嵌入式操作系统教学大纲.docx

嵌入式操作系统教学大纲一、课程概况所属专业：计算机科学与技术开课单位：数学计算机科学学院课程类型：院系选修课程课程代码：07492140学分:学分:开课学期:学时:课堂讲授24+实验16核心课程:拟使用教材:吴国伟，姚琳，刘坐松.嵌入式操作系统原理与应用，北京：清华大学出版 社，2011.国内（外）现有教材：1周立功等编著. ARM嵌入式系统基础教程.北京：北京航空航天大学出 版社，20052王田苗编.嵌入式系统设计与实例开发.北京：清华大学出版社，20023杜春雷编著.ARM体系结构与编程.北京：清华大学出版社，20034坂村健著.嵌入式实时操作系统T-Kernel.北京：北京航空航天大学出版 社,20055张绮文等编著.ARM嵌入式常用模块与综合系统设计实例精讲.北京： 电子工业出版社，20076北京博创.ARM9嵌入式系统实验指导.2004年7刘淼.嵌入式系统接口设计与Linux驱动程序开发.北京航空航天大学. 20068严海蓉.嵌入式操作系统原理及应用.北京：电子工业出版社，2012 学习参考资料1 常见的四种嵌入式操作系统， A42W8XkHStVA4SJGtYRn9qJbsFruKCY 1 yEf5PyWPFt_k4a5MDcDZBv0cqd8pA2 iY58wjy, 2011.终端字符显示，能够接受来自键盘的中断，能够实现任务的延迟。学 时：4学时教学方法：演示法/讲授/现场指导实验类型：验证性和设计性实验实验二：任务的建立与多任务的执行（授课时间：第五学期第十四周）教学目标：本实验以任务管理的基本方式、方法、手段入手，通过了解、掌握嵌 入式操作系统uc/os-n内核有关任务管理的系统函数，以一些简单 的具体应用范例入手，了解任务的各项属性及其操作方法，掌握对任 务的设计、建立、管理、运行、调试、性能测试等技术。并根据实验 要求自行设计满足某些设计要求的任务。主要内容：创立至少两个任务，使用关中断、开中断技术，完成互斥操作，能够 实现终端字符显示，能够接受来自键盘的中断，能够实现任务的延迟。 能够设计完成对每个任务执行时间的测试和输出。并分析任务的执行 时间和CPU利用率间的实际关系。能够对闲逛任务的执行进行监控。 能够对统计任务的运行进行监控。学 时：4学时教学方法：演示法/讲授/现场指导实验类型：基本操作和设计性实验实验三：Linux操作系统使用基础（授课时间：第五学期第十五周）教学目标：通过在VMware下安装并配置Linux操作系统，对该系统的运行支持 环境有比拟深入的理解；掌握Linux的命令行工作方式；掌握Linux 的开关机方法；了解Linux的目录结构。主要内容：安装Linux操作系统，并配置Linux操作系统；基本命令的练习；查 看Linux的各个重要目录的结构。学 时：4学时教学方法：演示法/讲授/现场指导实验类型：验证性和基础操作实验实验四：Linux常用的命令的使用和网络功能（授课时间：第五学期第十六周）教学目标：掌握Linux各类命令的使用方法；熟悉Linux操作环境；掌握常用的 网络命令；学会简单的网络服务器的配置。主要内容：练习使用Linux常用命令，设置IP地址及子网掩码，设置网关和主 机名，设置域名解析，设置系统启动时的自动配置，检测各项设置； 安装、配置NFS服务器并启动。学 时：4学时教学方法：演示法/讲授/现场指导实验类型：设计性和综合性实验操作系统的功能在本课程简要介绍，详细阐述在“操作系统”课程展开。2 嵌入式操作系 统开源软件， .3胡曙辉，陈健.