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1、嵌入式系统与技术课程实施大纲目录1 .教学理念5.课程介绍81.1 课程的性质81.2 课程在学科专业结构中的地位、作用81.3 课程的历史与文化传统81.4 课程的前沿及发展趋势91.5 课程与经济社会发展的关系101.6 课程内容可能涉及到的伦理与道德问题111.7 学习本课程的必要性11.教师简介121.8 教师的职称、学历错误!未定义书签。1.9 教育背景错误!未定义书签。1.10 研究方向错误!未定义书签。2 .先修课程12.课程目标123 .课程内容143.1 课程的内容概要143.2 教学重点、难点153.3 学时安排15其三，嵌入式系统与人工智能、模式识别技术的结合，将开发出各
2、种更具人 性化、智能化的实际系统。智能手机、数字电视以及汽车电子的嵌入式应用，是 这次机遇中的切入点。伴随网络技术、网格计算的发展，以嵌入式移动设备为中 心的“无所不在的计算”将成为现实。其四，随着芯片计算能力的提升，“计算机”会消失，而“计算”将会无处 不在。由此带来的大量数据通信、数据分析等，将会对整个系统的安全与可靠性 提出更高要求。由此对于可信嵌入式系统的发展提出新的需求，可信嵌入式系统 是以一种系统性的严格标准，研发、生产出安全可靠的嵌入式系统，在医疗、航 天航空、核工业等对经济、生命安全等对信息安全要求严格的领域，有着广泛需 求和应用。2.5课程与经济社会发展的关系嵌入式系统的应用
3、已涉及到生产、工作、生活各个方面。可以说嵌入式技术 无所不在，嵌入式技术和设备的应用在我国国民经济和国防建设的各个方面存在 着广泛的应用，有着巨大的市场。可以说它是信息技术的一个新的发展，是信息 产业的一个新的亮点，也成为当前最热门的技术之一，它对社会经济发展的影响 主要表现如下：一、对生产方式产生了深刻影响。1、改变了社会生产力的构成要素。嵌入式技术发展使生产过程自动化程度 提高，使劳动者的智能迅速提高，大大地改变了体力劳动与脑力劳动的比例，使 劳动力结构向着智能化趋势发展。2、改变了人们的劳动形式。嵌入式技术、微电子技术等的出现和广泛应用， 智能机器代替了人的部分脑力劳动，使人们的劳动方式
4、正在经历着由机械自动化 走向智能自动化、由局部自动化走向大系统管理和控制自动化的根本性变革。3、改变了社会经济结构，特别是导致产业结构发生变革。新的技术革命在 推动传统产业现代化的同时，使第三产业在国民经济中所占的比重日益提高。产 业结构的变化又导致就业结构的变化。二、对生活方式产生了巨大的影响。现代科技革命把我们带入了信息时代。伴随科技迅速发展而来的是“知识爆炸”，要求人们不断更新和充实知识， 以适应时代发展的需要。学习已日益成为生活中的一项重要内容。现代信息技术13.教学合约13.1 教师作出师德师风承诺作为一名光荣的人民教师，担负着教书育人的重任，我会努力完善自己的教 师职业道德，塑造良
5、好的教师形象，学高为师，身正为范，努力使自己成为一名 真正的人民教师，现承诺如下：一、爱国守法。拥护党的领导，自觉遵守义务教育法、教师法等法律 法规，全面贯彻国家教育方针，教育教学中同党和国家的方针政策保持一致，不 得有违背党和国家方针政策的言行。二、爱校敬业。热爱学校，勤于进取，精于业务，无私奉献。自觉维护学校 荣誉，努力做到认真备课、上课、作业、批改、辅导、考查，切实改进教法，减 轻课业负担，高质量地完成教学工作。三、教书育人。以培养创新能力为目标，造就有理想，有道德、有文化、有纪 律的，德、智、体全面发展的社会主义建设和接班人。自觉抵制封建迷信和邪教 活动，不传播有害学生身心健康的思想。
6、绝不以各种名义向学生罚款和摊派钱物, 绝不擅自设立收费项目、超标准收费、扩大收费范围四、为人师表。坚守高尚情操，遵守社会公德。知荣明耻，身体力行、言行 一致。衣着得体，语言规范，举止文明。关心集体，团结协作，尊重同事，尊重 家长。自觉抵制社会不良风气影响，工作时段不饮酒、不从事与教育无关的事。 不向学生推荐购买学习资料，不利用职责之便谋取私利，不搞有偿家教。五、终身学习。崇尚科学精神，树立终身学习理念，拓宽知识视野，更新知 识结构。潜心钻研业务，勇于探索创新，不断提高专业素养和教育教学水平。六、关爱学生。关心爱护全体学生，尊重学生人格，平等公正对待学生，保 护学生安全，关心学生健康，维护学生权
