2016年广东省高等教育自学考试《嵌入式系统设计》(课程代码：12575)课程考试大纲

2015-10-21来源：肇庆市招生办网

一、课程性质与设置目的

（一）课程性质与特点

本课程是是嵌入式技术专业的核心课程之一，设置该课程的目的是为学习嵌入式系统设计原理及方法，根据应用要求，把相应的计算机直接嵌入到应用系统中，将嵌入式软件的知识体系和工程实践有机结合，通过系统的理论与案例相结合的课堂教学、课程实践、以及前沿技术讲座等多种形式的教学，使学生掌握嵌入式软件基础理论、开发技术和工具，并具备嵌入式软件在通信、信息家电、工业控制、移动计算设备、网络设备等领域的设计、开发能力。

（二）课程设置目的与基本要求

嵌入式系统融合了计算机软/硬件技术、通信技术和半导体微电子技术。通过本课程学习，使学生能够深刻理解嵌入式系统原理及其设计理论及方法；培养嵌入式系统设计能力及素养；让学生了解嵌入式系统设计的最新理论和方法。本课程基本教学方法采用多媒体教学和板书相结合的教学方式；以实验及实践操作为主要作业形式，理论与实践相结合，注重实践；大量引入前沿技术、全新的设计概念、理论和方法。

通过本课程的学习，使学生掌握嵌入式系统的概念、体系结构、系统组成及设计方法；通过该课程学习，掌握ARM9的微处理器结构和指令系统以及嵌入式系统的分析与设计方法，了解嵌入式操作系统和嵌入式网络技术；掌握以S3C2410X系列嵌入式微控制器的硬件资源、指令系统，并以它为核心，能够进行实际系统的设计与分析。通过本课程学习，使学生了解嵌入式处理器ARM9微处理器体系结构及指令系统。了解32位嵌入式处理器总体结构、存储器组织、系统控制模块和I/O外围控制模块。掌握嵌入式系统的分析与设计方法，了解各种嵌入式操作系统开发应用方法和嵌入式网络技术；能够进行实际系统的设计与分析。

（三）本课程与相关课程的联系

嵌入式系统技术是目前国内外计算机科学领域最为活跃的研究领域之一，其特点是课程实践性强、内容丰富、涉及面广，紧密结合最新计算机前沿、知识更新快，时代性强。本课程需先修课程：数字逻辑，计算机组成原理、计算机系统结构、汇编语言、微机接口技术。

本课程共分为九章，分别是嵌入式系统概论、嵌入式系统的基础知识、基于ARM架构的嵌入式微处理器、嵌入式系统设计、嵌入式系统开发环境与相关开发技术、嵌入式μC/OS-II操作系统及应用、嵌入式Linux操作系统及应用、WindowsCE操作系统的应用与开发、开发应用实例——物流盘点机。其中重点章包括：嵌入式系统概论、嵌入式系统的基础知识、基于ARM架构的嵌入式微处理器、嵌入式系统设计、嵌入式系统开发环境与相关开发技术、嵌入式μC/OS-II操作系统及应用、嵌入式Linux操作系统及应用；次重点章包括：WindowsCE操作系统的应用与开发；一般章包括：开发应用实例—物流盘点机。

二、课程内容与考核目标

第一章嵌入式系统概论

一、学习目的与要求

嵌入式系统是将计算机直接嵌入应用系统之中，它融合了计算机软硬件技术、通信技术和半导体微电子技术，是信息技术的最终产品。本章主要是要求学生掌握嵌入式系统的定义、重要特征，以及应用领域和发展趋势。

