高綱1450

江蘇省高等教育自學考試大綱

29945  嵌入式軟件技術(shù)概論

南京航空航天大學編

江蘇省高等教育自學考試委員會辦公室

一、課程性質(zhì)及其設(shè)置目的與要求

（一）課程性質(zhì)和特點

《嵌入式軟件技術(shù)概論》是高等教育自學考試計算機網(wǎng)絡(luò)專業(yè)（獨立本科段）考試計劃規(guī)定必考的一門專業(yè)課。通過本課程的學習，不僅使學生了解嵌入式計算機系統(tǒng)的基本概念和組織構(gòu)成，并以ARM Cortex-M0+系列微處理器為基礎(chǔ)掌握嵌入式計算機系統(tǒng)軟件的開發(fā)方法，重點培養(yǎng)學生嵌入式計算機系統(tǒng)的軟件開發(fā)能力。

（二）本課程的基本要求

本課程共分為14章。在對嵌入式計算機的學科基礎(chǔ)、研究和應用領(lǐng)域以及ARM Cortex-M0+微處理器和KL25子系列微控制器進行簡要介紹的基礎(chǔ)上，重點闡述了如何基于KL25子系列微控制器開發(fā)一個相對完整的嵌入式系統(tǒng)的具體過程，以及嵌入式系統(tǒng)中所包含的基本接口及模塊的編程方法，包括串行通信、中斷、定時器、GPIO、FLASH、ADC、DAC、CMP、SPI、I2C、TSI、USB2.0、系統(tǒng)時鐘及其它接口與模塊。通過對本書的學習，要求應考者對嵌入式計算機系統(tǒng)有一個全面和正確的了解。具體應達到以下要求：

1.了解嵌入式計算機系統(tǒng)的基本概念、發(fā)展過程、現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，嵌入式計算機系統(tǒng)的應用范疇，嵌入式計算機系統(tǒng)與通用計算機系統(tǒng)的區(qū)別與聯(lián)系；

2.理解并掌握嵌入式計算機系統(tǒng)的基本構(gòu)成和基本原理；

3.掌握基于KL25子系列微控制器的嵌入式計算機軟件系統(tǒng)開發(fā)的方法以及對嵌入式計算機系統(tǒng)各基本接口及模塊的開發(fā)編程方法。

（三）本課程與相關(guān)課程的聯(lián)系

嵌入式軟件技術(shù)概論是一門綜合性和應用性都比較強的課程，其內(nèi)容涉及計算機相關(guān)專業(yè)的大部分專業(yè)課程，學習者需要具有一定的數(shù)字電路及編程基礎(chǔ)，也要對計算機的一般組成有所了解。因此，本課程的前修課程應至少包含《數(shù)字電路》、《程序設(shè)計語言》（以C語言為主）以及《計算機組成原理》，這些課程可以幫助學生很好的理解嵌入式計算機系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)及盡快掌握嵌入式計算機系統(tǒng)的軟件編程方法。

二、課程內(nèi)容與考核目標

第1章  概述

（一）課程內(nèi)容

本章簡要而全面地介紹了嵌入式計算機系統(tǒng)的定義、由來及特點，以及其知識體系和相關(guān)術(shù)語，總結(jié)并收攏C語言基礎(chǔ)知識，為后續(xù)學習打下基礎(chǔ)。

（二）學習要求

了解和掌握嵌入式計算機系統(tǒng)的定義、由來及特點，以及其知識體系和相關(guān)術(shù)語；總結(jié)和復習C語言基礎(chǔ)知識。

（三）考核知識點和考核要求

1.領(lǐng)會：嵌入式計算機系統(tǒng)的知識體系及相關(guān)術(shù)語；

2.掌握：嵌入式計算機系統(tǒng)的定義及特點。

第2章  ARM Cortex-M0+處理器

（一）課程內(nèi)容

本章簡要概述了ARM Cortex處理器，重點介紹ARM 及ARM Cortex-M0+處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點及匯編指令。

（二）學習要求

通過本章的學習，要求了解ARM Cortex處理器的-A、-A50、-M及-R系列各自的特點和應用范圍；了解和掌握ARM Cortex-M0+處理器的特點、內(nèi)核結(jié)構(gòu)、存儲器映像、內(nèi)部寄存器、尋址方式及指令系統(tǒng)；能讀懂ARM Cortex-M0+匯編代碼。

（三）考核知識點和考核要求

1.領(lǐng)會：ARM Cortex處理器的-A、-A50、-M及-R系列各自的特點和應用范圍；ARM、ARM Cortex-M0+處理器的特點及內(nèi)核結(jié)構(gòu)。

