嵌入式实时操作系统RTOS分析教学大纲.doc

嵌入式实时操作系统RTOS分析教学大纲一、课程概述嵌入式计算机系统开发技术是继互联网技术之后，计算机应用技术的又一个发展热点，它的发展，对人类的工作、生活的影响，将较之互联网技术的影响更为深远，对计算机科学技术学科教学模式，人才培养模式也将产生重大的影响。嵌入式系统是一项以计算机开发技术为基础的计算机应用技术，在嵌入式系统开发中，特别是嵌入式软件开发中，如何更好的使用各种开发工具，组织各种开发资源，是嵌入式软件开发的核心问题，其中，操作系统作为嵌入式基本软件资源，在嵌入式系统开发中，具有及其重要的地位，因此，学生在学完前续课程之后，开设嵌入式实时操作系统分析这门课程。嵌入式实时操作系统分析是一门培养学生具有嵌入式系统管理软件、应用软件开发能力的技术基础课。是计算机系嵌入式系统专业的主要课程之一,本课程在教学方面应着重基本知识、基本理论和基本方法，在培养实践能力方面着重于软件设计，特别是计算机管理软件设计构思、设计技能的基本训练。嵌入式实时操作系统分析是计算机系嵌入式系统专业的专业基础课程，与嵌入式系统应用原理、单片机应用技术等课程处于同一层次。它与计算机组成原理、C语言程序设计、算法与数据结构、操作系统、单片机等课程构成计算机系嵌入式系统专业系列课程体系。先修课程有电工电子电路、数字电路、计算机组成原理、C语言程序设计、算法与数据结构、单片机、操作系统。这门学科的重点是为“计算机系嵌入式系统专业”专业的学生，在系统软件应用设计与编程方面奠定最基本的知识和技能基础。二、课程目标1具有正确的系统软件设计思想、勇于创新探索、实事求是的严谨学习态度2掌握系统管理软件的基本工作机理，掌握实时操作系统工作的般规律，进而具有综合运用所学的知识，研究改进或开发新的基础管理软件及设计简单的管理模块的能力；3具有运用编程规范、手册、图册和查阅有关技术资料的能力；4掌握计算机系统管理软件的基本设计方法，获得有关计算机管理软件设计的基本技能的基本训练；5了解当前的有关嵌入式技术的发展概况，并对嵌入式技术的新发展有所了解。三、课程内容与教学要求这门学科的知识与技能要求分为知道、理解、掌握、熟悉四个层次。这四个层次的一般涵义表述如下：知道是指对这门学科认知。理解是指对这门学科所涉及的基本概念、原理、方法的领会，能作自主的解释、说明。掌握是指能运用已理解的基本概念、原理和方法说明、解释、类推同类工程事件和现象。学会是指能运用已掌握的技能、知识，独立完成生产任务或技能操作，且能识别工程设计和操作中的一般差错。课程内容和要求表中的“”号表示学科知识和技能的教学要求层次。本标准中打“”号的内容为要求学生自学的内容，教师可根据实际情况确定要求或不布置要求。课时安排及教学方法表教学内容教学要求知道理解掌握学会1 实时系统概念1.1前后台系统 （FOREGROUND/BACKGROUND SYSTEM）1.2代码的临界段1.3资源1.4共享资源1.5多任务1.6对存储器的需求1.7实时系统小结2. 内核结构2.1任务状态2.2任务控制块（Task Control Blocks, OS_TCBs）2.3就绪表（Ready List）2.4任务调度（Task Scheduling）2.5空闲任务(Idle Task)2.6统计任务2.7C/OS中的中断处理2.8时钟节拍2.9C/OS-初始化2.10 C/OS-的启动3.任务管理3.1建立任务，OSTaskCreate()3.2建立任务，OSTaskCreateExt()3.3任务堆栈3.4堆栈检验，OSTaskStkChk()3.5删除任务，OSTaskDel()3.6请求删除任务，OSTaskDelReq()3.7改变任务的优先级，OSTaskChangePrio()3.8挂起任务，OSTaskSuspend()3.9恢复任务，OSTaskResume()3.10获得有关任务的信息，OSTaskQuery()4 时间管理4.1任务延时函数，OSTimeDly()4.2 按时分秒延时函数 OSTimeDlyHMSM()4.3 让处在延时期的任务结束延时，OSTimeDlyResume() 4.4 系统时间，OSTimeGet()和OSTimeSet()5 