二、课程内容

第一节嵌入式系统概述

1.1.1嵌入式系统的定义

1.1.2嵌入式系统的特征

第二节嵌入式系统的应用领域及发展趋势

1.2.1嵌入式系统的应用领域

1.2.2嵌入式技术的发展趋势

第三节嵌入式系统基本组成

1.3.1嵌入式系统的组织架构

1.3.2嵌入式系统的硬件组成

1.3.3嵌入式系统的软件组成

三、考核知识点

1.嵌入式系统的定义、嵌入式系统的特征

2.嵌入式系统的应用领域、发展趋势

3.嵌入式系统组织架构、硬件组成、软件组成

四、考核要求

1.嵌入式系统概述

识记：嵌入式系统的定义、特征

理解：略

5.2.嵌入式系统的应用领域及发展趋势

识记：嵌入式系统的应用领域

理解：嵌入式系统的发展趋势

6.3.嵌入式系统基本组成

识记：嵌入式系统组织架构

理解：硬件组成、软件组成

第二章嵌入式系统的基础知识

一、学习目的与要求

让学生掌握嵌入式系统硬件方面所需的基础知识，包括硬件系统体系结构原理，嵌入式系统中采用的先进技术，以及存储器系统基础知识，在嵌入式系统软件基础知识上，掌握嵌入式系统软件结构和嵌入式软件系统设计与运行流程，嵌入式操作系统及常用的四种嵌入式操作系统，里哦阿杰基于ARM体系为处理器的指令系统和程序设计。

二、课程内容

第一节嵌入式系统的硬件基础知识

2.1.1硬件系统体系结构原理

2.1.2嵌入式系统中采用的先进技术

2.1.3存储器系统的基础知识

第二节嵌入式系统的软件基础知识

2.2.1嵌入式软件系统概述

2.2_2嵌入式操作系统简介

第三节ARM微处理器的指令系统和程序设计

2.3.1概述

2.3.2ARM指令系统的寻址方式和分类

2.3.3基于ARM体系的语言程序设计

三、考核知识点

1.嵌入式系统的硬件系统体系结构原理，嵌入式系统所采用的先进技术，存储器系统的基础知识

2.嵌入式软件系统软件结构、设计与运行流程，常用的嵌入式实时操作系统

3.ARM指令系统的寻址方式和分类，基于ARM体系的语言程序设计

四、考核要求

1.嵌入式系统的硬件基础知识

识记：硬件系统体系结构原理

理解：嵌入式系统中采用的先进技术，存储器系统的基础知识

2.嵌入式系统的软件基础知识

识记：嵌入式软件系统

理解：嵌入式软件系统软件结构、设计与运行流程，常用的嵌入式实时操作系统

3.ARM微处理器的指令系统和程序设计

识记：ARM指令系统的寻址方式和分类

理解：基于ARM体系的语言程序设计

第三章基于ARM架构的嵌入式微处理器

一、学习目的与要求

要求学生了解作为嵌入式系统作为新技术条件下生产的高附加值产品，多媒体的应用和网络互连技术是必备因素，开放操作系统的应用也是一个主要特征。

二、课程内容

第一节概述

3.1.1ARM体系结构版本和特种功能介绍

3.1.2APJVl微处理器系列产品

第二节嵌入式微处理器的组成

3.2.1嵌入式微处理器内部结构

3.2.2ARM微处理器结构特征

第三节常用的三种ARM微处理器介绍

3.3.1S3C4480微处理器

3.3.2S3C2410微处理器

3.3.3XScalePXA255／27x系列微处理器

三、考核知识点

1.ARM体系结构版本和特种功能，ARM微处理器系列产品

2.嵌入式微处理器的组成：嵌入式微处理内部结构，ARM微处理器结构特征

3.常用的ARM微处理器：S3C44B0微处理器，S3C2410微处理器以及XScalePXA255／27x系列微处理器

四、考核要求

1.概述

识记：ARM体系结构版本和特种功能

理解：ARM微处理器系列产品

2.嵌入式微处理器的组成

识记：嵌入式微处理内部结构

理解：ARM微处理器结构特征

3.常用的三种ARM微处理器介绍

理解：S3C44B0微处理器，S3C2410微处理器

第四章嵌入式系统设计

一、学习目的与要求

半导体技术的发展导致各种设备越来越智能，嵌入式系统是实现各种设备智能化的手段。要求学生掌握嵌入式系统的设计步骤、设计层次和设计架构，掌握嵌入式系统的硬件设计方法，了解嵌入式系统的接口设计，以及前世系统人机交互设备接口、总线接口和网络接口设计。