2.掌握：ARM Cortex-M0+處理器的存儲器映像、內(nèi)部寄存器、尋址方式及指令系統(tǒng)。

3.熟練掌握：讀懂ARM Cortex-M0+匯編代碼并能給出一段匯編代碼的運行結(jié)果。

第3章  KL25簡介與硬件最小系統(tǒng)

（本章3.6節(jié)內(nèi)容不做考核要求）

（一）課程內(nèi)容

本章介紹了Kinetis系列MCU的各子系列特性及應用領(lǐng)域，并通過對Kinetis L系列MCU進行分析，闡述了Kinetis系列MCU的基本知識、實現(xiàn)構(gòu)架。重點介紹了KL25 MCU的存儲映像、引腳功能和硬件最小系統(tǒng)。

（二）學習要求

了解Kinetis系列MCU的各子系列特性、應用領(lǐng)域、基本知識及實現(xiàn)構(gòu)架；了解KL25 MCU的引腳功能和硬件最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；掌握硬件最小系統(tǒng)概念及KL25 MCU的存儲映像。

（三）考核知識點和考核要求

1.領(lǐng)會：Kinetis系列MCU的各子系列特性、應用領(lǐng)域、基本知識及實現(xiàn)構(gòu)架；了解KL25 MCU的引腳功能和硬件最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

2.掌握：最小系統(tǒng)概念及KL25 MCU的存儲映像。

第4章  第一個樣例程序及工程組織

（本章4.4.2~4.6節(jié)內(nèi)容不做考核要求）

（一）課程內(nèi)容

本章給出通用I/O基本概念和連接方法，簡要給出KL25 MCU的端口控制模塊與GPIO模塊的編程結(jié)構(gòu)；闡述了給直接映像寄存器地址賦值的方法，點亮一盞小燈的編程步驟；闡述制作構(gòu)件的必要性及基本方法并給出第一個構(gòu)件化編程框架、GPIO構(gòu)件、Light構(gòu)建編程實例。

（二）學習要求

了解通用I/O基本概念和連接方法；了解KL25 MCU的端口控制模塊與GPIO模塊的編程結(jié)構(gòu)；掌握給直接映像寄存器地址賦值的方法及點亮一盞小燈的編程步驟；了解制作構(gòu)件的必要性及基本方法。

（三）考核知識點和考核要求

1.領(lǐng)會：通用I/O基本概念和連接方法；KL25 MCU的端口控制模塊與GPIO模塊的編程結(jié)構(gòu)；制作構(gòu)件的必要性及基本方法。

2.掌握：給直接映像寄存器地址賦值的方法及點亮一盞小燈的編程步驟。

第5章  構(gòu)件化開發(fā)方法與底層驅(qū)動構(gòu)建封裝規(guī)范

（一）課程內(nèi)容

本章分析了嵌入式構(gòu)件化的必要性并給出了構(gòu)件化的定義；詳細給出了KL25系統(tǒng)的硬件構(gòu)件化設(shè)計的規(guī)則及注意要點；闡述了基于硬件構(gòu)件的嵌入式底層軟件構(gòu)件的編程方法及編程框架；闡述軟硬件構(gòu)件的重用和移植方法；給出了底層驅(qū)動構(gòu)件封裝規(guī)范并詳細分析了公共要素文件編寫技巧。

（二）學習要求

通過本章的學習，了解嵌入式構(gòu)件化的必要性并掌握其定義；了解和掌握KL25系統(tǒng)的硬件構(gòu)件化設(shè)計的規(guī)則及注意要點；了解和掌握基于硬件構(gòu)件的嵌入式底層軟件構(gòu)件的編程方法及編程框架；了解軟硬件構(gòu)件的重用和移植方法；了解底層驅(qū)動構(gòu)件封裝規(guī)范及公共要素文件編寫技巧。

（三）考核知識點和考核要求

1.領(lǐng)會：嵌入式構(gòu)件化的必要性；KL25系統(tǒng)的硬件構(gòu)件化設(shè)計的規(guī)則及注意要點；基于硬件構(gòu)件的嵌入式底層軟件構(gòu)件的編程方法及編程框架；軟硬件構(gòu)件的重用和移植方法；底層驅(qū)動構(gòu)建封裝規(guī)范及公共要素文件編寫技巧。

2.掌握：嵌入式構(gòu)件化的定義；重用概念；移植概念。

第6章  串行通信模塊及第一個中斷程序結(jié)構(gòu)

（一）課程內(nèi)容

本章主要闡述了串口相關(guān)的基礎(chǔ)知識及KL25 MCU的串口模塊功能概要并介紹了串口模塊驅(qū)動構(gòu)件編程時涉及的寄存器；設(shè)計并封裝了串行通訊的驅(qū)動構(gòu)件；分析了KL25 MCU的中斷機制并給出了中斷的編程步驟和實例。