任务之间的通讯与同步5.1事件控制块ECB5.2初始化一个ECB块，OSEventWaitListInit5.3使一个任务进入就绪状态，OSEventTaskRdy()5.4使一个任务进入等待状态, OSEventTaskWait()5.4由于等待超时将一个任务置为就绪状态, OSEventTO()5.5信号量5.6邮箱5.7消息队列6内存管理6.1内存控制块6.2建立一个内存分区，OSMemCreate()6.3分配一个内存块，OSMemGet()6.4释放一个内存块，OSMemPut()6.5查询一个内存分区的状态，OSMemQuery()6.6Using Memory Partitions6.7等待一个内存块7移植C/OS-将一个完整的C/OS-操作系统移植到51单片机上，或将其移植到80X86、ARM单片机上。四、课程实施（一） 课时安排与教学建议嵌入式实时操作系统RTOS分析是专业课程。一般情况下，每周安排23课时，共3654课时。具体课时安排如下：课时安排及教学方法表主要内容课时建议教与学的方法建议实时系统概念2多媒体教学、语言呈示。内核结构4多媒体教学、任务管理4多媒体教学、语言呈示。时间管理2多媒体教学、语言呈示。任务间的通信与同步4多媒体教学、语言呈示，安排实验内存管理4多媒体教学、语言呈示，安排实验。操作系统移植8多媒体教学、语言呈示，安排实验。还可用具体产品作课堂讨论。上表以36学时安排（二） 教学组织形式与教学方法要求1、 教学班是主要的组织，班级授课制是目前教学的主要组织形式。有条件的话，也可以采用分组教学，或多种方式灵活组合，尽量减轻学生的生理和心理疲劳。2、 本课程的灵活性很强，与实际联系密切，教学过程中要注意实践知识的学习和积累。此外，对课程内容的掌握，需要课程设计、实验及课后练习等多种教学环节配合。3、 教学中要特别注意现代化教学手段的运用，如多媒体课件、声像呈示等，以保证在学时有限的情况下，完成内容非富的教学任务。4、 教学方法必须灵活，要充分发挥学生的主体性，与学生建立起平等、民主和对话的师生关系，培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力和探究意识，使学生会学。5、 评价教学方法要以实现课程标准规定的教学目标为依据，好的教学方法应有助于学生对教学内容的理解，并能激发学生的学习热情，树立工程意识，达到优化学生的知识、能力、素质，特别是设计思想、设计方法与创新思维能力培养的目的。鼓励有所创新并取得实效的教学方法。五、教材选用建议选用教材：嵌入式实时操作系统 邵贝贝主编 北京航空航天大学出版社 51单片机应用软件编程技术 李强编主编 北京航空航天大学出版社嵌入式系统基础教程俞建新主编 机械工业出版社教材的选用，在课程标准的统一要求下，目前应保持一贯性，连续性，一定的多样化。六、课程评价1、 这门学科的评价依据是本课程标准规定的课程目标、教学内容和要求。2、 考试时间：120分钟。3、 考试方式、分制与分数解释：采用闭卷、笔试的方式，以百分制评分，60分为及格，满分为100分；平时成绩占30%，实验占10%，考试占60%。4、 题型比例：填空题：30%；简答题：20%；ARM语法题：20%；编程题：30%；5、 样题与目标定位示例A、 填空题：（着重考察学生对知识的理解程度）例： 1JTAG是英文Joint Test Action Group联合测试行为组织的缩写，该组织成立于1985年，是由几家主要的电子制造商发起制订的PCB和IC测试标准。该标准规定了进行边界扫描所需要的硬件和软件。JTAG主要应用于电路的边界扫描测试和可编程芯片的在系统编程。B、简答题：（着重考察学生对知识的理解与掌握程度）例： ARM存储系统可以使用小端存储或者大端存储两种方法，写出下两个图的存储格式，分别指出它们是大端存储还是小端存储格式。（大端存储格式）（小端存储格式）C、ARM语法题（着重考察学生对指令系统的理解、熟练掌握程度）例：简单叙述B、BL、BLX、BX各调转指令的使用方法。l B 跳转指令。l BL 带返回的跳转指令。l BLX带返回和状态切换的跳转指令。l BX 带状态切换的跳转指令。D、编程题(考察学生对程序设计的掌握程度)例： 2. 用ARM编程实现如下功能：;if(xy) z = 100;else z = 50;r0 = x,r1 = y,r2 = zARM程序如下：MOVR0,#56MOVR1,#233CMPR0,R1MOVHIR2,#100MOVLSR2,#50HALTBHALT制定该课程标准小组成员： 审核者：