)動的智慧樓宇系統(tǒng)智慧樓宇、數(shù)字資產(chǎn)M3,M40.5講授1課后作業(yè)44第九章第九章實時MobileLinux與基于通用樹莓派嵌入式應用本章重點與難點：MobileLinux系統(tǒng)的構(gòu)建要素和Limo。////459.19.1MobileLinux系統(tǒng)的構(gòu)建要素與過程PXA310、構(gòu)建流程與注意事項、Limo軟件體系結(jié)構(gòu)。M3,M41講授1自學資料469.29.2通用樹莓派嵌入式應用解決方案樹莓派軟硬件資源、應用場景與解決方案。M3,M41講授、討論1自學資料479.39.3嵌入式應用程序設計與優(yōu)化軟硬件選型對性能的影響、軟硬件協(xié)同設計方法。M3,M41講授1自學資料四、考核方式序號考核環(huán)節(jié)操作細節(jié)總評占比1平時作業(yè)1.每周布置2-3道題目，平均每次課1道題以上。2.成績采用百分制，根據(jù)作業(yè)完成準確性、是否按時上交、是否獨立完成評分。3.考核學生對嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基本知識的掌握能力，學生綜合運用所學知識分析問題、解決問題的能力。15%2實驗1.本課程24個學時實驗，共七次實驗。2.成績采用百分制，根據(jù)實驗完成情況評分。3.考核學生嵌入式系統(tǒng)開發(fā)能力，能對相關實驗進行驗證，在此基礎上能獨立分析和設計實際嵌入式系統(tǒng)。15%3課堂表現(xiàn)隨機檢查學生上課精神狀態(tài)、回答問題情況5%4期末設計報告1.考試采用大作業(yè)形式，由3-4名同學選擇一個課題，自己設計，自己編程、調(diào)試。既測試學生對本門課程基礎知識的掌握情況，又測試學生的實際動手能力與團隊合作精神。2.評分依據(jù)通過小組最后提交的報告和代碼體現(xiàn)，具體標準包括（1）選定題目的功能劃分與實現(xiàn)情況（2）報告每一部分的內(nèi)容完整性和特色（3）學生在本組中的工作量。65%五、評分細則序號課程目標考核環(huán)節(jié)大致占比評分等級1M1平時作業(yè)50%A-按時提交作業(yè)，對嵌入式系統(tǒng)平臺的構(gòu)建與設計能力知識點理解無誤。B-按時提交作業(yè)，對上述知識點理解存在少量錯誤。C-按時提交作業(yè)，對上述知識點理解存在一定量錯誤。D-不按時提交作業(yè)，或?qū)ι鲜鲋R點理解存在大量錯誤。2M1實驗50%A-按時提交實驗報告，電路圖及程序設計正確，實驗過程熟練，實驗結(jié)論無誤，實驗報告規(guī)范。B-按時提交實驗報告，電路圖及程序設計正確，實驗過程基本熟練，實驗結(jié)論無誤，實驗報告基本規(guī)范。C-按時提交實驗報告，電路圖及程序設計有少量錯誤，實驗過程不太熟練，不能全部完成實驗，實驗報告不太規(guī)范。D-發(fā)生安全事故，或不能按時提交實驗報告，電路圖及程序設計錯誤，實驗過程不熟練，不能獨立完成實驗，實驗報告不規(guī)范。3M2平時作業(yè)40%A-按時提交作業(yè)，對嵌入式系統(tǒng)應用中的軟硬件知識理解無誤，系統(tǒng)設計合理可行，總結(jié)報告完整規(guī)范。B-按時提交作業(yè)，對上述知識點理解存在少量錯誤，系統(tǒng)設計基本合理可行，總結(jié)報告比較完整規(guī)范。C-按時提交作業(yè)，對上述知識點理解存在一定量錯誤，系統(tǒng)設計不甚合理，總結(jié)報告不夠完整規(guī)范。D-不按時提交作業(yè)，或?qū)ι鲜鲋R點理解存在大量錯誤，系統(tǒng)設計不合理，總結(jié)報告不完整規(guī)范。4M2實驗60%A-按時提交實驗報告，程序設計分析正確，實驗過程熟練，實驗結(jié)論無誤，實驗報告規(guī)范。B-按時提交實驗報告，程序設計正確，實驗過程基本熟練，實驗結(jié)論無誤，實驗報告基本規(guī)范。C-按時提交實驗報告，程序設計有少量錯誤，實驗過程不太熟練，不能全部完成實驗，實驗報告不太規(guī)范。D-發(fā)生安全事故，或不能按時提交實驗報告，程序設計錯誤，實驗過程不熟練，不能獨立完成實驗，實驗報告不規(guī)范。5M3平時作業(yè)50%A-按時提交作業(yè)，對內(nèi)核與驅(qū)動編程，軟件移植，GUI與通信應用開發(fā)知識理解無誤，系統(tǒng)設計合理可行，總結(jié)報告完整規(guī)范。B-按時提交作業(yè)，對上述知識點理解存在少量錯誤，系統(tǒng)設計基本合理可行，總結(jié)報告比較完整規(guī)范。C-按時提交作業(yè)，對上述知識點理解存在一定量錯誤，系統(tǒng)設計不甚合理，總結(jié)報告不夠完整規(guī)范。D-不按時提交作業(yè)，或?qū)ι鲜鲋R點理解存在大量錯誤，系統(tǒng)設計不合理，總結(jié)報告不完整規(guī)范。6M3實驗50%A-按時提交實驗報告，電路圖及程序設計正確，實驗過程熟練，實驗結(jié)論無誤，實驗報告規(guī)范。B-按時提交實驗報告，電路圖及程序設計正確，實驗過程基本熟練，實驗結(jié)論無誤，實驗報告基本規(guī)范。C-按時提交實驗報告，電路圖及程序設計有少量錯誤，實驗過程不太熟練，不能全部完成實