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《ARM體系結(jié)構(gòu)與編程》教學(xué)大綱

一、課程的性質(zhì)、目的與任務(wù)

《ARM體系結(jié)構(gòu)與編程》課程是計(jì)算機(jī)應(yīng)用、電子類等專業(yè)的一門(mén)實(shí)踐應(yīng)用較強(qiáng)的課程，是嵌入式課程體系中非常得要的一門(mén)基礎(chǔ)課程。該課程主要講述ARM處理器的體系結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)和開(kāi)發(fā)工具作了比較全面的介紹。其中包括ARM體系介紹、ARM程序設(shè)計(jì)模型、ARM匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、ARM C／C++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、ARM連接器的使用、ARM集成開(kāi)發(fā)環(huán)境CodeWarrior IDE的介紹及高性能的調(diào)試工具ADX的使用。并在此基礎(chǔ)之上介紹一些典型的基于ARM體系的嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的基本技術(shù)。通過(guò)本實(shí)驗(yàn)課程，應(yīng)達(dá)到以下幾個(gè)教學(xué)目的:

（1）能夠理解ARM處理器的內(nèi)部功能和特點(diǎn),包括ARM處理器支持的數(shù)據(jù)內(nèi)型、支持的存儲(chǔ)格式、內(nèi)核工作模式和存儲(chǔ)系統(tǒng)等；

（2）能夠理程ARM程序狀態(tài)寄存器和寄存器組織；

（3）能熟練掌握各類常用指令的功能，理解各種不同的尋址方式；

（4）能夠掌握使用ARM編程方法編寫(xiě)ARM匯編程序和ARM/C混編程序等；

（5）能夠掌握一種ARM集成工發(fā)環(huán)境的工具軟件的使用；

（6）能夠掌握一種嵌入式ARM處理器（如ARM920T）的結(jié)構(gòu)組成，常用接口的工作原理，并在此基礎(chǔ)上編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)程序。

二、課程教學(xué)基本內(nèi)容與要求

第一章 嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)

（一）教學(xué)內(nèi)容

1.1 嵌入式系統(tǒng)概述

1.2 嵌入式系統(tǒng)的組成

1.3 嵌入式操作系統(tǒng)舉例

1.4 嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)概述

（二）基本要求

教學(xué)目的：理解嵌入式系統(tǒng)的基本概念,了解嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展、特點(diǎn)、組成和開(kāi)發(fā)。

教學(xué)重點(diǎn)：嵌入式系統(tǒng)的概述，嵌入式系統(tǒng)的組成和開(kāi)發(fā)。

教學(xué)難點(diǎn)：嵌入式系統(tǒng)的軟硬件組成。

第二章 arm技術(shù)概述

（一）教學(xué)內(nèi)容

2.1 arm體系結(jié)構(gòu)的技術(shù)特征及發(fā)展

2.2 arm微處理器簡(jiǎn)介

2.3 arm微處理器結(jié)構(gòu)

2.4 arm微處理器的應(yīng)用選型

2.5 arm920t內(nèi)部功能及特點(diǎn)

2.6 數(shù)據(jù)類型

2.7 arm920t內(nèi)核工作模式

2.8 arm920t存儲(chǔ)系統(tǒng)

2.9 流水線

2.10 寄存器組織

2.11 程序狀態(tài)寄存器

2.12 samsung s3c2410x處理器介紹

（二）基本要求

教學(xué)目的：了解ARM體系結(jié)構(gòu)的技術(shù)特征及發(fā)展,掌握ARM處理器的特點(diǎn)、支持的數(shù)據(jù)內(nèi)型、存儲(chǔ)格式、流水線及工作模式，掌握ARM處理器在不同模式下的寄存器組和程序狀態(tài)寄存器中合位的作用。

教學(xué)重點(diǎn)：ARM處理器的特點(diǎn)、數(shù)據(jù)內(nèi)型、存儲(chǔ)格式、流水線、工作模和寄存器組。

教學(xué)難點(diǎn)：程序狀態(tài)寄存器每位的作用和不同模式下能使用的寄存器組。

第三章 arm的指令系統(tǒng)

（一）教學(xué)內(nèi)容

3.1 arm指令的尋址方式

3.2 arm指令集

（二）基本要求

教學(xué)目的：理解ARM指令系統(tǒng)和Tumber指令系統(tǒng)的區(qū)別，掌握ARM指令系統(tǒng)中各指令的功能和使用，掌握理解ARM指令系統(tǒng)支持的各種尋址方式。

教學(xué)重點(diǎn)：解ARM指令系統(tǒng)不同類型指令的使用，支持的各種尋址方式。

教學(xué)難點(diǎn)：ARM指令系統(tǒng)中各指令的功能及使用。

第四章 arm匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)

