清华大学计算机系清华大学计算机系 “嵌入式技术与系统” “嵌入式技术与系统” 课程建设情况 课程建设情况

陶 品 博士陶 品 博士taopin@tsinghua.edu.cntaopin@tsinghua.edu.cn

20032003 年年 99 月月 44 日日

课程建设基础课程建设基础

清华大学计算机系原有课程设置清华大学计算机系原有课程设置o CC 语言、汇编语言程序设计语言、汇编语言程序设计o 数据结构数据结构o 操作系统操作系统o 数字逻辑电路数字逻辑电路o 计算机组成原理计算机组成原理o 微计算机技术微计算机技术o 计算机系统结构计算机系统结构o …………

计算机组成原理

操作系统

VLSI 设计导论

数字逻辑电路C 语言程序设计 汇编语言程序设计

数据结构

计算机系统结构

电子技术基础

微型计算机技术

现有教学方案存在的问题现有教学方案存在的问题

学生的硬件设计、系统软件集成能力不足，学生的硬件设计、系统软件集成能力不足，因此素质不够全面。因此素质不够全面。

缺少对本科专业知识的一次集成与实际运缺少对本科专业知识的一次集成与实际运用。用。

没能及时跟踪嵌入式技术的迅猛发展，未没能及时跟踪嵌入式技术的迅猛发展，未能适应正在变化的人才市场需求。能适应正在变化的人才市场需求。

美国知名大学课程建设情况美国知名大学课程建设情况 University of Colorado University of Colorado ——Embedded System Design

Berkeley EECS department Berkeley EECS department ——Embedded System Design:

Models, Validation, and Synthesis CMU ECE CMU ECE ——Introduction to Embedded Systems 、 Real-Time

Computer Control Systems Design 、 Distributed Embedded Systems MIT CS MIT CS ——Microcomputer Project UIUC CS UIUC CS ——Embedded Systems Architecture 、 Real-Time Systems Washington University Washington University ——Software for Embedded Systems 、

Embedded System Design 、 Special Topics in Embedded Systems

More…… Germany, India, AustraliaMore…… Germany, India, Australia

计算机组成原理

操作系统

VLSI 设计导论

数字逻辑电路C 语言程序设计 汇编语言程序设计

数据结构

计算机系统结构 嵌入式系统

电子技术基础

微型计算机技术

教学基础设施建设教学基础设施建设

软件技术实验室软件技术实验室 数字逻辑实验室数字逻辑实验室 计算机组成原理实验室计算机组成原理实验室 微计算机技术实验室微计算机技术实验室 接口技术实验室接口技术实验室 ……→……→ （嵌入式系统实验室）（嵌入式系统实验室）

嵌入式系统课程建设嵌入式系统课程建设 系领导重视、主动挂帅系领导重视、主动挂帅 开设课程、建立实验室开设课程、建立实验室 纳入新修订的培养计划纳入新修订的培养计划 面向信息学院全体学生面向信息学院全体学生 面向社会开展培训面向社会开展培训 规模大规模大 (( 可容纳可容纳 200200 人人 )) 门类齐全门类齐全 (EIA(EIA 、、 ARM...)ARM...) 教学与科研相结合教学与科研相结合

课程概况课程概况

课程名称“嵌入式技术与系统”课程名称“嵌入式技术与系统” 计算机系本科生限选课计算机系本科生限选课 第四学年 第一学期第四学年 第一学期 每届约 每届约 170 170 名学生名学生 3 3 学分学分 32 32 教学学时教学学时

教学目标教学目标

让学生了解一个完整嵌入式系统的设计流让学生了解一个完整嵌入式系统的设计流程与工作机理程与工作机理

通过实际动手操作来学习硬件的体系结构通过实际动手操作来学习硬件的体系结构和系统软件的原理和系统软件的原理

可以针对系统的关键部分和同学感兴趣的可以针对系统的关键部分和同学感兴趣的地方进行深入的研发地方进行深入的研发

培养学生的综合能力培养学生的综合能力

教学大纲教学大纲

1.1. 嵌入式系统概述嵌入式系统概述2.2. 硬件环境硬件环境

微处理器、存储系统、 微处理器、存储系统、 I/OI/O 外设、电源系统、无线技术外设、电源系统、无线技术

3.3. 软件环境软件环境 启动过程、嵌入式操作系统、汇编和 启动过程、嵌入式操作系统、汇编和 CC 语言、驱动、语言、驱动、 GUIGUI库库

4.4. 开发工具与调试技术开发工具与调试技术 仿真器、开发工具、调试技术、系统优化 仿真器、开发工具、调试技术、系统优化

5.5. 嵌入式应用嵌入式应用 工业控制、路由器、 工业控制、路由器、 PDAPDA 、机顶盒、机顶盒

教学大纲——概述教学大纲——概述

介绍介绍嵌入式系统的基本概念和框架嵌入式系统的基本概念和框架 嵌入式系统的定义 与 国内外发展趋势嵌入式系统的定义 与 国内外发展趋势 嵌入式系统的应用需求 与 设计目标嵌入式系统的应用需求 与 设计目标 嵌入式系统中的技术难点嵌入式系统中的技术难点

