2024年4月16日发(作者：)

《嵌入式系统原理》教学大纲

课程英文名

学分

课程类别

适用专业

Principle of Embedded System

3 总学时 48

限选

理论学时

课程代码

32

03M0193

实验/实践学时 16

专业课 课程性质 先修课程 计算机组成原理、计算机操作系统

开课学院 信息工程学院 计算机科学与技术

一、课程地位与课程目标

（一）课程地位

本课程是计算机科学与技术专业的学科基础课，是计算机软、硬件密切结合的课程。本课程

需要培养学生理解有关嵌入式系统硬件、软件结构及其基本原理、嵌入式系统的应用和设计方法，

以及嵌入式系统的领域相关行业的国际状况和最新动态。通过该课程专业知识的学习可以培养学

生初步掌握嵌入式系统开发过程和常用方法。为后续的毕业设计和从事嵌入式系统的设计、开发、

维护工作奠定基础。

（二）课程目标

课程目标

1.了解嵌入式系统的定义和组成、嵌入式系统的硬件和

软件特征、嵌入式系统的应用领域、嵌入式系统的发展

趋势。掌握嵌入式系统的硬件构成、了解ARM微处理器，3

掌握嵌入式系统的设计流程与方法，具备嵌入式系统设

计的能力。

2.了解嵌入式操作系统主要特点，掌握嵌入式软件开发

环境，解嵌入式操作系统的裁剪和系统调用。掌握嵌入

式系统的调试方法。

3.了解嵌入式系统进程间通信、串口通信、网络通信的

相关原理，具备嵌入式系统进程间通信、串口通信、网

络通信的编程开发能力。

4

4

记忆

理解

应用

记忆

理解

应用

毕业要求 目标分类

记忆

分析

评价

二、课程目标达成的途径与方法

课程目标

课程目标1

教学环节

讲授第1、2章及作业

对应内容

1.嵌入式系统基础

2.嵌入式系统硬件体系结构

讲授第3、4、5章及作业 3.嵌入式Linux操作系统

课程目标2

实验1、2、3、4 4.嵌入式Linux程序开发基础

5.嵌入式系统开发环境的建立

1

课程目标3

讲授第6、7章及作业

实验5、6、7、8

6.文件处理与进程控制

7.嵌入式Linux网络应用开发

三、课程目标与相关毕业要求的对应关系

课程目标

课程目标1

课程目标2

课程目标3

课程目标对毕业要求的支撑程度（H、M、L）

毕业要求3 毕业要求4

M

H

H

四、课程主要内容与基本要求

1.嵌入式系统基础

了解嵌入式系统的基本概念和组成，了解常见的嵌入式操作系统；了解)嵌入式系统的开发

过程；通过实例学习嵌入式系统的应用方案。

通过本部分内容的学习，要求学生对嵌入式系统及其应用所了解，为后续章节奠定基础。

2.嵌入式系统硬件体系结构

理解嵌入式硬件相关基础知识，掌握嵌入式系统硬件平台；掌握ARM微处理器结构体系结

构。

通过本部分内容的学习，要求学生对嵌入式系统硬件平台及结构所了解。

3.嵌入式Linux操作系统

掌握Linux文件系统的原理；熟悉Linux常用操作命令；掌握Linux的文本编辑器的使用，

了解 Linux启动过程。

通过本部分内容的学习，要求学生能掌握Linux文件系统的结构、常用命令及文本编辑器的

使用。

4.嵌入式Linux程序开发基础

熟悉Linux操作系统，熟悉gcc编译器的使用；掌握make命令和Makefile工程管理；简单

了解嵌入式Linux汇编语言程序设计；熟练掌握Linux Shell编程；了解位运算在嵌入式开发中

的作用。

通过本部分内容的学习，要求学生熟悉嵌入式Linux编译器gcc的用法，掌握Makefile文件

的编写和Linux Shell编程方法。

5.嵌入式系统开发环境的建立

理解交叉编译的概念，掌握宿主机开发环境的建立；掌握超级终端minicom的使用；掌握建

立数据共享服务的方法；了解嵌入式系统开发板的烧写方法。

通过本部分内容的学习，要求学生能建立嵌入式系统开发环境。要求学生掌握宿主机开发环

境的建立、超级终端minicom的使用；掌握建立数据共享服务及嵌入式系统开发板的烧写方法。

2

6.嵌入式Linux文件处理与进程控制

理解嵌入式Linux中文件的抽象概念，掌握嵌入式系统的文件处理；理解进程，掌握进程控

制方法；掌握进程间通信方法；掌握嵌入式Linux串口通信技术。

通过本部分内容的学习，要求学生对嵌入式系统文件处理函数有所了解。掌握进程及进程间

通信的方法和串口驱动程序的编写。

