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清华大学计算机系 “嵌入式技术与系统” 课程建设情况

清华大学计算机系 “嵌入式技术与系统” 课程建设情况. 陶 品 博士 taopin@tsinghua.edu.cn 2003 年 9 月 4 日. 课程建设基础. 清华大学计算机系原有课程设置 C 语言、汇编语言程序设计 数据结构 操作系统 数字逻辑电路 计算机组成原理 微计算机技术 计算机系统结构 ……. C 语言程序设计. 汇编语言程序设计. 数字逻辑电路. 数据结构. 电子技术基础. 计算机组成原理. 操作系统. VLSI 设计导论. 微型计算机技术. 计算机系统结构.

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清华大学计算机系 “嵌入式技术与系统” 课程建设情况

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  1. 清华大学计算机系 “嵌入式技术与系统” 课程建设情况 陶 品 博士 taopin@tsinghua.edu.cn 2003年9月4日

  2. 课程建设基础 • 清华大学计算机系原有课程设置 • C语言、汇编语言程序设计 • 数据结构 • 操作系统 • 数字逻辑电路 • 计算机组成原理 • 微计算机技术 • 计算机系统结构 • ……

  3. C语言程序设计 汇编语言程序设计 数字逻辑电路 数据结构 电子技术基础 计算机组成原理 操作系统 VLSI设计导论 微型计算机技术 计算机系统结构

  4. 现有教学方案存在的问题 • 学生的硬件设计、系统软件集成能力不足，因此素质不够全面。 • 缺少对本科专业知识的一次集成与实际运用。 • 没能及时跟踪嵌入式技术的迅猛发展，未能适应正在变化的人才市场需求。

  5. 美国知名大学课程建设情况 • UniversityofColorado ——Embedded System Design • Berkeley EECS department ——Embedded System Design: Models, Validation, and Synthesis • CMU ECE ——Introduction to Embedded Systems、Real-Time Computer Control Systems Design、Distributed Embedded Systems • MIT CS ——Microcomputer Project • UIUC CS ——Embedded Systems Architecture、Real-Time Systems • Washington University ——Software for Embedded Systems、Embedded System Design、Special Topics in Embedded Systems • More…… Germany, India, Australia

  6. C语言程序设计 汇编语言程序设计 数字逻辑电路 数据结构 电子技术基础 计算机组成原理 操作系统 VLSI设计导论 微型计算机技术 嵌入式系统 计算机系统结构

  7. 教学基础设施建设 • 软件技术实验室 • 数字逻辑实验室 • 计算机组成原理实验室 • 微计算机技术实验室 • 接口技术实验室 • ……→（嵌入式系统实验室）

  8. 嵌入式系统课程建设 • 系领导重视、主动挂帅 • 开设课程、建立实验室 • 纳入新修订的培养计划 • 面向信息学院全体学生 • 面向社会开展培训 • 规模大(可容纳200人) • 门类齐全(EIA、ARM...) • 教学与科研相结合

  9. 课程概况 • 课程名称“嵌入式技术与系统” • 计算机系本科生限选课 • 第四学年 第一学期 • 每届约 170 名学生 • 3 学分 • 32 教学学时

  10. 教学目标 • 让学生了解一个完整嵌入式系统的设计流程与工作机理 • 通过实际动手操作来学习硬件的体系结构和系统软件的原理 • 可以针对系统的关键部分和同学感兴趣的地方进行深入的研发 • 培养学生的综合能力

  11. 教学大纲 • 嵌入式系统概述 • 硬件环境 微处理器、存储系统、I/O外设、电源系统、无线技术 • 软件环境 启动过程、嵌入式操作系统、汇编和C语言、驱动、GUI库 • 开发工具与调试技术 仿真器、开发工具、调试技术、系统优化 • 嵌入式应用 工业控制、路由器、 PDA、机顶盒

  12. 教学大纲——概述 • 介绍嵌入式系统的基本概念和框架 • 嵌入式系统的定义 与 国内外发展趋势 • 嵌入式系统的应用需求 与 设计目标 • 嵌入式系统中的技术难点

  13. 教学大纲——硬件环境 • 以 EIA 为例给出一个典型嵌入式硬件环境 • 讨论各种流行嵌入式微处理器的体系结构（ EIA / ARM / PPC / MIPS / ……） • 嵌入式系统中的存储技术（ROM、E(E)PROM、FLASH、SRAM、DRAM） • 典型外围设备、总线介绍 • 有线 / 无线网络互联 • 电源系统与功耗管理

  14. 教学大纲——软件平台 • 系统的启动与初始化 • 嵌入式操作系统 • 嵌入式系统设计中的汇编语言与C语言 • 驱动程序设计方法 • 嵌入式系统中的图形库 • 嵌入式系统网络互联

  15. 教学大纲——开发工具 • 仿真器、JTAG以及模拟器 • 开发工具介绍与示例 • 嵌入式系统调试方法 • 嵌入式系统中的代码优化

  16. 教学大纲——嵌入式应用 • 工业控制器 • 路由器（网关） • 无线多媒体终端 • 机顶盒

  17. 教学实验设计 • EIA 教学实验准备——了解EIA的整体框架——学习EIA的硬件启动过程——熟悉EIA开发工具的使用 • EIA 教学实验——基于ACSFL库实现硬件自检——用EIA控制外围器件(USB)——基于EIA的系统设计(WebServer/Video)

  18. 嵌入式实验室

  19. 嵌入式课程建设进展 • 非正式的实验与教学工作已有计划的展开 • “嵌入式系统”已列入教学计划，2004年将正式授课 • 《嵌入式系统原理与应用》将于年底出版 • 嵌入式系统教学实验室已落实 • 实验设备已得到 Intel EIA 和其他公司的大力赞助

  20. 嵌入式课程发展规划 • 将嵌入式课程建设为清华大学的精品课程。 • 增加实验，加强同学的动手能力。 • 课内课外相结合，开展 嵌入式设计竞赛。 • 丰富课程内容，开设研 究生讨论课。 • 开展嵌入式水平认证， 为社会输送合格人才。

  21. 嵌入式研发 • 家庭网关/多媒体处理 • 飞行器/机器人控制 • 高端路由器/网络处理 • 普适计算设备 • 嵌入式软件仿真 • ……

  22. 谢 谢 ！

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