几种嵌入式实时操作系统的分析与比拟， 1 ic /app/embed/200805/26675.htrn, 2008.4陈旭武.轻松自编小型嵌入式操作系统，北京：北京航空航天大学出版 社，2012.二、课程描述本门课程是计算机科学技术、软件工程专业的选修课，介绍嵌入式系统中嵌 入式实时操作系统和其他技术。本课程以介绍嵌入式操作系统知识为主，但在构 成一个嵌入式计算机应用系统时，还必须具有用汇编语言、C或C+语言及程序 设计编制源程序的能力，软硬件结合是本课程的一个特点。“嵌入式操作系统”课程在“操作系统”原理课程之后开设，使学生在学习 操作系统原理的基础知识、基本实现方法、基本算法设计的基础上，对一个实际 的、面向具体目标的特定操作系统类型进行学习，掌握嵌入式实时操作系统基本 原理、基本管理方法，并将操作系统原理和面向嵌入式实时应用的实现技术结合 起来。通过本课程学习常见的嵌入式操作系统；掌握嵌入式系统软硬件设计的基 本方法；跟踪嵌入式系统最新设计理念；实践嵌入式系统工程开发基本流程；为 嵌入式系统开发奠定良好的基础。培养学生进行嵌入式设计和开发的应用能力和 实践技能，增强就业能力，为学生今后学习和从事嵌入式系统研究与开发积累初 步的经验。三、课程目标了解嵌入式产品和嵌入式应用的技术原理和开发过程。较深入地了解嵌入式操作系统的组成及工作原理。具有较高的汇编语言源程序的阅读能力和一定的程序编写能力。掌握嵌入式操作系统的使用方法和移植方法。具有嵌入式操作系统的分析能力和初步设计能力。具有嵌入式系统的应用知识、嵌入式系统的初步分析能力和具有用RTOS构成嵌入式系统的应用能力。四、教学要求依据本课程的性质、目的及任务，教学基本要求是紧扣多媒体教学、课后答 疑、教学计算机实验几个主要环节，要求学生系统地了解、熟悉和掌握嵌入式操 作系统的基本知识。具体包括：嵌入式产品和嵌入式应用的技术原理和开发过程, 嵌入式操作系统的组成及工作原理，嵌入式操作系统的使用方法和移植方法。具 有嵌入式操作系统的分析能力和初步设计能力。学习该门课程后，学生具有嵌入 式系统的初步分析能力和具有用RTOS构成嵌入式系统的应用能力。五、考核方式及要求为实现课程教学目标，本门课程采用过程性考核和期末考核结合的方式进行 考核。过程性考核占总成绩50%,其中：考勤占40%,点到不少于8次，其中 缺席4次，按无成绩计算；期中随堂测验1次，测验成绩占30%；课程作业6 次，作业成绩占30%。期末考核占总成绩50%,为闭卷考试。六、课程内容课堂讲授第一章：嵌入式操作系统基本概念（授课时间：第五学期第一周）教学目标：通过本章的学习，让学生了解嵌入式系统的基本概念、嵌入式系统的 架构、嵌入式处理器的分类和选型原那么、典型的嵌入式微处理器；熟 悉典型的嵌入式操作系统；理解嵌入式系统的开发方法；了解嵌入式 系统的现状和开展趋势。教学重点：嵌入式系统的基本概念，嵌入式系统的架构，嵌入式处理器的分类和 选型原那么，典型的嵌入式操作系统，嵌入式系统的开发方法。教学难点：嵌入式处理器选型原那么，嵌入式系统的开发方法。学 时：课堂教学2学时，课外自主学习时间不少于1学时教学方法：讲授法、演示法主要内容：（1）嵌入式系统的基本概念；（2）嵌入式系统的架构；（3）嵌入式处理器；（4）嵌入式操作系统；（5）嵌入式系统的开发方法；（6）嵌入式系统的现状和开展趋势。学习方法：听讲记录，小组讨论，上网调研课后作业：完成教材第18页思考题第二章：嵌入式软件设计一一结构与方法（授课时间：第五学期第二周）教学目标：通过本章的学习，让学生了解嵌入式软件系统结构、嵌入式软件开发 工具；理解嵌入式系统的软件设计方法；熟悉宿主机与目标机、嵌入 式系统的链接器和定位器，掌握调试技术。