（二）學習要求

通過本章的學習，了解串口相關(guān)的基礎(chǔ)知識及KL25 MCU的串口模塊功能并掌握串口模塊驅(qū)動構(gòu)件編程時涉及的寄存器；了解串行通訊驅(qū)動構(gòu)件的設(shè)計和封裝方法；了解KL25 MCU的中斷機制并掌握中斷編程方法及編程時涉及的寄存器。

（三）考核知識點和考核要求

1.領(lǐng)會：串口相關(guān)的基礎(chǔ)知識及KL25 MCU的串口模塊功能；串行通訊驅(qū)動構(gòu)件的設(shè)計和封裝方法；KL25 MCU的中斷機制。

2.掌握：串口模塊驅(qū)動構(gòu)件編程方法及編程時涉及的寄存器；中斷編程方法及編程時涉及的寄存器。

第7章  定時器相關(guān)模塊

（一）課程內(nèi)容

本章講述了計數(shù)器/定時器的一般工作原理，主要介紹了KL25 MCU的內(nèi)核定時器和定時器接口模塊的基本功能和基本編程方法。

（二）學習要求

通過本章的學習，了解計數(shù)器/定時器的一般工作原理；了解內(nèi)核時鐘的功能并掌握內(nèi)核時鐘的相關(guān)寄存器及設(shè)置方法；了解定時器/PWM模塊的功能、對應外部引腳并掌握該模塊相關(guān)的寄存器及編程設(shè)置方法；了解周期中斷定時器（PIT）的功能并掌握該模塊相關(guān)的寄存器及編程設(shè)置方法；了解低功耗定時器（PTMR）的功能、對應外部引腳并掌握該模塊相關(guān)的寄存器及編程設(shè)置方法；了解實時時鐘模塊（PTC）的功能、對應外部引腳并掌握該模塊相關(guān)的寄存器及編程設(shè)置方法。

（三）考核知識點和考核要求

1.領(lǐng)會：計數(shù)器/定時器的一般工作原理；內(nèi)核時鐘的工作原理及驅(qū)動構(gòu)件封裝；定時器/PWM模塊的工作原理及驅(qū)動構(gòu)件封裝；周期中斷定時器（PIT）的工作原理及驅(qū)動構(gòu)件封裝；低功耗定時器（PTMR）的工作原理及驅(qū)動構(gòu)件封裝；實時時鐘模塊（PTC）的工作原理及驅(qū)動構(gòu)件封裝。

2.掌握：各計數(shù)器/定時器模塊的功能、相關(guān)寄存器及編程設(shè)置方法及驅(qū)動構(gòu)件結(jié)構(gòu)。

第8章  GPIO應用——鍵盤、LED與LCD

（一）課程內(nèi)容

本章講述了KL25 MCU GPIO模塊的一般工作原理，主要介紹了鍵盤、LED與LCD等GPIO模塊典型應用的構(gòu)件化設(shè)計編程方法及上述構(gòu)件的綜合應用范例。

（二）學習要求

通過本章的學習，了解和掌握GPIO接口模塊的一般工作原理；了解和掌握鍵盤掃描基本原理和編程方法；了解和掌握LED掃描基本原理和編程方法；了解和掌握字符型LCD的基本原理和編程方法。

（三）考核知識點和考核要求

1.領(lǐng)會：鍵盤掃描基本原理； LED掃描基本原理；字符型LCD的基本原理。

2.掌握：鍵盤驅(qū)動構(gòu)件結(jié)構(gòu)；LED驅(qū)動構(gòu)件結(jié)構(gòu)；LCD驅(qū)動構(gòu)件結(jié)構(gòu)。

第9章  Flash在線編程

（本章內(nèi)容不做考核要求）

第10章  ADC、DAC與CMP模塊

（本章內(nèi)容不做考核要求）

第11章  SPI、I2C與TSI模塊

（本章內(nèi)容不做考核要求）

第12章  USB2.0編程

（本章內(nèi)容不做考核要求）

第13章  系統(tǒng)時鐘與其他功能模塊

（本章內(nèi)容不做考核要求）

第14章  進一步學習指導

（本章內(nèi)容不做考核要求）

三、有關(guān)說明和實施要求

（一）關(guān)于“課程內(nèi)容與考核目標”中有關(guān)提法的說明

在大綱的考核要求中，提出了“領(lǐng)會”、“掌握”、“熟練掌握”等三個能力層次的要求，它們的含義是：

1.領(lǐng)會：要求應考者能夠記憶規(guī)定的有關(guān)知識點的主要內(nèi)容，并能夠領(lǐng)會和理解規(guī)定的有關(guān)知識點的內(nèi)涵與外延，熟悉其內(nèi)容要點和它們之間的區(qū)別與聯(lián)系，并能根據(jù)考核的不同要求，做出正確的解釋、說明和闡述。