7、益。克服简单粗暴、歧视差生的思想和 行为，不得以任何形式体罚或变向体罚学生。七、尊重家长。主动与家长保持正常联系，认真听取家长的意见和建议，取 得支持与配合。不得训斥、指责家长，不得收受家长礼物。希望来自于努力，成功来缘于奋斗，我深知身上肩负着教书育人的重任。我 会立足本职，牢记宗旨，不辱使命，用我对教育事业的满腔热情，信守师德规范， 履行师德承诺，真心服务于家长，恒心钻研于教育，绝不辜负人民教师这个光荣称号。13.2 阅读课程实施大纲，理解其内容(1)我已认真阅读本课程实施大纲，并清楚理解其中所陈述内容。(2)任课教师已预留足够的时间让我咨询本课程实施大纲相关内容。13.3 同意遵守课程实施
8、大纲中阐述的标准和期望(1)我认同任课教师针对课程实施所提的课程标准及期望。(2)我同意遵守本课程实施大纲中所阐述的课堂规范、报告及考勤等规定。(3)我清楚了解本课程成绩考核规定并愿意遵守。(4)我清楚了解四川理工学院考试规定并愿意遵守。(5)我已阅读四川理工学院学生手册相应内容，并明白四川理工学院 对违反学术道德的界定及惩罚办法。签名：学号：日期：注意：请务必在开课一周内将已本人签名的课程修读教学合约返还给任课教师，逾 期未返还者，将被视为自动放弃修读本门课程。14.其他说明为我们提供了处理、储存和传递信息的手段，给学习、工作带来极大便利。现代 化的交通、通讯等手段，为人们的交往提供了方便。
9、劳动生产率的提高，使人们 自由支配的闲暇时间增多，为人们全面自由的发展创造了更多的机会，使人们能 更多地从事科学、艺术、文化、教育等事业的创造性活动。三、促进了思维方式的变革。引起思维变化的最切近的基础是实践。科技革命首先通过改变社会环境来促使思维方式的发展，如扩大了人们的交 往，开阔了人们的视野。现代科技革命对人的思维方式产生了更重要的影响，主 要表现在新的科学理论和技术手段通过影响思维主体、思维客体和思维工具，引 起了思维方式的变革。在现代科技革命条件下，人们具有了新的知识理论结构和 社会组织结构，能够运用新的理论工具和现代化技术手段,去研究一系列新现象、 新领域、新课题。总之，由于嵌入式
10、系统在多方面有着自身的许多优点和实用性，它的应用正 贯穿于我们生活、生产的方方面面，它可应用到工业控制、交通管理、信息家电、 家庭智能管理、网络及电子商务、环境检测和机器人等诸多方面。嵌入式系统有 着良好的、广阔的发展前景，它正悄然地改变着我们的生产、生活。这使我们有 理由相信，未来的电子技术就是嵌入式系统技术的天下。1.6 课程内容可能涉及到的伦理与道德问题无学习本课程的必要性嵌入式系统产业伴随着国家产业发展从通信、消费电子转战到汽车电子、智 能安防、工业控制和北斗导航，今天嵌入式系统已经无处不在，在应用数量上已 远超通用计算机，据相关机构统计，2012年全球嵌入式软件的销售规模已经达 到了
11、 500亿美元，而嵌入式体系产品的产值达到6000亿美元。从2004年到2011 年全球嵌入式系统市场的收入规模比2011年增长了 301%。根据IDC预测，到 2015年，全球智能系统的设备量将达到150亿之巨。在中国，嵌入式系统产业 规模持续增长，相关统计表明2012年我国电子制造规模达5.45万亿元，位居世 界第二；电视、程控交换机、笔记本电脑、显示器和手机等主要电子信息产品的 产量居全球首位。从前面的统计数据我们可以看出，嵌入式系统在工业控制，智能家电，汽车 电子，楼宇自动化，医疗器械等各行各业都有应用；智能仪表、实时工控、通讯 设备、导航系统、家用电器常用的有验钞机，门禁系统，电子监