教学重点：嵌入式软件系统结构，嵌入式系统的软件设计方法，主机与目标机, 嵌入式系统的链接器和定位器，调试技术。教学难点：嵌入式软件开发工具，嵌入式系统的软件设计方法。学 时：课堂教学2学时，课外自主学习时间不少于1学时教学方法：讲授法、演示法主要内容：（1）嵌入式软件系统结构；（2）嵌入式软件开发工具；（3）嵌入式系统的软件设计方法。学习方法：听讲记录，小组讨论，上网调研课后作业：完成教材第59页思考题第三章：嵌入式操作系统服务（授课时间：第五学期第三至四周）教学目标：通过本章的学习，让学生了解嵌入式操作系统服务、操作系统性能; 理解可调度实体、多任务、上下文切换的概念；掌握调度算法和完全 公平调度程序。教学重点：嵌入式操作系统服务，操作系统性能，调度器，完全公平调度程序。 教学难点：调度器，完全公平调度程序。学 时：课堂教学3学时，课外自主学习时间不少于1学时教学方法：讲授法、演示法主要内容：（1）嵌入式操作系统服务；（2）调度器;（3）操作系统性能；（4）设计实例：嵌入式Linux中的进程管理；（5）完全公平调度程序。学习方法：听讲记录，小组讨论，上网调研课后作业：完成教材第101页思考题第四章：嵌入式系统软件设计一一异常和中断（授课时间：第五学期第四至五周）教学目标：通过本章的学习，让学生了解异常和中断的基本概念、异常的分类和 优先级、可编程中断控制器和外部中断；理解异常和中断的处理程序、 ARM异常中断机制；了解操作系统对中断的支持；掌握中断编程模 式。教学重点：异常和中断的基本概念，可编程中断控制器和外部中断，异常和中断 的处理程序，ARM异常中断机制，操作系统对中断的支持，中断编 程模式。教学难点：ARM异常中断机制，中断编程模式。学 时：课堂教学3学时，课外自主学习时间不少于1学时教学方法：讲授法、演示法主要内容：（1）异常和中断的基本概念；（2）异常的分类和优先级；（3）可编程中断控制器和外部中断；（4）异常和中断的处理；（5） ARM异常中断机制；（6）操作系统对中断的支持；（7）中断编程实例。学习方法：听讲记录，小组讨论，上网调研课后作业：完成教材第144页思考题第五章：嵌入式软件设计中的普遍问题（授课时间：第五学期第六至七周）教学目标：通过本章的学习，让学生了解资源同步、关键段重访问、特殊解决方 案的设计模式；理解死锁检测、恢复、防止、预防；掌握银行家算法、 优先权倒置技术；理解堆栈溢出的含义。教学重点：同步与通信，死锁及处理，银行家算法，优先权倒置技术，堆栈溢出。 教学难点：银行家算法，优先权倒置技术，堆栈溢出。学 时：课堂教学3学时，课外自主学习时间不少于1学时教学方法：讲授法、演示法主要内容：（1）同步与通信；（2）死锁及处理；（3）优先权倒置；（4）堆栈溢出。学习方法：听讲记录，小组讨论，上网调研课后作业：完成教材第179页思考题第六章：Android系统（授课时间：第五学期第七至八周）教学目标：通过本章的学习，让学生了解Android系统软件架构、开发环境及工 具、Android的底层库libutils；理解Linux内核特性、设备管理方法; 掌握Android专用驱动相关知识。教学重点：Android系统软件架构,Android的底层库libutils, Linux内核特性， 设备管理方法，Android专用驱动相关知识。教学难点：Android的底层库libutils, Linux内核特性，设备管理方法，Android 专用驱动相关知识。