教学大纲——硬件环境教学大纲——硬件环境

1.1. 以 以 EIA EIA 为例给出一个典型嵌入式硬件环境为例给出一个典型嵌入式硬件环境2.2. 讨论各种流行嵌入式微处理器的体系结构讨论各种流行嵌入式微处理器的体系结构

（ （ EIA / ARM / PPC / MIPS / …… EIA / ARM / PPC / MIPS / …… ））3.3. 嵌入式系统中的存储技术嵌入式系统中的存储技术

（（ ROMROM 、、 E(E)PROME(E)PROM 、、 FLASHFLASH、、 SRAMSRAM 、、 DDRARAMM ））

4.4. 典型外围设备、总线介绍典型外围设备、总线介绍5.5. 有线 有线 / / 无线网络互联无线网络互联6.6. 电源系统与功耗管理电源系统与功耗管理

教学大纲——软件平台教学大纲——软件平台

1.1. 系统的启动与初始化系统的启动与初始化2.2. 嵌入式操作系统嵌入式操作系统3.3. 嵌入式系统设计中的汇编语言与嵌入式系统设计中的汇编语言与 CC 语言语言4.4. 驱动程序设计方法驱动程序设计方法5.5. 嵌入式系统中的图形库嵌入式系统中的图形库6.6. 嵌入式系统网络互联嵌入式系统网络互联

教学大纲——开发工具教学大纲——开发工具

1.1. 仿真器、仿真器、 JTAGJTAG以及模拟器以及模拟器2.2. 开发工具介绍与示例开发工具介绍与示例3.3. 嵌入式系统调试方法嵌入式系统调试方法4.4. 嵌入式系统中的代码优化嵌入式系统中的代码优化

教学大纲——嵌入式应用教学大纲——嵌入式应用

1.1. 工业控制器工业控制器 2.2. 路由器（网关）路由器（网关） 3.3. 无线多媒体终端无线多媒体终端4.4. 机顶盒机顶盒

EIA EIA 教学实验准备教学实验准备——了解——了解 EIAEIA 的整体框架的整体框架—— 学习—— 学习 EIAEIA 的硬件启动过程的硬件启动过程—— 熟悉—— 熟悉 EIAEIA 开发工具的使用开发工具的使用

EIA EIA 教学实验教学实验—— 基于—— 基于 ACSFLACSFL库实现硬件自检库实现硬件自检—— 用—— 用 EIAEIA控制外围器件控制外围器件 (USB)(USB)—— —— 基于基于 EIAEIA 的系统设计的系统设计 (WebServer/Video)(WebServer/Video)

教学实验设计教学实验设计

嵌入式实验室嵌入式实验室

嵌入式课程建设进展嵌入式课程建设进展

非正式的实验与教学工作已有计划的展开非正式的实验与教学工作已有计划的展开 ““ 嵌入式系统”已列入教学计划，嵌入式系统”已列入教学计划， 20042004 年年将正式授课将正式授课

《嵌入式系统原理与应用》将于年底出版《嵌入式系统原理与应用》将于年底出版 嵌入式系统教学实验室已落实嵌入式系统教学实验室已落实 实验设备已得到 实验设备已得到 Intel EIA Intel EIA 和其他公司的大和其他公司的大

力赞助力赞助

嵌入式课程发展规划嵌入式课程发展规划

将嵌入式课程建设为清华大学的精品课程。将嵌入式课程建设为清华大学的精品课程。 增加实验，加强同学的动手能力。增加实验，加强同学的动手能力。 课内课外相结合，开展课内课外相结合，开展

嵌入式设计竞赛。 嵌入式设计竞赛。 丰富课程内容，开设研丰富课程内容，开设研

究生讨论课。 究生讨论课。 开展嵌入式水平认证，开展嵌入式水平认证，

为社会输送合格人才。 为社会输送合格人才。

嵌入式研发嵌入式研发

家庭网关家庭网关 // 多媒体处理多媒体处理 飞行器飞行器 // 机器人控制机器人控制 高端路由器高端路由器 // 网络处理网络处理 普适计算设备普适计算设备 嵌入式软件仿真嵌入式软件仿真 …………

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