12、控，变频空调等 等随处可见，而这些设备的核心都是微控制器。本课程的学习不仅是后续专业课 程的基础，同时本课程学习好之后，也可以直接从事相关产品的设计开发工作， 目前有能力进行嵌入式系统开发的人员是非常受企业欢迎的；这方面需求量是很 大的，一般毕业生的薪水在5000左右，几年后随着经验的增加收入也会逐渐递 增。通过本课程的学习，学生可以系统地掌握嵌入式系统的概念和基本设计方法, 掌握这一新的实用设计技术，为学生走向工作岗位提供有力的技术能力保障。3 .教师简介.先修课程本课程的先修课程包括电路、模拟电子技术、数字电子技术、微机原理、单 片机技术、C语言程序设计。请同学们能抽空复习这些课程，当然没
13、学过这些课 或者学得不好的，并不代表本门课程不能学好，只要肯下功夫认真阅读和完成实 验的同学，你会发现本课程学起来并不难。4 .课程目标一、知识目标使学生能够掌握嵌入式系统设计过程中的基本概念和原理，使学生能够掌握 和使用最新的嵌入式系统设计方法和典型开发工具。重视将计算机系统自底向上 的各种专业课程内容的有机整合，使得诸如操作系统、体系结构、接口与通信和 计算机网络等孤立的课程呈现相互配合的应用场景，让学生进一步认识和掌握上 述课程的基本概念和基本规律在实际的综合系统应用中的作用和影响。熟悉一种典型的微处理器体系结构。掌握一套主流的开发工具和一种嵌入式操作系统。熟练使用一门开发语言。二、能力
14、目标1）具备分析问题、解决问题的能力和动手实践能力，能正确使用嵌入式系统设计开发工具，包括Keil MDK、Altium Designer Proteus等软件以 及编程器、仿真器、信号发生器、示波器、稳压电源和万用表等硬件。2）能利用计算机和网络媒介，能自行检索相关芯片及元件的功能资料，独 立获取和利用特殊元器件与典型应用电路的信息，能阅读英文技术资料, 具有一定的自学能力和知识检索能力。3）能根据项目要求，从质量和经济的角度考虑，选择适合的嵌入式硬件类 型及型号。4）能使用技术资料提供的信息，从质量和经济的角度考虑，正确设计符合 项目要求的电路图，掌握常规的编程思路，编写控制器程序，能独立
15、完 成模块程序的设计；能够独立完成系统设计的电路设计，能够自行设计 小型嵌入式系统。5）能对设计的样品进行测试，并根据测试结果进行处理，具有对故障数据 分析处理的能力。6）能根据实验过程或产品设计过程进行总结并完成书面报告，具有一定的 文字表达能力。三、素质目标1）能够制定团队工作计划，具有团队协作意识，能够与他人进行良好的交 流与沟通。2）能够爱护实验设备，遵守实验室规则，维护公共财产和集体利益。3）具有一定的创新思维，能够解决学习中碰到的困难。4）具有刻苦专研的精神，能够耐心完成工作任务。5）具有安全意识，在工作能能够保护自己、他人及环境的安全。6）勤奋好学，不耻下问。5 .课程内容.1课
16、程的内容概要第1章嵌入式系统概述主要内容包括：介绍嵌入式系统；嵌入式系统的应用领域；嵌入式系统的体 系结构；嵌入式系统的现状和发展趋势。第2章嵌入式微处理器主要内容包括：STM32性能和结构；Cortex M3处理器；STM32储存地址 映射；引脚功能描述；电源连接；复位和时钟控制（RCC）；输入/输出端口；模 数转换器和数模转换器；中断；DMA；定时器；同步串行口 SPI和I2C；同步异 步收发器；灵活的FSMC。第3章嵌入式系统开发环境与开发技术主要内容包括：嵌入式系统开发技术；嵌入式系统的开发环境介绍以及启动 程序的分析介绍。第4章嵌入式指令集系统与程序设计主要内容包括：STM32软件开
17、发环境；使用固件库开发我的第一个工程； 操作GPIO和管理中断；串口通信和DMA编程；SPI与12c编程；液晶屏及触 摸屏编程；定时器编程；DAC和ADC编程；网络编程。第5章嵌入式系统设计与应用主要内容包括：STM32主板结构和设计，外部液晶屏与触摸屏控制板的设 计。第6章（1C/OS-II操作系统及应用主要内容包括：|ic/os操作系统概述；pc/os-n系统的移植及应用。第7章嵌入式Linux操作系统及应用主要内容包括：嵌入式Linux内核及其工作原理；嵌入式Linux驱动及应用 开发。第8章Android操作系统及应用主要内容包括：Android系统简介；Android操作系统的体系结