（一）教學(xué)內(nèi)容

4.1 arm匯編器支持的偽操作

4.2 arm匯編器支持的偽指令

4.3 arm匯編語(yǔ)言的語(yǔ)句格式

4.4 arm匯編語(yǔ)言的程序結(jié)構(gòu)

4.5 匯編語(yǔ)言與c語(yǔ)言的混合編程

（二）基本要求

教學(xué)目的：學(xué)習(xí)掌握能使用ARM匯編語(yǔ)言語(yǔ)法和指令編寫(xiě)規(guī)范的匯編程序，掌握ARM/C混編方法。

教學(xué)重點(diǎn)：arm匯編語(yǔ)言的語(yǔ)句格式，arm匯編器支持的偽操作、過(guò)程調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)aapcs、匯編語(yǔ)言與c語(yǔ)言的混合編程。

教學(xué)難點(diǎn)：匯編語(yǔ)言與c語(yǔ)言的混合編程、過(guò)程調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)aapcs。

第五章 realview mdk環(huán)境介紹

（一）教學(xué)內(nèi)容

5.1 realview mdk環(huán)境介紹

5.2 ulink2仿真器簡(jiǎn)介

5.3 realview mdk的使用

（二）基本要求

教學(xué)目的：學(xué)習(xí)掌握realview mdk的使用。

教學(xué)重點(diǎn)：工程基本配置、工程的編譯鏈接和工程的調(diào)試。

教學(xué)難點(diǎn)：工程基本配置、工程的調(diào)試。

第六章 gpio編程

（一）教學(xué)內(nèi)容

6.1 gpio功能介紹

6.2 s3c2410x芯片的gpio控制器詳解

6.3 s3c2410x gpio的應(yīng)用

（二）基本要求

教學(xué)目的：掌握s3c2410x芯片的gpio控制器，掌握通過(guò)gpio引腳相關(guān)寄存器的配置編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)程序。

教學(xué)重點(diǎn)：gpio常用寄存器分類、i/o口常用寄存器詳解和gpio的應(yīng)用。

教學(xué)難點(diǎn)：i/o口常用寄存器詳解和寄存器設(shè)置。

第七章 arm異常中斷處理及編程

（一）教學(xué)內(nèi)容

7.1 arm異常中斷處理概述

7.2 arm體系異常種類

7.3 arm異常的優(yōu)先級(jí)

7.4 arm處理器模式和異常

7.5 arm異常響應(yīng)和處理程序返回

7.6 arm應(yīng)用系統(tǒng)中異常中斷處理程序的安裝

7.7 arm的swi異常中斷處理程序設(shè)計(jì)

7.8 fiq和irq異常中斷程序設(shè)計(jì)

7.9 基于arm9芯片s3c2410x異常中斷程序設(shè)計(jì)

（二）基本要求

教學(xué)目的：掌握arm異常中斷處理概述，arm處理器異常模式和異常，理解s3c2410x中斷機(jī)制；掌握通過(guò)相關(guān)寄存器的配置編寫(xiě)中繼方式的驅(qū)動(dòng)程序。

教學(xué)重點(diǎn)：arm處理器異常模式和異常、s3c2410x中斷機(jī)制分析、fiq和irq異常中斷程序設(shè)計(jì)。

教學(xué)難點(diǎn)：fiq和irq異常中斷程序設(shè)計(jì)、使用匯編語(yǔ)言安裝異常處理程序、從異常處理程序中返回。

第八章 串行通信接口

（一）教學(xué)內(nèi)容

8.1 串行通信

8.2 s3c2410x異步串行通信

8.3 接口電路與程序設(shè)計(jì)

（二）基本要求

教學(xué)目的：了解串口通信概述，理解s3c2410x串口控制器接口路、通信控制原理和相關(guān)寄存器；能掌握通過(guò)相關(guān)寄存器的配置編寫(xiě)串口驅(qū)動(dòng)程序。

教學(xué)重點(diǎn)：異步串行異通信控制原理、步串行方式的數(shù)據(jù)格式、串口控制器寄存器、接口電路與程序設(shè)計(jì)。

教學(xué)難點(diǎn)：s3c2410x串行異通信控制原理、相關(guān)寄存器與程序設(shè)計(jì)。

第十章 pwm定時(shí)器

（一）教學(xué)內(nèi)容

10.1 s3c2410x pwm定時(shí)器

10.2 s3c2410x看門(mén)狗定時(shí)器

（二）基本要求

教學(xué)目的：了解s3c2410x pwm定時(shí)器概述，理解定時(shí)器工作原理和相關(guān)寄存器，能掌握通過(guò)相關(guān)寄存器的配置編寫(xiě)定時(shí)器驅(qū)動(dòng)程序。