二、课程内容

第一节概述

4.1.1嵌入式系统的设计步骤

4.1.2设计层次和设计架构

第二节嵌入式系统的硬件设计

4.2.1微处理器芯片选型的原则

4.2.2多路时钟电路的设计

4.2.3系统复位电路的设计

4.2.4电源管理器

4.2.5存储系统的设计

第三节嵌入式系统接口设计

4.3.1通用I／O接口技术

4.3.2串口的设计

4.3.3A／D转换接口

4.3.4数字音频设备接口

4.3.5SD存储卡接口

第四节嵌入式系统人机交互设备接口

4.4.1显示器接口

4.4.2键盘接口

4.4.3触摸屏接口

4.5嵌入式系统的总线接口和网络接口设计

4.5.112C总线接口设计

4.5.2CAN总线接口设计

4.5.3嵌入式以太网接口设计

4.5.4嵌入式Intemet接口设计

4.6嵌入式系统中常用的无线通信技术

4.6.1无线局域网Wi—Fi技术

4.6.2蓝牙技术

4.6.3其他无线通信技术

三、考核知识点

1.嵌入式系统的设计步骤、设计层次和设计架构

2.嵌入式系统的硬件设计：微处理器芯片选型的原则，多路时钟电路的设计、系统复位电路的设计、电源管理器、存储系统的设计

3.嵌入式系统接口设计：通用I／O接口技术、串口的设计、A／D转换接口、数字音频设备接口、SD存储卡接口

4.嵌入式系统人机交互设备接口：显示器接口、键盘接口、触摸屏接口

5.嵌入式系统的总线接口和网络接口设计：12C总线接口设计、CAN总线接口设计、嵌入式以太网接口设计、嵌入式Intemet接口设计

6.嵌入式系统中常用的无线通信技术：无线局域网Wi-Fi技术、蓝牙技术、其他无线通信技术

四、考核要求

1.嵌入式系统的设计步骤

识记：设计层次和设计架构

理解：略

2.嵌入式系统的硬件设计

简单应用：：微处理器芯片选型的原则，多路时钟电路的设计、系统复位电路的设计

理解：系统复位电路的设计、电源管理器、存储系统的设计

3.嵌入式系统接口设计

简单应用：：通用I／O接口技术、串口的设计、A／D转换接口、数字音频设备接口、SD存储卡接口

7.4.嵌入式系统人机交互设备接口

理解：显示器接口、键盘接口、触摸屏接口

5.嵌入式系统中常用的无线通信技术

理解：无线局域网Wi-Fi技术、蓝牙技术

简单应用：其他无线通信技术

第五章嵌入式系统开发环境与相关开发技术

一、学习目的与要求

要求学生熟悉嵌入式系统开发所借助的专用开发环境，包括设计、编译、调试及下载等工具，学会在宿主机上完成程序编写和编译，将高级语言程序编译成可以运行在目标机（嵌入式产品）上的二进制程序，并下载联机调试。

二、课程内容

第一节概述

第二节嵌入式系统的开发工具

5.2.1在嵌入式系统裸机开发阶段中常用的开发工具

5.2.2基于嵌入式操作系统与应用程序开发阶段的常用工具

第三节嵌入式系统调试技术

5.3.1ARM调试技术概述

5.3.2基于JTAG的调试系统

5.3.3基于Angel的调试系统

第四节嵌入式系统开发经验

第五节嵌入式系统的Bootloader技术

5.5.1Bootloader的职能

5.5.2Bootloader的操作模式

5.5.3Bootloader的程序结构与调试

5.5.4常用的Bootloader

三、考核知识点

1.在嵌入式系统裸机开发中常用的开发工具，基于嵌入式操作系统与应用程序开发阶段的常用工具2.嵌入式系统调试技术：ARM调试技术的4种常见方式，基于JTAG的调试系统，基于Angel的调试系统

3.嵌入式系统开发经验：嵌入式系统的可靠性问题

4.嵌入式系统的Bootloader技术：Bootloader的职能，Bootloader的操作模式，Bootloader的程序结构与调试，常用的Bootloader

四、考核要求

1.嵌入式系统的开发工具

简单应用：在嵌入式系统裸机开发阶段中常用的开发工具、基于嵌入式操作系统与应用程序开发阶段的常用工具

2.嵌入式系统调试技术

简单应用：ARM调试技术、基于JTAG的调试系统、基于Angel的调试系统

3.嵌入式系统的Bootloader技术

理解：Bootloader的职能、Bootloader的操作模式、Bootloader的程序结构与调试、常用的Bootloader

第六章嵌入式μC/OS-II操作系统及应用

一、学习目的与要求

让学生掌握可裁剪的、抢占式实时多任务内核的μC/OS-II操作系统，掌握ANSICC语言开发，了解μC/OS-II操作系统的内核结构、主要功能模块和基于μC/OS-II的集成开发环境，以及操作系统移植与应用开发。