18、构；Android 开发工具及开发应用的方法。第9章嵌入式系统开发应用实例主要内容包括：嵌入式系统项目开发的基本步骤及实例介绍。6 .2教学重点、难点一、教学重点本课程教材的重点章是第13章，重点的知识点具体如下所列。1）嵌入式系统的概念和特点；嵌入式系统的主要发展方向和主流技术。2）嵌入式系统的的体系结构；ARM体系结构；ARM硬件基础知识。3）掌握Cortex-M3处理器的基本结构。4）复位和时钟控制。5）中断的结构及使用。6）定时器、同步串行口 SPI和12c的结构和使用方法。7） STM32软件开发环境的使用；GPIO编程和中断管理编程；液晶屏及触 摸屏编程使用；DAC和ADC编程使用
19、。二、教学难点本课程属于专业课，下文所列的只是相对较难的知识点。1）嵌入式系统基本概念；单片机、嵌入式系统等概念的区分与联系。2）嵌入式系统有操作系统和无操作系统的区分与联系。3） ARM体系结构。4）复位和时钟控制。5） DMA使用方法。6）定时器、同步串行口 SPI和12c的结构和使用方法。7） DMA编程、SPI与I2C编程；液晶屏及触摸屏编程使用；DAC和ADC 编程使用。6.3学时安排课次教学、作业类别及内容讲课（教学大纲分章和题目的名称）讲课 学时自学 学时课堂作 业数课外作 业数1第1章嵌入式系统概论1.1 系统概述1.2 嵌入式系统组织结构2221.3嵌入式软件系统2223第2
20、章嵌入式微处理器2.1概述2222.2 ARM微处理器组成结构与工作原理2.3 ARM存储器存储方式与映射机制2.4 常用的嵌入式处理器简介4第3章嵌入式系统开发环境与开发技术3.1概述3.2嵌入式系统开发技术2253.3 嵌入式系统调试技术3.4 嵌入式系统的引导程序2236第4章嵌入式指令集系统与程序设计4.1 ARM指令集及应用4.2 Thumb指令集简介22274.3 ARM汇编语言及程序设计4.4 嵌入式C语言编程简介4.5 嵌入式C与ARM汇编语言混合编程2228第5章嵌入式系统设计与应用5.1 系统设计原则与设计步骤5.2 系统核心电路设计22395.3 系统接口电路设计与应用5
21、.4 人机交互设备接口设计与应用22105.5 串行数据通信接口设计与应用5.6 无线通信接口设计与应用22115.7卫星定位系统 期中测试22312第6章pc/os-n操作系统及应用6.1 I1C/OS操作系统概述6.2 gC/OS-II 系统22136.3 pC/OS-II系统移植6.4 基于gC/OS-II的应用开发22314第7章嵌入式Linux操作系统及应用7.1 嵌入式Linux操作系统概述7.2 嵌入式Linux内核及其工作原理22157.3 嵌入式Linux内核定制与编译7.4 嵌入式Linux驱动及应用开发22316第8章Android操作系统及应用8.1 Android操作
22、系统简介8.2 Android操作系统的体系结构22178.3 Android开发工具22188.4基于Android操作系统的应用开发22219第9章嵌入式系统开发应用实例9.1概述9.2 硬件系统设计9.3 软件系统设计复习2227.课程实施7.1教学单元一教学日期第1次课教学目标初步了解嵌入式系统的发展历史，基础知识以及应用范围；通过演示嵌入式系统开发板等实物来激发学生的学习兴趣；掌握嵌入式系统的特点；掌握嵌入式系统与通用计算机系统的区别；了解嵌入式系统的发展趋势；了解嵌入式技术的发展方向和主流技术。教学内容课程介绍第1章嵌入式系统概论1.1 系统概述1.2 嵌入式系统组织结构重点：嵌入
23、式系统的概念和特点；嵌入式系统的主要发展方向和主流技术。难点：嵌入式系统基本概念；单片机、嵌入式系统等概念的区分与联系。 教学过程课程介绍、学习的目标、学习本课程的方法1、课程介绍嵌入式系统原理与应用是自动化、电子信息工程等电类专业的一门专业课，讲述嵌入式 系统的基本理论、原理。本课程是一门既与硬件关系紧密，又与嵌入式操作系统、嵌入式软 件关系十分紧密课程。它围绕目前流行的32位Cortex-M3处理器和源码开放的|1C/OS操作 系统，讲述嵌入式系统的概念，软、硬件组成，开发过程以及嵌入式应用程序开发设计方法。 本课程的知识将为学生今后从事嵌入式系统开发与应用打下坚实的基础。2、学习的目标掌
