课程概述

  生活中，嵌入式系统已经几乎无处不在：从电子体温计到大型医疗设备、从智能手机到无人驾驶汽车、从信息家电到仿真机器人、从智能家居到智慧城市……

  随着微电子技术与计算机技术的飞速发展，计算机与其他各专业技术不断地渗透整合，越来越多的微计算机系统嵌入到各类设备中，基于智能物联的泛在连接与泛在服务需求促使嵌入式微系统的设计及应用技术进入了全新的发展阶段。实际上，以集成电路和基础软件为代表的嵌入式微处理器系统设计技术已经成为业内的核心标志性技术，微处理器及嵌入式计算机系统/片上系统（SoC）设计技术也已成为通信、雷达、计算机、自动控制和微电子等研究应用领域的工程师应掌握的基本技术和必备技能。

   本课程是工科电工电子类重要的专业基础课程，其特点及优势在于：

  1. 加强了计算机组成原理和体系结构等基础理论（而不仅限于某种特定型号CPU的使用技术），有助于真正理解微处理器系统的行为，从而做到举一反三。

  2. 探讨了微处理器的原理、组成及结构等核心设计技术，从CPU芯片设计角度（而不仅仅是芯片使用角度）重点揭示了微处理器系统硬、软件之间的相互影响及综合设计方法。

  3. 选用ARM核作为系统设计核心，并引入了先进的ASIC/SoC设计技术，更贴近相关专业领域的产业和行业需求。     

  4. 各章均提供了“本章导学”，方便梳理各章的学习重点与课程知识脉络。

  5. 提供了大量习题库，方便把控学习效果。

   

证书要求

为积极响应国家低碳环保政策， 2021年秋季学期开始，中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书，仅提供电子版的认证证书服务，证书申请方式和流程不变。

 

电子版认证证书支持查询验证，可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询，或者访问 https://www.icourse163.org/verify，通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。

 

完成课程教学内容学习和考核，成绩达到课程考核标准的学生（每门课程的考核标准不同，详见课程内的评分标准），具备申请认证证书资格，可在证书申请开放期间（以申请页面显示的时间为准），完成在线付费申请。

 

认证证书申请注意事项：

1. 根据国家相关法律法规要求，认证证书申请时要求进行实名认证，请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。

2. 完成实名认证并支付后，系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。


预备知识

   建议先修课程：数字逻辑设计及应用，高级语言程序设计

授课大纲

第一章 计算机系统的结构组成与工作原理

1.0 本章导学

1.1 计算机系统的基本结构与组成

1.2 计算机系统的工作原理

1.3 微处理器体系结构的演进

1.4 计算机分类与性能评测

第一章测验

第一章作业

第二章 微处理器设计技术

2.0 本章导学

2.1 CISC与RISC体系结构

2.2 指令系统设计

2.3 指令流水线设计

第二章作业

第二章测验

第三章 总线技术与总线标准

3.0 本章导学

3.1 总线技术

3.2 常见的总线标准

第三章测验

第三章作业

第四章 存储器子系统

4.0 本章导学

4.1 存储层次结构

4.2 主存储器

4.3 主存储器设计

第四章测验

第五章 输入输出子系统

5.0 本章导学

5.1 I/O组织

5.2 常用I/O接口设计

5.3 接口传输方式对比

第五章测验

第五章作业

第六章 ARM嵌入式系统开发技术

6.0 本章导学

6.1 嵌入式系统硬件设计与开发

6.2 嵌入式系统软件设计

第六章测验

第六章作业

基于Zyqn SoC芯片的嵌入式系统开发技术实验

1 ARM基础编程仿真(Keil)

2 Soc环境平台搭建

3 IO驱动程序设计1-无操作系统的裸机环境

4 IO驱动程序设计2- Linux系统环境

5 其他实验参考资料

实践相关作业

参考资料

（一）教材

微处理器系统结构及嵌入式系统设计(第3版). 阎波，李广军等著. 电子工业出版社, 2020.8


（二）参考资料

1. 布鲁克希尔等．计算机科学概论(第12版)．刘艺等，译．北京：人民邮电出版社，2017．

2. 斯托林斯．计算机组成与体系结构：性能设计(第10版)．北京：机械工业出版社，2019．

3. 帕特森等．计算机组成与设计：硬件/软件接口(原书第5版·ARM版)．陈微，译．北京：机械工业出版社，2018．

4. 帕特森等．计算机组成与设计：硬件/软件接口(原书第5版·RISC-V版). 易江芳等，译．北京：机械工业出版社，2018．

5. 何宾．ARM Cortex-M0全可编程SoC原理及实现——面向处理器、协议、外设、编程和操作系统．北京：清华大学出版社，2017．

6. 杜春雷．ARM体系结构与编程(第2版)．北京：清华大学出版社，2015．

7. 弓雷等．ARM嵌入式Linux系统开发详解(第2版)．北京：清华大学出版社，2014．

8. 陆启帅等．Xilinx ZynqSoC与嵌入式Linux设计实战指南：兼容ARM Cortex-A9的设计方法．北京：清华大学出版社，2014．

9．数字系统设计(Verilog & VHDL，第2版，英文).  阎波等改编.  Enoch O.Hwang著. 

10. ARM926EJ-S Technical Reference Manual DDI0198D. ARM, January, 2004.

11. ARM Architecture Reference Manual．ARM Limited，2005．

12. https://www.arm.com

13. https://www.xilinx.com

14. https://www.e-element.com  微信公众号：依元素科技 

15. https://www.samsung.com