【正文】 習，使學生建立較全面的計算機基礎(chǔ)知識架構(gòu)，并掌握嵌入式計算機系統(tǒng)原理及接口技術(shù)的硬/軟件設(shè)計核心技術(shù)，培養(yǎng)學生嵌入式計算機系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)領(lǐng)域分析問題和解決問題的初步能力，著眼對學生綜合能力、特別是創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，能夠最大限度地激發(fā)學生的學習熱情和探索未知的興趣，從而有效提高學生的工程素質(zhì)。二、課程內(nèi)容安排和要求（一）教學內(nèi)容、要求及教學方法本課程的主要內(nèi)容包括微處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和嵌入式系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)兩大部分，其中重點為微處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相關(guān)的基礎(chǔ)知識，難點為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的核心技術(shù)。詳細教學內(nèi)容及要求安排如下：（6學時）（課件chap0、chap12）l 理解本課程的研究內(nèi)容及定位；l 理解嵌入式計算機系統(tǒng)與通用計算機系統(tǒng)的異同；（教材chap1）l 理解現(xiàn)代計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)；（教材chap1）l 掌握計算機體系結(jié)構(gòu)（指令集、存儲器讀寫、I/O控制方式）和計算機組成原理（CPU結(jié)構(gòu)、存儲器組織、總線及接口）涉及的不同領(lǐng)域及其相互之間的關(guān)系；（教材chap1）l 掌握馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)的特征，以及計算機的基本工作原理與工作流程；（教材chap2）l 掌握現(xiàn)代計算機系統(tǒng)的性能基本評測技術(shù)和指標；（教材chap1）l 理解現(xiàn)代計算機體系結(jié)構(gòu)與組成技術(shù)的發(fā)展趨勢；（教材chap2）l 了解微電子技術(shù)的發(fā)展及其對計算機設(shè)計技術(shù)的影響；（教材chap1）（8學時）（課件chap3）l 掌握CPU基本功能及內(nèi)部結(jié)構(gòu)（體系結(jié)構(gòu)）；（教材chap3）l 掌握CPU基本硬件（控制單元、數(shù)據(jù)通路）設(shè)計技術(shù)（組成原理）；（教材chapchap3）l 掌握指令系統(tǒng)的基本設(shè)計要素，包括指令功能、指令格式及尋址方式的確定；（教材chapchap3）l 理解現(xiàn)代計算機系統(tǒng)中CPU體系及組織結(jié)構(gòu)的改進，理解隨機邏輯、微碼、流水線、超標量等不同微處理器的設(shè)計特點；（教材chap3）l 理解CISC與RISC結(jié)構(gòu)的差異；（教材chap3）l 理解流水線的工作原理及沖突；（教材chap3）l 理解微處理器系統(tǒng)硬件與軟件兩者之間的相互影響；（教材chap3）（8學時）（課件chap24Mem）l 掌握現(xiàn)代計算機系統(tǒng)中存儲器的分層體系結(jié)構(gòu)（教材chap2）及地址映射技術(shù)（教材chap4）；l 掌握存儲器的基本存取原理，包括存儲單元工作原理、編址技術(shù)及存放技術(shù)等；（教材chap2）l 理解采用不同讀寫機制的存儲技術(shù)的特點，如LIFO、FIFO、多端口等；（教材chap2）l 理解存儲器（芯片）的主要性能指標；（教材chap4）l 掌握主存儲器擴展設(shè)計技術(shù)；（教材chap4）l 了解現(xiàn)代計算機系統(tǒng)常用的存儲技術(shù)及存儲產(chǎn)品；（教材chap2）（14學時）（課件chap24Mem）l 掌握總線的組織形式及關(guān)鍵要素（帶寬、時序、仲裁）；（教材chap2）l 掌握串行通信（總線）的基本特性；（教材chap2）l 掌握輸入/輸出系統(tǒng)基本控制方式的特點及適用條件；（教材chap2）l 掌握接口電路的基本結(jié)構(gòu)及地址映射、地址譯碼、總線隔離等關(guān)鍵設(shè)計技術(shù)；（教材chap4）l 掌握無條件、查詢及中斷控制接口的硬件及驅(qū)動設(shè)計方法；（教材chap4）l 理解串行接口、定時/計數(shù)接口、A/D/A接口、DMA接口及可編程通用接口的結(jié)構(gòu)特點及設(shè)計要點；（教材chap4）l 理解現(xiàn)代計算機系統(tǒng)中輸入/輸出系統(tǒng)的體系及組織結(jié)構(gòu)的改進；（教材chap2）l 了解現(xiàn)代計算機系統(tǒng)常用的片上、片外總線標準； （8學時）（課件chap5）l 掌握ARM內(nèi)核的體系結(jié)構(gòu)及其所支持的各種編程模型、運行模式及工作狀態(tài)；（教材chap5）l 掌握ARM常用尋址方式及指令子集的使用；（教材chap5）l 