24、握嵌入式系统的定义、体系结构；了解嵌入式系统在国际国内的应用现状、发展前景；掌握以Cortex-M3内核为代表的嵌入式硬件的结构、开发方法；掌握以K/OS为代表的嵌入式操作系统的结构、移植方法；掌握MDK和Proteus的使用；了解和探索嵌入式系统在控制领域的使用现状和方法。3、学习本课程的方法要学习别人成熟的设计思想，教学上采用：“授人以渔”的方法。理论和实践相结合；教材和资料相结合；有操作系统和无操作系统相结合；对比不同体 系结构；从简单处入手，综合性思维。掌握相应的学习方法后再学习高级的嵌入式系统则会 事半功倍。二、内容：1 .什么是嵌入式系统？嵌入式系统(Embedded System
25、)是当今最热门的概念之一，然而究竟什么是嵌入式系 统呢？什么样的技术可以称为嵌入式系统技术呢？嵌入式系统本身是一个相对模糊的定义。由于目前嵌入式系统已经渗透到日常生活中的 各个方面，在工业、服务业、消费电子等领域的应用范围不断扩大，难以给出“嵌入式系统” 一个明确的定义。根据IEEE的定义，嵌入式系统是“控制、监视或者辅助设备、机器和车间运行的装置” (原文为 devices used to control, monitor; or assist the operation of equipment, machinery or plants )o这主要是从应用上加以定义的，从中可以看出嵌入式系
26、统是软件和硬件的综合体，还可 以涵盖机械等附属装置。单片机与嵌入式系统应用定义：嵌入式系统是嵌入到对象体系内部的专用计算机系 统。目前，国内一个普遍被认同的定义是：以应用为中心、以计算机技术为基础，软硬件可 裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。目前通常把嵌入式系统概念的重心放在“系统”(即操作系统)上，指能够运行操作系 统的软硬件综合体。广义上讲，凡是带有微处理器的专用软硬件系统都可称为嵌入式系统。如各类单片机和 DSP系统。这些系统在完成较为单一的专业功能时具有简洁高效的特点。但由于他们没有操 作系统，管理系统硬件或软件的能力有限，在实现复杂多任务功能
27、时，往往困难重重，甚至 无法实现从狭义上讲,我们更加强调那些使用嵌入式微处理器构成独立系统,具有自己操作系统, 具有特定功能，用于特定场合的嵌入式系统。这里所谓的嵌入式系统是指狭义上的嵌入式系 统。2 .嵌入式系统特点系统内核小；专用性强；系统精简；高实时性的操作系统软件是嵌入式软件的基本要求；嵌入式软件开发要想走向标准化，就必须使用多任务的操作系统；嵌入式系统开发需要专门的开发工具和环境。3 .嵌入式系统的应用领域有哪些？国计民生的各个领域。4 .嵌入式系统的历史、现状和发展趋势20世纪70年代，单片机，执行一些单线程的程序，还谈不上“系统”的概念。20世纪80年代早期开始，嵌入式系统的程序
28、员开始用商业级的“操作系统”编写嵌入 式应用软件。20世纪90年代以后，随着对实时性要求的提高，软件规模不断上升，实时内核逐渐发 展为实时多任务操作系统（RTOS）,并作为一种软件平台逐步成为目前国际嵌入式系统的主 流。嵌入式开发是一项系统工程，因此要求嵌入式系统厂商不仅要提供嵌入式软硬件系统本 身，同时还需要提供强大的硬件开发工具和软件包支持。网络化、信息化的要求随着因特网技术的成熟、带宽的提高而日益提高，使得以往单一 功能的设备功能不再单一，结构更加复杂。网络互联成为必然趋势。精简系统内核、算法、降低功耗和软硬件成本。提供友好的多媒体人机界面。嵌入式系统的热点领域移动计算普适计算可穿戴计算
29、7.1 教学单元一177.2 教学单元二217.3 教学单元三247.4 教学单元四297.5 教学单元五347.6 教学单元六377.7 教学单元七417.8 教学单元八457.9 教学单元九517.10 教学单元十597.11 教学单元HL627.12 教学单元十二657.13 教学单元十三677.14 教学单元十四727.15 教学单元十五767.16 教学单元十六807.17 教学单元十七827.18 教学单元十八847.19 教学单元十九868.课程要求891 .1学生自学要求89无线传感器网络可重构计算5 .嵌入式系统的组成结构是怎样的?应用程序软件结构输入处理器硬件结构嵌入式计算