二、课程内容

第一节μC/OS-II操作系统概述

6.1.1μC/OS-II操作系统功能与特点

6.1.2μC/OS-II操作系统的内核结构

6.1.3μC/OS-II操作系统的主要功能模块

6.1.4μC/OS-II操作系统的初始化

第二节ARMADS开发环境

6.2.1代码生成开发工具

6.2.2集成开发环境

6.2.3调试器

6.2.4ARM应用库和实用程序

第三节μC/OS-II操作系统在ARM系统中的移植

6.3.1μC/OS-II操作系统的移植条件

6.3.2μC/OS-II操作系统的移植步骤

第四节基于μC/OS-II操作系统的应用开发

6.4.1基于μC/OS-II操作系统的应用程序结构

6.4.2μC/OS-II操作系统的API

6.4.3基于μC/OS-II操作系统的绘图函数及应用

三、考核知识点

1.μC/OS-II操作系统的功能与特点、内核结构、主要功能模块，μC/OS-II操作系统的初始化

2.ARMADS开发环境：代码生成开发工具、集成开发环境、调试器、ARM应用库和实用程序

3.μC/OS-II操作系统在ARM系统中的移植：移植条件和移植步骤

4.基于μC/OS-II操作系统的应用开发：基于μC/OS-II操作系统的应用程序结构、μC/OS-II操作系统的API、基于μC/OS-II操作系统的绘图函数及应用

四、考核要求

1.μC/OS-II操作系统概述

识记：μC/OS-II操作系统的功能与特点、内核结构、主要功能模块，

简单应用：μC/OS-II操作系统的初始化

2.ARMADS开发环境

简单应用：代码生成开发工具、集成开发环境、调试器、ARM应用库和实用程序

3.μC/OS-II操作系统在ARM系统中的移植

理解：μC/OS-II操作系统在ARM系统中的移植条件和移植步骤

4.基于μC/OS-II操作系统的应用开发

理解：基于μC/OS-II操作系统的应用程序结构、μC/OS-II操作系统的API、基于μC/OS-II操作系统的绘图函数及应用

第七章嵌入式Linux操作系统及应用

一、学习目的与要求

要求学生掌握嵌入式Linux操作系统的应用开发与内核裁剪，了解嵌入式Linux操作系统的驱动程序和应用程序的开发。

二、课程内容

第一节嵌入式Linux操作系统概述

7.1.1嵌入式Linux操作系统分类

7.1.2嵌入式Linux内核组成与启动过程

第二节嵌入式Linux操作系统的开发工具

7.2.1编译器GCC

7.2.2编译器Makefile

7.2.3调试器gdb

第三节嵌入式Linux操作系统的内核编译及驱动程序的开发

7.3.1嵌入式Linux操作系统的定制过程

7.3.2增加新的内核组件

7.3.3配置操作系统内核及内核的生成与装载

7.3.4嵌入式系统的文件系统

7.3.5嵌入式Linux操作系统的驱动程序开发

第四节嵌入式Linux操作系统的应用开发

7.4.1概述

7.4.2操作系统图形用户接口（GUI）

7.4.3Qt/Embedded开发技术

三、考核知识点

1.嵌入式Linux操作系统的分类，嵌入式Linux内核组成与启动过程

2.嵌入式Linux操作系统的开发工具：编译器GCC、编译器Makefile、调试器gdb

3.嵌入式Linux操作系统的内核编译及驱动程序的开发：定制过程、增加新的内核组件、配置操作系统内核及内核的生成与装载、嵌入式系统的文件系统、嵌入式Linux操作系统的驱动程序开发