掌握ARM內(nèi)核對異常和中斷的處理方式；（教材chap5）l 理解ARM內(nèi)核支持的存儲技術(shù)和輸入/輸出技術(shù)；l 理解ARM內(nèi)核與ARM微處理器芯片的關(guān)系；（教材chap5）l 了解各系列ARM處理器的發(fā)展及結(jié)構(gòu)特點；（教材chap7）（6學時）（課件chap6）l 掌握ARM常用的偽指令子集和匯編語句格式；（教材chap6）l 理解ARM工程的特點及程序框架；（教材chap6）l 掌握ARM匯編與C/C++混合語言編程方法；（教材chap6）l 理解匯編程序結(jié)構(gòu)及匯編語言編程技術(shù)的特點；（教材chap6）（6學時）（課件chap7）l 掌握ARM處理器的最小硬件系統(tǒng)的設(shè)計方法；（教材chap7）l 理解基于ARM處理器的存儲器接口設(shè)計及應(yīng)用技術(shù)； l 理解基于ARM處理器的人機交互接口設(shè)計及應(yīng)用技術(shù)； l 理解基于ARM處理器的串行通信接口設(shè)計及應(yīng)用技術(shù)； l 理解基于ARM處理器的A/D及D/A接口設(shè)計及應(yīng)用技術(shù)； （6學時）（課件chap8）l 理解嵌入式軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能；（教材chap8）l 理解系統(tǒng)引導加載（bootload）技術(shù)；（教材chap8）l 理解嵌入式操作系統(tǒng)（Linux）的任務(wù)、性能指標及內(nèi)核移植技術(shù)（教材chap8）； l 理解嵌入式操作系統(tǒng)下的驅(qū)動開發(fā)技術(shù)；（教材chap8）l 了解嵌入式計算機系統(tǒng)的設(shè)計、測試及應(yīng)用特點；（教材chap8）注：包括補充實驗教學課件2學時，但需放在實驗前講； （2學時）l 理解SOC的典型結(jié)構(gòu)和基本設(shè)計方法；l 理解基于ARM（AMBA總線）的SOC的系統(tǒng)設(shè)計方法。（二）自學內(nèi)容和要求學生應(yīng)根據(jù)自身情況先期或同步自學補充以下知識：l 計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成原理 l 嵌入式操作系統(tǒng)設(shè)計技術(shù) l 嵌入式操作系統(tǒng)下的驅(qū)動開發(fā)技術(shù) l ASIC設(shè)計技術(shù)（三）實踐性教學環(huán)節(jié)和要求本課程包含16學時實踐（實驗、課程設(shè)計等）課程，要求學生掌握微處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的基本實驗技能、測量儀器儀表使用方法，掌握基本的ARM嵌入式系統(tǒng)設(shè)計理論，掌握常用的通訊接口、音頻接口以及顯示/觸摸屏等人機接口的設(shè)計實現(xiàn)理論與技能。，建立基于ARM的嵌入式Linux開發(fā)環(huán)境（2學時）（選做部分），并撰寫實驗報告（6學時）l ARM平臺下多線程應(yīng)用程序設(shè)計； l 基于ARM的模塊方式驅(qū)動程序設(shè)計； l SCI/SPI串行通信； l 以太網(wǎng)通信；l LCD驅(qū)動開發(fā)及應(yīng)用； l 觸摸屏驅(qū)動開發(fā)及應(yīng)用；l SD卡讀寫驅(qū)動開發(fā)及文件系統(tǒng)設(shè)計； l AC97音頻接口驅(qū)動開發(fā)及應(yīng)用； l USB OTG接口驅(qū)動開發(fā)及應(yīng)用； ，完成設(shè)計報告（課外）l 簡單RISC微處理器設(shè)計 l 簡單嵌入式操作系統(tǒng)設(shè)計 l 嵌入式最小硬件系統(tǒng)設(shè)計三、考核方式本課程建議考核方式：平時（10%）+實驗（15%）+期中（15%）+期末（60%）（英才班：平時30%+實驗20%+期末50%）四、建議教材及參考資料：l 微處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及嵌入式系統(tǒng)設(shè)計，李廣軍等，電子工業(yè)出版社， l 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)（第5版），Stephen ，郭新房等譯，清華大學出版社，2007 l 計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，張晨曦、王志英等，高等教育出版社，2008 l 現(xiàn)代計算機組成原理，潘松，潘明編著，科學出版社，2007l 計算機組織與體系結(jié)構(gòu)性能設(shè)計（第七版），William Stallings著，張昆藏等譯，清華大學出版社，2006 l ARM體系結(jié)構(gòu)與編程，杜春雷編著，清華大學出版社，2007l ARM體系結(jié)構(gòu)及其嵌入式處理器，任哲等，北京航空航天大學出版社，2007 l ARM926EJS Technical Reference Manual , January, ARM920T Technical Reference Manual(Rev 1).ARM, April, l l l l