30、机系统应用 软件层应用程序系统 软件层文件系统图形用户 接口任务管理实时操作系统（RTOS）中间层BSP/HAL硬件抽象层而极支持包D/A嵌入式 微处理器通用接口硬件层A/DROMI/OSDRAM人机交互接口教学方法多媒体演示、实物演示作业安排及课后反思作业：嵌入式系统的发展方向和应用前景如何？课前准备情况及其他相关特殊要求教师准备演至PPT及实物 参考资料（具体到哪一章节或页码）一薪材第1-3曲Jean J.Labrosse,邵贝贝译.u C/OS-II源码公开的实时嵌入式操作系统（第二版）.北京航空航天大学出版社，2005.11姚文详（Joseph Yiu）（作者），宋岩（译者）.ARM
31、CortexM3权威指南.北京航空航天大学出版社，20097.2教学单元二教学日期第2次课教学目标掌握嵌入式系统的体系结构，理解有操作系统和无操作系统情况下嵌入式系统的区另海 联系。教学内容1.3嵌入式软件系统重点：嵌入式系统的的体系结构。难点：嵌入式系统有操作系统和无操作系统的区分与联系。教学过程一、教学内容1 .嵌入式系统的硬件从硬件方面来讲，嵌入式系统的核心部件是嵌入式处理器。据不完全统计，全世界嵌入式处理器的品种数量已经超过1000多种，流行体系结构有 30多个。EMBEDDED MICROPROCESSOR UNIT (EMPU)-I 058B-OJOJOW 00制M09Inotod
32、dogsddcooos u.2e Symbian Android Meamo Meego eCos uCOS-II VxWorks pSOS、Nucleus ThreadX、Rtems、QNX、INTEGRITY、OSE C Executive RTX FreeRTOS、 RTEMS pSOS PalmOS Windows CE WP7 Windows XP Embedded Windows Vista Embedded Lynx ASOS DeltaOS Hopen教学方法多媒体演示、实物演示作业安排及课后反思作业：1 .嵌入式系统体系结构是怎么样的？2 .嵌入式系统有操作系统和无操作系统的
33、区别有哪些？各有什么优缺点?课前准备情况及其他相关特殊要求学生预习绪论部分,教师准备呼PPT及实物参考资料（具体到哪二章节或页码）教材第4-6页Jean J.Labrosse,邵贝贝译,nC/OS-H源码公开的实时嵌入式操作系统（第二版）.北京航空航天大学出版社，2005.11姚文详（Joseph Yiu）（作者宋岩（译者）.ARM CortexM3权威指南,北京航空航天大 学出版社，20097.3教学单元三教学日期第3次课教学目标了解ARM体系结构；掌握ARM硬件的基础知识。教学内容第2章嵌入式微处理器2.1 概述2.2 ARM微处理器组成结构与工作原理2.3 ARM存储器存储方式与映射机制
34、2.4 常用的嵌入式处理器简介重点：ARM体系结构；ARM硬件基础知识。难点：ARM体系结构。教学过程一、ARM体系结构1 ARM简介ARMAdvanced RISC MachinesARM32位RISC结构IP核提供商ARMt将技术挟权给 其它芯片厂商|形及备具特色的ARM怂片另外也提供基于ARM架构的开发设计技术ARM RISC结构特性RISC的结构特点：具有大量的通用存储器；独特的装载/保存(load-store)结构；简单的寻址模式；统一和固定长度的指令格式。为了使ARM能够更好地满足嵌入式应用的需要，ARM体系结构还有以下特点：每条数据处理指令可同时包含算术逻辑单元(ALU)的运算和