2.掌握：要求應考者掌握有關(guān)的知識點，正確理解和記憶相關(guān)內(nèi)容的原理、方法步驟等。

3.重點掌握：要求應考者必須掌握的課程中的核心內(nèi)容和重要知識點。

（二）自學教材

本課程使用教材為：《嵌入式技術(shù)基礎(chǔ)與實踐（第三版）》，王宜懷、朱仕浪、郭蕓著，清華大學出版社，2013年版。

（三）自學方法的指導

本課程作為一門的專業(yè)課程，綜合性強、內(nèi)容多、難度大，應考者在自學過程中應該注意以下幾點：

1.學習前，應仔細閱讀課程大綱的第一部分，了解課程的性質(zhì)、地位和任務(wù)，熟悉課程的基本要求以及本課程與有關(guān)課程的聯(lián)系，使以后的學習緊緊圍繞課程的基本要求。

2.在閱讀某一章教材內(nèi)容前，應先認真閱讀大綱中該章的考核知識點、自學要求和考核要求，注意對各知識點的能力層次要求，以便在閱讀教材時做到心中有數(shù)。

3.閱讀教材時，應根據(jù)大綱要求，要逐段細讀，逐句推敲，集中精力，吃透每個知識點。對基本概念必須深刻理解，基本原理必須牢固掌握，在閱讀中遇到個別細節(jié)問題不清楚，在不影響繼續(xù)學習的前提下，可暫時擱置。

4.學完教材的每一章節(jié)內(nèi)容后，應認真完成教材中的習題和思考題，這一過程可有效地幫助自學者理解、消化和鞏固所學的知識，增加分析問題、解決問題的能力。

（四）對社會助學的要求

1.應熟知考試大綱對課程所提出的總的要求和各章的知識點。

2.應掌握各知識點要求達到的層次，并深刻理解各知識點的考核要求。

3.對應考者進行輔導時，應以指定的教材為基礎(chǔ)，以考試大綱為依據(jù)，不要隨意增刪內(nèi)容，以免與考試大綱脫節(jié)。

4.輔導時應對應考者進行學習方法的指導，提倡應考者“認真閱讀教材，刻苦鉆研教材，主動提出問題，依靠自己學懂”的學習方法。

5.輔導時要注意基礎(chǔ)、突出重點，要幫助應考者對課程內(nèi)容建立一個整體的概念，對應考者提出的問題，應以啟發(fā)引導為主。

6.注意對應考者能力的培養(yǎng)，特別是自學能力的培養(yǎng)，要引導應考者逐步學會獨立學習，在自學過程中善于提出問題、分析問題、做出判斷和解決問題。

7.要使應考者了解試題難易與能力層次高低兩者不完全是一回事，在各個能力層次中都存在著不同難度的試題。

（五）關(guān)于命題和考試的若干規(guī)定

1.本大綱各章所提到的考核要求中，各條細目都是考試的內(nèi)容，試題覆蓋到章，適當突出重點章節(jié)，加大重點內(nèi)容的覆蓋密度。

2.試卷對不同能力層次要求的試題所占的比例大致是：“領(lǐng)會”20%，“掌握”60%，“熟練掌握”為20%。

3.試題難易程度要合理，可分為四檔：易、較易、較難、難，這四檔在各份試卷中所占的比例約為2：3：3：2。

4.本課程考試試卷采用的題型：單項選擇題、名詞解釋、簡答題、案例分析題及應用題。（見附錄題型示例）。

5.考試方式為閉卷筆試，考試時間為150分鐘。評分采用百分制，60分為及格。

附錄  題型舉例

一、單項選擇題

如：KL25芯片每個GPIO端口的寄存器數(shù)量是（    ）

A.4個          B.5個           C.6 個           D.7個

二、名詞解釋

如：構(gòu)件移植

三、簡答題

如：簡述LBX指令的用途。

四、案例分析題

如：分析下列代碼執(zhí)行結(jié)果

LDR R2,`R1`

MOV R1,R2

ADD R2,R4,R1

STR R2,`R1`

五、應用題

如：將下列代碼中空白部分補充完整。

//-----------------------------------------------------------------------*

//函數(shù)名: GPIO_Init                                                      *

//功  能: _____________                                                  *

//參  數(shù): port:端口名                                                    *

//        pin:指定端口引腳                                               *

//        direction:引腳方向,0=輸入,1=輸出                               *

//        state:初始狀態(tài),0=低電平,1=高電平                               *

//返  回: 無                                                             *

//說  明: 無                                                             *

  //-----------------------------------------------------------------------*

  void GPIO_Init(uint8 port,uint8 pin,uint8 direction,uint8 state);