4.嵌入式Linux操作系统的应用开发：操作系统图形用户接口（GUI）、Qt/Embedded开发技术

四、考核要求

1.嵌入式Linux操作系统概述

识记：嵌入式Linux操作系统分类

理解：嵌入式Linux内核组成与启动过程

2.嵌入式Linux操作系统的开发工具

简单应用：编译器GCC、编译器Makefile、调试器gdb

3.嵌入式Linux操作系统的内核编译及驱动程序的开发

理解：嵌入式Linux操作系统的定制过程、增加新的内核组件、配置操作系统内核及内核的生成与装载、嵌入式系统的文件系统

简单应用：嵌入式Linux操作系统的驱动程序开发

4.嵌入式Linux操作系统的应用开发

理解：操作系统图形用户接口（GUI）、Qt/Embedded开发技术

第八章WindowsCE操作系统的应用与开发

一、学习目的与要求

要求学生了解WindowsCE操作系统的特点、结构形式，以及WindowsCE操作系统开发环境与应用开发。

二、课程内容

第一节WindowsCE操作系统概述

8.1.1WindowsCE操作系统的发展

8.1.2WindowsCE操作系统的特点

8.1.3WindowsCE操作系统的体系结构

第二节WindowsCE操作系统的开发工具

8.2.1eMbeddedVisualC++

8.2.2PlatformBuilder

第三节WindowsCE操作系统内核编译及驱动程序的开发

8.3.1WindowsCE操作系统内核的裁剪与编译

8.3.2驱动程序的开发

第四节基于WindowsCE操作系统的应用开发

8.4.1eMbeddedVisualC++集成开发环境的应用

8.4.2应用程序的创建

8.4.3编译生成可执行文件

8.4.4应用程序的调试

三、考核知识点

1.WindowsCE操作系统的发展，WindowsCE操作系统的特点，WindowsCE操作系统的体系结构

2.WindowsCE操作系统的开发工具：eMbeddedVisualC++和PlatformBuilder

3.WindowsCE操作系统内核编译及驱动程序的开发：内核的裁剪与编译，驱动程序的开发

4.基于WindowsCE操作系统的应用开发：eMbeddedVisualC++集成开发环境的应用、应用程序的创建、编译生成可执行文件、应用程序的调试

四、考核要求

1.WindowsCE操作系统概述

识记：WindowsCE操作系统的发展，WindowsCE操作系统的特点，WindowsCE操作系统的体系结构

2.WindowsCE操作系统的开发工具

简单应用：eMbeddedVisualC++和PlatformBuilder

3.WindowsCE操作系统内核编译及驱动程序的开发

理解：WindowsCE操作系统内核的裁剪与编译

简单应用：驱动程序的开发

4.基于WindowsCE操作系统的应用开发

理解：eMbeddedVisualC++集成开发环境的应用

简单应用：应用程序的创建，编译生成可执行文件，应用程序的调试

第九章开发应用实例--物流盘点机

一、学习目的与要求

让学生掌握嵌入式系统物流盘点机的整体设计和实现。

二、课程内容

第一节概述

第二节物流盘点机硬件系统的设计

9.2.1系统核心板的组成与工作原理

9.2.2系统板的组成与工作原理

9.2.3专用键盘的设计

第三节物流盘点机软件系统的设计

9.3.1操作系统的定制与实现

9.3.2系统驱动程序的开发

9.3.3用户应用程序的开发

三、考核知识点

1.物流盘点机硬件系统的设计

理解：系统核心板的组成与工作原理，系统板的组成与工作原理

综合应用：专用键盘的设计

2.物流盘点机软件系统的设计

综合应用：操作系统的定制与实现，系统驱动程序的开发，用户应用程序的开发

三、有关说明与实施要求

（一）关于课程内容与考核目标的说明

《嵌入式系统设计教程》课程自学考试大纲明确了《嵌入式系统设计教程》课程学习的内容以及深广度，规定了该课程自学考试的范围和标准，是进行学习和考核的依据。该课程中各章的内容均由若干知识点组成，在自学考试中成为考核知识点。

本课程的考核目标主要是考核考生对《嵌入式系统设计教程》课程内容的掌握程度，检测他们对嵌入式系统设计方法的认识深度与广度，以及他们在工作中应用这些设计方法的能力，处理和解决实际设计开发问题的能力。

《嵌入式系统设计教程》课程自学考试大纲要求考生学习和掌握的知识点内容都作为考核的内容。由于各知识点在课程中的地位、作用以及知识自身的特点不同，自学考试将对各知识点分别按四个认知（或叫能力）层次确定其考核要求。四个能力层次从低到高依次是：识记；理解；简单应用；综合应用。关于这些用语、概念的解释如下：

