“嵌入式系统设计与应用 ”课程 思政案例.docx

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1、“嵌入式系统设计与应用课程思政案例一、课程简介嵌入式系统设计与应用*是一门计簿机科学与技术专业的专业必蟋课程.课程内容包括四部分：嵌入式系统基础知识、嵌入式硬件、嵌入式软件和嵌入式系统设计方法。本课程的主要任务是学习倏入式系统般木理论及其应用，学习嵌入式系统的组成及应用的知识：培养学生分析与设计嵌入式系统的基本能力：培养学生自学、分析和解决嵌入式系统设计中出现的问题的能力，培养学生的科学精神和系统观，以及培养学生认真负贡的工作态度和严谨细致的工作作风，树立正确的价值观、人生观和世界观，保证学生达成专业的相应事业要求.二、课程教学目标通过本课程的学习使学生掌握嵌入式系统的基本原理、方法、过程和设

2、计技术，培养针对具体应用问题开展嵌入式系统开发的能力，树立正确的价值观、人生观和世界观。1 .价值目标：11）树立正确的世界观、价值观和人生观：（2）培养学生的爰国精神，2 .知火和能力目标：（1）拿群收人式系统的基本柢念以及ARM做处理器体系结构的基础知识。（毕业要求1.5）；（2）掌握战入式系统的基本分析与设计方法，能进行典型嵌入式系统的分析.（毕业要求3.2：（3）掌握嵌入式编程技术，能诳行典型嵌入式系统环境下程序设计。（毕业要求3.2）：（4）了解先进嵌入式系统的原理与方法。（毕业要求1.5）:三、课程教学内容及学时分配课程教学包括课堂教学、课堂研讨、课堂及课后习甥、实蛤四部分，包括9

3、章的理论教学和7次实验.郡内理论教学58学时、实验M学时.课堂理论教学内容、要求及学时分配如下：课程教学内容及学习要求章节内再思政Ik入点X*学文撑华SH措行点.a分析中第一章般入式系统根述第一节眠入式系统简介泰统猊高中41.5第二:嵌入式微处理器1高任第三节假入式操作系统中海任办四节嵌入式系统的应用领域和发展趋势31中任第二款AR”处理湍体系结构第节ARN处理战旅理精神中施中61.5第二节Cortex-W处理JK架构中高中笫三节CorteX-A8存储战管理1褥中第四,Cor1.UX78舁常处理1海中第二章AKM指令集第一节ARN指令朱M础怀胡精神中网而61.5第二YARN指令的寻址方式1中高

4、第二节Thunb指令中A高第四丽嵌入式系统顽件卡台与接口it第节战人大便件平台体系结构探索精神高中中61.5.3.2第二节存储系统设计中中高弟三节由行按口设计中中第四IVAD接口设计中中高第五章Aiw-1.inux内核第一节ARMa1.inux基础科学精神中中中61.5、3.2ARM-1.inux进程区理1高中第二节ARN-I.inux内存笆理中A中第四节ARN-1.inUX模块1淘中第五节ARM-1.inux中断管理中A中第六节ARN-1.inux系统因用高中中於六基1.inux攵件东统第一V1.inUX文件系统概述实证椅神高中中41.5、3.2第二节KXT2文件系统中高中第三节优入式文件系

5、统JFFS2中淘中第四节根文件系统1中高第七率1.inux系统移机及调试!R一节Boot1.enderMa概Z与典型结构求实精神跖中中61.5、3.2第二节U-boot中施襦第三节1.inUX系统移植过程中褥淘第四节交叉缄译工具斑中高高第五节gdb训试那中褥我第六IV远程调试与内核苗试1高而第八堂设备驱动程序总计尔节设番舞动和庠开发概述理性精神中淘中81.5.3.2第二IV内核设备模型中海高/三节字符设备曲动谀计框架中高我割四节GPIO驱动中褥淘第五节12C总线骐动设计中AA第六节块设备*动ft!序设计1第七节网络设备奖功程F设计中高高处八节11W90X网卡胡动分析中麻我第九章Qt图形Mfii

6、程序设计第节度入式G1.I概述创然精神中高双43.2第二节Qt馍程改砒中席*第三YQt与数据库纲程中*高第十章SQ1.itr嵌入式皎据陈第一IV取入式数据床钱述工匠精神中充次I3.2第二节SQ1.ite榭陈荻础中淘次第三节SQ1.iteC1.接口程序开发中高高5+-泉入式统的开发设计案例第一IV嵌入式系统设计方法第二节设计案例团队称作林神1我43.2四.分章思政案例第一章思政案例：系统观系统观是指以系统的观点看自然界。系统是自然界物质的普遍存在形式，提出了系统和要素，结构与功能等新的范畴,揭示了自然界物历系统的整体性、关联性、层次性、开放性和动态性、自组织性，系统的一般定义为：由相互联系、相互

7、制约的若干组成部分结合而成的、具有特定功能的有机整体，可以从以下三方面理解系统的概念，（1）系统是由若干要素（部分）组成的.这些要素可能是一些个体、元件、零件,也可能其本身就是一个系统（或称为子系统）。（2）系统有一定的结构.一个系统是其构成要素的集合,这些要素相互联系、相互制约。系统内部各要素之间相对稳定的联系方式、祖线扶序及失控关系的内在表现形式，就是系统的结构.（3）系统有定的功能，系统的功能是指系统在与外部环境的相互联系和相互作用中表现出来的性质和能力.系统观是马克思主义艇本原理的重要内容，强调系统是由相互作用、相互依赖的若干组成部分结合而成的、具有特定功能的有机体：要从事物的总体与全