35、移位处理，实现ALU 和移位器的最大利用；使用地址自增和自减的寻址方式优化程序循环；装载/保存指令对数据的批量传输，实现最大数据吞吐量；大多数指令的条件执行，实现最快速的代码执行。2 ARM硬件基础知识体系结构版本CRYPTOCRYPTVFPv3/v4Thumb-2A32+T32 ISAsA64 ISASIMDAArch32AArch6-ARMv6ARMv7-A/RARMv8-A基本特点与概述NEONAdv SIMDKey feature ARMv7-A compatibilityTrustZoneincluding: Scalar FP(SP and DP)Adv SIMD(SP Float
36、)including: Scalar FP(SP and D Adv SIMI(SP+DP Flvi版该架构只在原型机ARM1出现过，从未用于商用版本。其基本性能包括基本的数据处理指令（无乘法） 字节、半字和字的Load/Store指令、转移指令，包括子程序调用及链接指令、软件中断指令、寻址空 64MB。现已废弃不用。该版架构在VI版的基础上增加了乘法和乘加指令、支持协处理器操作指令、快速中断模式 SWP/SWPB的最基本存储器与寄存器交换指令。寻址空间64MB。现已废弃不用。V2版该版对ARM体系结构作了较大的改动，把寻址空间增至32位（4GB）,增加了当前程序状态寄存器CPS 和程序状态保
37、存寄存器SPSR以便于异常处理。增加了中止和未定义2种处理器模式。ARM6就采用该 结构。指令集变化包括增加了MRS/MSR指令，以访问新增的CPSR/SPSR寄存器、增加了从异常处理 回的指令功能。V4版V4版结构是目前最广泛应用的ARM体系结构，对V3版架构进行了进一步扩充，有的还引进了 16位 Thumb指令集，使ARM使用更加灵活。ARM7、ARM9和StrongARM都采用了该版结构。其指令集 增加的功能包括符号化和非符号化半字及符号化字节的存/取指令、增加了 16位Thumb指令集、完善 软件中断SWI指令的功能、处理器系统模式引进特权方式时使用用户寄存器操作、把一些未使用的指 空
38、间捕捉为未定义指令。V5版在V4版基础上增加了一些新的指令。ARM10和XScale都采用该版架构。这些新增指令有带有链接和 换的转移BLX指令、计数前导零计数CLZ指令、BRK中断指令、增加了信号处理指令（V5TE版）、为 处理器增加更多可选择的指令。V6版ARM体系架构V6是2001年发布的。基本特点包括100%与以前的体系兼容、SIMD媒体扩展，使媒体 理速度快1.75倍、改进了的内存管理，使系统性能提高30%、改进了的混合端（Endian）与不对齐数据 持，使得小端系统支持大端数据（如TCP/IP）,许多RTOS是小端的、为实时系统改进了中断响应时 将最坏情况下的35周期改进到了 11
39、个周期。V7版ARM体系架构V7是2005年发布的。它使用了能够带来更高性能、功耗效率和代码密度的Thumb-2技一 它首次采用了强大的信号处理扩展集，对H.264和MP3等媒体编解码提供加速。ExamplesArchitecturev4/v4TArchitecturev5/v5EArchitecturev6Architecturev7v7-A (Appl e.g., CortARM 1136, 1176, 1156T-2ARM 926, 946, 966, Intel XScalev7-R (Rea e.g., Cort(v74 (Microcon e.g., CortARM 7TDMI,9
40、20T,IntelStrongARMARM流水线结构的发展ARM7预取 (Fetch)译码 (Decode)执行 (Execute)ARM9预取 (Fetch)译码 (Decode)执行 (Execute)访存 (Memory)写入 (Write)ARM10预取 (Fetch)发送 (Issue)译码 (Decode)执行 (Execute)访存(Memory)写入 (Write)ARM11预取 (Fetch)预取 (Fetch)发送 (Issue)译码 (Decode)转换 (Snny)执行 (Execute)访存 (Memory)写入 (Write二、STM32性能和结构STM32系列命名规则第1部分：产品系列名，固定为ST