教學(xué)重點(diǎn)：s3c2410x定時(shí)器工作原理、相關(guān)寄存器和驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)方法。

教學(xué)難點(diǎn)：s3c2410x定時(shí)器工作原理。

第十一章 a/d轉(zhuǎn)換器

（一）教學(xué)內(nèi)容

11.1 a/d轉(zhuǎn)換器原理

11.2 s3c2410x a/d轉(zhuǎn)換器

11.3 a/d轉(zhuǎn)換器應(yīng)用舉例

（二）基本要求

教學(xué)目的：了解s3c2410xa/d轉(zhuǎn)換器概述，理解s3c2410xa/d轉(zhuǎn)換器電路連接、工作原理和相關(guān)寄存器，能掌握通過(guò)相關(guān)寄存器的配置編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)程序。

教學(xué)重點(diǎn)：s3c2410xa/d轉(zhuǎn)換器工作原理、相關(guān)寄存器和驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)方法。

教學(xué)難點(diǎn)：s3c2410xa/d轉(zhuǎn)換器工作原理。

第十二章 lcd接口設(shè)計(jì)

（一）教學(xué)內(nèi)容

12.1 lcd控制器

12.2 接口電路與程序設(shè)計(jì)

（二）基本要求

教學(xué)目的：了解lcd控制器概述，理解s3c2410x lcd控制器電路連接、工作原理和相關(guān)寄存器，能掌握通過(guò)相關(guān)寄存器的配置編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)程序。

教學(xué)重點(diǎn)：s3c2410x lcd控制器工作原理、相關(guān)寄存器和驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)方法。

教學(xué)難點(diǎn)：s3c2410x lcd控制器工作原理。

第十三章 溫度監(jiān)測(cè)儀開(kāi)發(fā)實(shí)例

（一）教學(xué)內(nèi)容

13.1項(xiàng)目功能描述

13.2系統(tǒng)組成

13.3接口電路圖設(shè)計(jì)

13.4程序設(shè)計(jì)

13.5運(yùn)行結(jié)果

（二）基本要求

教學(xué)目的：對(duì)前面學(xué)習(xí)的接口技術(shù)的一個(gè)綜合應(yīng)用，掌握嵌入式驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)方法。

教學(xué)重點(diǎn)：接口電路圖設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)。

教學(xué)難點(diǎn)：接口電路圖設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)。

三、課程各章節(jié)學(xué)時(shí)分配

四、本課程課外學(xué)習(xí)與修學(xué)指導(dǎo)

《ARM體系結(jié)構(gòu)與編程》課程是計(jì)算機(jī)應(yīng)用、電子類等專業(yè)的一門(mén)實(shí)踐應(yīng)用較強(qiáng)的課程，運(yùn)用到操作系統(tǒng)原理、C編程基礎(chǔ)和計(jì)算機(jī)組成原理和電子技術(shù)基礎(chǔ)等軟硬件課程的內(nèi)容，所以要多參考相關(guān)書(shū)籍，在有限的實(shí)驗(yàn)課時(shí)以外，結(jié)合開(kāi)發(fā)板的技術(shù)說(shuō)明文檔和工作圖理圖，多實(shí)踐練習(xí)操作開(kāi)發(fā)板,編程實(shí)現(xiàn)常用接口的驅(qū)動(dòng)程序。

五、本課程考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

考核方式：閉卷考試

成績(jī)?cè)u(píng)定方法：本課程的考核是平時(shí)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)和期終考試成績(jī)相結(jié)合。具體比例為：上課出勤、作業(yè)占20%，實(shí)驗(yàn)占20%，期末考試成績(jī)占60%。

其中期未考試總分100分，基礎(chǔ)題占50%，中等難度題占40%，較難題占10%?？荚囶}型主要有：選擇題、填空題、判斷題、簡(jiǎn)答題、分析設(shè)計(jì)題等。

六、教材及參考書(shū)

1、教材：《ARM嵌入式體系結(jié)構(gòu)與接口技術(shù)》,劉洪濤,人發(fā)郵電版社,2009年8月

2、主要參考書(shū)：

[1]杜春雷主編，ARM體系結(jié)構(gòu)與編程.北京:清華大學(xué)出版社.2003

[2]田澤主編,ARM9嵌入式開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐.北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2006

[3] Michael Barr主編,于志宏譯，C/C++嵌入式系統(tǒng)編程,北京:清華大學(xué)出版社,2001

大綱撰寫(xiě)人：劉澤平

大綱審閱人： 劉偉群

教學(xué)副主任： 易葉青

編寫(xiě)日期：2012.6