7.嵌入式系统网络应用开发

理解网络编程的基础知识；掌握Socket网络编程；了解嵌入式系统的Web服务器程序设计。

通过本部分内容的学习，要求学生对嵌入式系统Linux网络应用有所了解。掌握嵌入式Linux

下Socket网络编程通信的方法。

五、课程学时安排

章节

号

1

2

3

4

5

6

7

教学内容

嵌入式系统基础

嵌入式系统硬件体系结构

嵌入式Linux操作系统

嵌入式Linux程序开发基础

嵌入式系统开发环境的建立

嵌入式Linux文件处理与进

程控制

嵌入式系统网络应用开发

学时数

2

2

4

4+4

6+4

8+6

6+2

学生任务

第一章习题1,2

第二章习题1,3,4

第三章习题1,2,3

第四章习题2,3,4

第五章习题1,3,5

第六章习题2,3,5,6

第七章习题1

对应课程目标

课程目标1

课程目标1

课程目标2

课程目标2

课程目标2

课程目标3

课程目标3

六、实践环节及基本要求

序

号

实验项目名称 学时 基本要求

熟悉嵌入式开发板的硬

学生任务

正确启动开发

板，使用串口和

网络进行开发板

的调试

正确编制Shell

脚本程序，输入

命令并得到结果

实验性质

实验

类别

1

熟悉嵌入式系统的开发环境 2

件和软件系统，使用串口

和网络进行开发板的调

试

验证性 必做

2

嵌入式Linux Shell编程 2

学会使用嵌入式Linux

Shell编程进行脚本编程

验证性 必做

3

简单程序的编译、链接和调

试

学会使用交叉编译器进

2 行编译，学会使用make

命令和编写Makefile

正确编写

验证性 必做

Makefile文件，

编译运行得到正

确结果

3

4

嵌入式Linux的NFS 2

学会使用嵌入式Linux的

NFS文件系统

正确挂载NFS文

件系统

验证性 必做

5

嵌入式Linux的管道 2

学会使用管道方式实现

方式进行进程间通信

正确编写程序，

实现管道方式进

程间通信

验证性 必做

学会使用共享内存方式正确编写程序，

实现共享内存方

式进程间通信

验证性 必做

6

嵌入式Linux的共享内存 2 实现方式进行进程间通

信

7

嵌入式系统的串口通信 2

学会编写程序进行嵌入

式系统的串口通信

学会编写程序进行嵌入

正确进行串口收

发

验证性 必做

8

嵌入式系统的网络通信 2 式系统的Socket网络通

信

正确完成简单网

络收发功能

综合性 必做

注：1.实验性质指演示性、验证性、设计性、综合性等；2.实验类别指必做、选做等。

七、考核方式、成绩评定

考核内容

过程考核

实验考核

期末考核

考核类别

考核方式

含到课率、平时作业等

操作及实验报告

开卷

考查

评定标准（依据）

点名记录

作业批改成绩

操作成绩

报告批改成绩

卷面成绩

占总成绩比例

15%

25%

60%

成绩登记方式 百分制

八、课程目标达成度评价方法

课程目标 教学环节

讲授

课程目标1

成绩评定

作业A

10

期末考试B

10

目标达成度1=（A

1

+B

1

）/（A

10

+B

10

）

讲授

课程目标2

作业A

20

期末考试B

20

4

实验1、2、3、4 实验成绩C

30

目标达成度2=（A

2

+B

2

+C

2

）/（A

20

+B

20

+C

20

）

讲授

课程目标3

实验5、6、7、8

作业A

30

期末考试B

30

实验成绩C

30

目标达成度3=（A

3

+B

3

+C

3

）/（A

30

+B

30

+C

30

）

九、推荐教材与主要参考书

（一）推荐教材：

（1）张思民编著：《嵌入式系统设计与应用》，清华大学出版社 2016年

（二）主要参考书：

（1）潘巨龙等编著：《ARM9嵌入式Linux系统构建与应用》，北京航空航天大学出版社，

2006年8月。

（2）潘巨龙等编著《嵌入式系统原理与应用》（中国计量学院内部教材）2007年

（3）杜春雷：《ARM体系结构与编程》，清华大学出版社，2003。

（4）Craig Hollabaugh：《嵌入式Linux——硬件、软件与接口》，电子工业出版社出版，2003。

5