学 时：课堂教学3学时，课外自主学习时间不少于1学时教学方法：讲授法、演示法主要内容：(1) Android系统架构；(2) Android的Linux内核与驱动程序；学习方法：听讲记录，小组讨论，上网调研课后作业：完成教材第201页思考题第七章：Android系统驱动设计(授课时间：第五学期第九周)教学目标：通过本章的学习，让学生了解Android系统各种驱动设计；理解 Framebuffer显示驱动、MTD驱动、蓝牙驱动的架构、注册与注销方 法。教学重点：Framebuffer显示驱动、MTD驱动、蓝牙驱动的架构、注册与注销方 法。教学难点：Framebuffer显示驱动、MTD驱动、蓝牙驱动的架构。学 时：课堂教学2学时，课外自主学习时间不少于1学时教学方法：讲授法、演示法主要内容：(1) Framebuffer显示驱动；(2) MTD 驱动;(3)蓝牙驱动。学习方法：听讲记录，小组讨论，上网调研课后作业：完成教材第211页思考题第八章：AndroidARM平台移植（授课时间：第五学期第十周）教学目标：通过本章的学习，让学生了解ARM11平台的组成、移植需求；理解 Android图形显示原理、双缓冲技术和底层驱动与驱动移植技术；掌 握移植触摸屏驱动、移植电源管理驱动；熟悉Android系统部署。教学重点：移植LCDdoublebuffer驱动，移植触摸屏驱动，移植电源管理驱动。教学难点：Android图形显示原理、双缓冲技术和底层驱动与驱动移植技术。学 时：课堂教学2学时，课外自主学习时间不少于1学时教学方法：讲授法、演示法主要内容：（1） ARM 11平台；（2）移植 LCDdoublebuffer 驱动；（3）移植触摸屏驱动；（4）移植电源管理驱动，支持Android电池/能源管理；（5） Android系统部署。学习方法：听讲记录，小组讨论，上网调研课后作业：完成教材第227页思考题第九章：基于Android的应用程序开发（授课时间：第五学期第十一周）教学目标：通过本章的学习，让学生了解基于Android的应用程序框架；理解多线程程序设计；掌握多媒体应用程序设计和网络服务。教学重点：基于Android的应用程序框架，多线程程序设计，多媒体应用程序设 计和网络服务。教学难点：多线程程序设计，多媒体应用程序设计。学 时：课堂教学2学时，课外自主学习时间不少于1学时教学方法：讲授法、演示法主要内容：（1）程序框架；（2）多线程程序设计；（3）多媒体应用程序设计；（4）网络服务。学习方法：听讲记录，小组讨论，上网调研课后作业：完成教材第244页思考题第十章：应用实例（授课时间：第五学期第十二周）教学目标：通过本章的学习，让学生学会具体实例的应用开发；通过应用实例的 学习，掌握功能设计、界面和代码结构设计、系统分析与设计、系统 实现和具体技术分析等相关知识。教学重点：各应用实例的具体设计、主要功能和系统实现。教学难点：系统设计和功能实现。学 时：课堂教学2学时，课外自主学习时间不少于1学时教学方法：讲授法、演示法主要内容：（1）记事本；（2）手机信息查看助手；（3） smart电子词典。学习方法：听讲记录，小组讨论，上网调研课后作业：总复习实验实验一：任务管理（授课时间：第五学期第十三周）教学目标：本实验通过实例程序，分析、运行、验证嵌入式操作系统uc/os-n 内核及其任务工作原理及方法，提升本专业高年级学生对嵌入式实时 操作系统技术的理解能力和学习水平。到达对系统软件原理、技术、 实现、应用的立体化、体系化全方位理解和实践应用能力。主要内容：创立一个任务，使用关中断、开中断技术，完成互斥操作，能够实现