8、向上、从要素的联系与结合上研究犷物的运动与发展，找出规律、建立秩序，实现整个系统的优化：要用开放的复杂系统的观点、用从定性到定出的综合集成方法研究何胞.嵌入式系统现在已经广泛应用于各个领域的控制和自动化系统中，例如电子仪器、医疗设备、军事工业等行业。在这些领域中，嵌入式系统和软件通常发挥符关键的作用。本小节将从系统观的角度探讨嵌入式系统的设计和实现.首先，嵌入式系统的设计始终打穿于实际应用的需求。这意味者系统设计人员必须对应用场景充分了解,从而确定系统的功能和性能需求.例如,许多嵌入式系绘在设计之初就需要考虑功耗、ifi度、噪声等因素，另外，嵌入式系统通常需要具备实时性能，即必须在硬实时或软实

9、时的时间限制内对传感器数掘、运动控制等进行处理，因此，嵌入式系统的设计必须严格遵循这些实时性能的需求。其次，嵌入式系统需要面向硬件平台和软件平台的协同设计，嵌入式系统通常是基于特定的硬件平分构建的.因此其具体开发方法和技术也有很大不同.这些技术可以极大地提高硬件平台和软件平台的效率和稳定性，从而带来更高的系统性能和可喜性。第三.嵌入式系统的设计需要公顾系统的可维护性.随着嵌入式系统设计的不断发展.系统规模不断增大，软件版本也不断迭代。这就要求设计人M必须在系统的调试、测试和维护方面做好充分准备,使得系统的问遨能修及时进行排查和解决.在这个过程中,设计人仍必须采用一些现代化的雉修方法，如远程监控

10、、升级和修女程序，以提高系统的可第性和使用寿命.址后，嵌入式系统的设计需要注重安全性和保密性,由于嵌入式系统往往控制者由要的系统祖件，例如交通、能源等等，因此这啤系统的安全性和保密性至关重要，在设计过程中必须考虑系统在不可有环境下的部署向魄，确保系统能就抵御外部攻击，同时保护正要数据的安全性和保密性.绘上所述，帙入式系统设计必须遵循系统观的原则，注或实际应用需求、硬件平台和软件平分的协同设计、系统的可维护性和枪定性、安全性和保密性等方面的实际何虺.从而为工程实践提供更高效、稳定、安全和可叙的技术支持.第二章思政案例：AMtt科学是发现规律,揭示华勒最本质、业普测的原理，科学不仅要回答是什么，还

11、要回答为什么.同时，普遍性是规律的基本特征，不具有普遍性的不是规律.科学就是盘我事物的普明性去处理出物的特殊性。在理性社会，人类的行为模式已经从生产技术-科学然向科学-技术-生产，也就是先通过科学研咒弄清事物的原理，再以科学理论指导自己的行为，这是理性社会的重要特性。通过RISC和CISC的分类即可以发现针对不同的“通用计傥和“专用计算”的目标必须采用不同的客观的原理去分析.按指令系统进行分类，嵌入式微处理器可分为精筒指令集系统RISC(ReducedInstructionSetComputer)和复杂指令集系统QSC(Comp1.exInstructionSetComputer)两大类。精简

12、指令集系统RISC,是计算机中央处理器的一种设计模式。这种设计思路对指令数目和寻址方式都做了精简,使其更容易实现,指令并行执行程度更好,编译潺的效率更将.常用的精筒指令集微处理器包括DECAIpha.ARC,ARM、AVR.MIPS,PA-R1.SC、RIsGV和SPARC等.RISC结构-般具有如下特点：(1)单周期的执行，它统一用单周期指令，从根本上克服了CISC指令周期的数日有长有短造成的运行中偶发性不确定运行失常的问题.(2)采用高效的流水线操作。指令在流水战中并行地操作，提高了处理数据和指令的速度.(3)无微代码的硬连线控制，微代码的使用会增加发杂性和每条指令的执行周期,)(4)指令

13、格式的规格化和简单化.为与流水线结构相适应且提拓流水线的效率，指令的格式必须趋于荷单和固定的规式，此外，尽少寻址方式，从而使硬件逻辑部件简化1.缩短译码时间,同时也提高了机器执行效率和可栽件.(5)采用面向寄存器级的指令，R1.SC结构采用大值的寄存器一寄存器搽作指令，使指令系统更为布筒.控制部件更为简化指令执行速度大大提高.(6采用1.oadZStore(装载/存储)指令结构，在CISC结构中。大景设置存储器操作指令,颇繁地访问内存,将会使执行速度降低.R1.SC结构的指令系统中,只有装救/存储指令可以访问内存，而其他指令均在寄存器之间时数据进行处理,（7）注道编译的优化,力求有效地支撑而汲

14、沿吉程序.琮上所述，要更好的掌握嵌入式系统的知识，必须从原理出发,结合实践,与时俱进，实事求是，这样才能裳持科学精神的核心价但，不断进步.第三章思政案例I怀疑希神怀疑精神是由求实精神引申而来，它要求人们凡那都要问一个为什么，追问它究竟有什么根据,而决不轻易相信一切结论,不迷信权威。合理怀疑是科学理性的天性,科学的历史就是通过怀疑，提出问啊并解答问题的历史。在科学理性面前，不存在终极式理，不存在认识上的独断和绝对权或.怀慨精神是破除轻信和迷信.冲破IH传统观念束缚的一把利剑。缺乏怀疑精神，容易导致白日轻信。怀疑精神是批判精神的前守，批判就神是怀疑精神的延伸.没有合理的怀fet就没有科学的批判：而没有科学的批判就没有科学的建树，新思想是在对旧思想的否定中诞生的，真理是在同谭误的斗争中发展的。行然，科学的批判精神并不是形而上学的绝时否定，而是辩证的扬弃,科学精神体现了科学性与革命性、建设性与批判性的统一。本章介绍一个CPU支持的指令和指令的字节级编码就是这个CPU