识记：能正确认识和表述科学事实、原理、术语和规律，知道该课程的基础知识，并能进行正确的选择和判断。

理解：能将所学知识加以解释、归纳，能领悟某一概念或原理与其他概念或原理之间的联系，理解其引申意义，并能做出正确的表述和解释。

简单应用：能用所学的概念、原理、方法正确分析和解决较简单问题，具有分析和解决一般问题的能力。

综合应用：能灵活运用所学过的知识，分析和解决比较复杂的问题，具有一定解决实际问题的能力。

（二）关于自考教材

《嵌入式系统设计教程》，马洪连主编，电子工业出版社出版，2009年9月。

（三）自学方法指导

1.本课程的学习者应根据本大纲规定，认真阅读指定教材，理解教材中的基本原理，熟悉基本分析方法。为有效地指导个人自学和社会助学，本大纲已指明了课程的重点和难点，在各章的基本要求中也指明了各章内容的重点和难点。本课程的学习者应在全面系统学习的基础上，掌握重点，有目的的深入学习重点章节的内容，但切忌在没有全面学习教材的情况下孤立地去抓重点。

2.本课程的学习者在自学时，应根据本大纲在推荐教材和参考书中找出大纲中相关章节知识点的论述，系统做出自学笔记，适当地配合做些练习。本课程中概念性、规则性、理论性内容较多，自学者在学习时，要注重对知识点的理解和掌握，仔细阅读教材和参考书中的案例内容，并能联系实际进行思考，做到融会贯通。

（四）对社会助学的要求

1.社会助学者应根据本大纲规定的考试内容和考核目标，认真钻研指定的教材，明确本课程的特点、学习范围和学习要求，对自学应考者进行切实有效的辅导，并从学习方法上给予指导，引导他们防止自学中的各种偏向，把握社会助学的正确方向。

2.正确处理重点和一般的关系。课程内容有重点与一般之分，但考试的内容要覆盖全部课程，而且重点与一般是相互联系的，不是截然分开的。社会助学者应全面系统地学习教材，掌握全部考试内容和考核知识点，在此基础上再突出重点。总之，要将把全面理解和重点深入探讨结合起来，切勿孤立地只抓重点，把自学应考者引向猜题押题的歧途。

3.正确处理基础知识与应用能力之间的关系。社会助学者既要重视基础理论知识，又要重视实际应用能力的培养，努力引导自学应考者将识记、理解同应用联系起来，将基础知识和理论转化为应用能力，在全面辅导的基础上，着重培养和提高自学应考者分析和解决问题的能力。

（五）关于命题考试的若干要求

1.本课程考试采用闭卷笔试方式，考试的时间为150分钟。本课程考试可以携带没有存储功能的小型计算器。

2.本大纲各章所规定的基本要求、考核知识点及考核要求下的知识细目，都属于考核的内容。考试命题既要覆盖到章，又要避免面面俱到。要注意突出课程的重点、章节重点，加大重点内容的覆盖度。

3.命题不应有超出大纲中考核知识点范围的题，考核目标不得高于大纲中所规定的相应的最高能力层次要求。命题应着重考核自学者对基本概念、基本知识和基本理论是否了解或掌握，对基本方法是否会用或熟练。不应出与基本要求不符的偏题或怪题。

4.本课程在试卷中对不同能力层次要求的分数比例大致为：识记占20%，理解占30%，简单应用占30%，综合应用占20%。

5.要合理安排试题的难易程度，试题的难度可分为：易、较易、较难和难四个等级。每份试卷中不同难度试题的分数比例一般为：2:3:3:2。

必须注意试题的难易程度与能力层次有一定的联系，但二者不是等同的概念。在各个能力层次中对于不同的考生都存在着不同的难度，考生切勿混淆。

6.课程考试命题的主要题型一般有单项选择题、多项选择题、判断题、名词解释题、简答题、编程设计等题型。各种题型的具体样式参见附录题型举例。

附录：题型举例

一、单项选择题，要求给出四个备选答案（一个正确答案）

1、嵌入式系统基本硬件架构主要包括（）、外围电路以及外部设备三大部分。