《ARM体系结构与编程》教学大纲

课程名称：	ARM体系结构与编程
课程编号：	408306	436311
适用专业：	计算机科学与技术	软件工程
课程类别：	专业限选	专业限选
课程学分：	3
总学时：	54
其中：理论学时	28
式实验学时	26
先修课程：	C语言程序设计、汇编语言、操作系统原理、计算机组成原理、 电子技术基础

一、课程的性质、目的与任务

《ARM体系结构与编程》课程是计算机应用、电子类等专业的一门实践应用较强的课程，是嵌入式课程体系中非常得要的一门基础课程。该课程主要讲述ARM处理器的体系结构、指令系统和开发工具作了比较全面的介绍。其中包括ARM体系介绍、ARM程序设计模型、ARM汇编语言程序设计、ARM C／C++语言程序设计、ARM连接器的使用、ARM集成开发环境CodeWarrior IDE的介绍及高性能的调试工具ADX的使用。并在此基础之上介绍一些典型的基于ARM体系的嵌入式应用系统设计时的基本技术。通过本实验课程，应达到以下几个教学目的:

（1）能够理解ARM处理器的内部功能和特点,包括ARM处理器支持的数据内型、支持的存储格式、内核工作模式和存储系统等；

（2）能够理程ARM程序状态寄存器和寄存器组织；

（3）能熟练掌握各类常用指令的功能，理解各种不同的寻址方式；

（4）能够掌握使用ARM编程方法编写ARM汇编程序和ARM/C混编程序等；

（5）能够掌握一种ARM集成工发环境的工具软件的使用；

（6）能够掌握一种嵌入式ARM处理器（如ARM920T）的结构组成，常用接口的工作原理，并在此基础上编写驱动程序。

二、课程教学基本内容与要求

第一章 嵌入式系统基础知识

（一）教学内容

1.1 嵌入式系统概述

1.2 嵌入式系统的组成

1.3 嵌入式操作系统举例

1.4 嵌入式系统开发概述

（二）基本要求

教学目的：理解嵌入式系统的基本概念,了解嵌入式系统的发展、特点、组成和开发。

教学重点：嵌入式系统的概述，嵌入式系统的组成和开发。

教学难点：嵌入式系统的软硬件组成。

第二章 arm技术概述

（一）教学内容

2.1 arm体系结构的技术特征及发展

2.2 arm微处理器简介

2.3 arm微处理器结构

2.4 arm微处理器的应用选型

2.5 arm920t内部功能及特点

2.6 数据类型

2.7 arm920t内核工作模式

2.8 arm920t存储系统

2.9 流水线

2.10 寄存器组织

2.11 程序状态寄存器

2.12 samsung s3c2410x处理器介绍

（二）基本要求

教学目的：了解ARM体系结构的技术特征及发展,掌握ARM处理器的特点、支持的数据内型、存储格式、流水线及工作模式，掌握ARM处理器在不同模式下的寄存器组和程序状态寄存器中合位的作用。

教学重点：ARM处理器的特点、数据内型、存储格式、流水线、工作模和寄存器组。

教学难点：程序状态寄存器每位的作用和不同模式下能使用的寄存器组。

第三章 arm的指令系统

（一）教学内容

3.1 arm指令的寻址方式

3.2 arm指令集

（二）基本要求

教学目的：理解ARM指令系统和Tumber指令系统的区别，掌握ARM指令系统中各指令的功能和使用，掌握理解ARM指令系统支持的各种寻址方式。

教学重点：解ARM指令系统不同类型指令的使用，支持的各种寻址方式。

教学难点：ARM指令系统中各指令的功能及使用。

第四章 arm汇编语言程序设计

（一）教学内容

4.1 arm汇编器支持的伪操作

4.2 arm汇编器支持的伪指令

4.3 arm汇编语言的语句格式

4.4 arm汇编语言的程序结构

4.5 汇编语言与c语言的混合编程

（二）基本要求

教学目的：学习掌握能使用ARM汇编语言语法和指令编写规范的汇编程序，掌握ARM/C混编方法。

教学重点：arm汇编语言的语句格式，arm汇编器支持的伪操作、过程调用标准aapcs、汇编语言与c语言的混合编程。

教学难点：汇编语言与c语言的混合编程、过程调用标准aapcs。

第五章 realview mdk环境介绍

（一）教学内容

5.1 realview mdk环境介绍

5.2 ulink2仿真器简介

5.3 realview mdk的使用

（二）基本要求

教学目的：学习掌握realview mdk的使用。

教学重点：工程基本配置、工程的编译链接和工程的调试。

教学难点：工程基本配置、工程的调试。

第六章 gpio编程

（一）教学内容

6.1 gpio功能介绍

6.2 s3c2410x芯片的gpio控制器详解

6.3 s3c2410x gpio的应用

（二）基本要求

教学目的：掌握s3c2410x芯片的gpio控制器，掌握通过gpio引脚相关寄存器的配置编写驱动程序。

教学重点：gpio常用寄存器分类、i/o口常用寄存器详解和gpio的应用。

教学难点：i/o口常用寄存器详解和寄存器设置。

第七章 arm异常中断处理及编程

（一）教学内容

7.1 arm异常中断处理概述

7.2 arm体系异常种类

7.3 arm异常的优先级

7.4 arm处理器模式和异常

7.5 arm异常响应和处理程序返回

7.6 arm应用系统中异常中断处理程序的安装

7.7 arm的swi异常中断处理程序设计

7.8 fiq和irq异常中断程序设计

7.9 基于arm9芯片s3c2410x异常中断程序设计

（二）基本要求

教学目的：掌握arm异常中断处理概述，arm处理器异常模式和异常，理解s3c2410x中断机制；掌握通过相关寄存器的配置编写中继方式的驱动程序。

教学重点：arm处理器异常模式和异常、s3c2410x中断机制分析、fiq和irq异常中断程序设计。

教学难点：fiq和irq异常中断程序设计、使用汇编语言安装异常处理程序、从异常处理程序中返回。

第八章 串行通信接口

（一）教学内容

8.1 串行通信

8.2 s3c2410x异步串行通信

8.3 接口电路与程序设计

（二）基本要求

教学目的：了解串口通信概述，理解s3c2410x串口控制器接口路、通信控制原理和相关寄存器；能掌握通过相关寄存器的配置编写串口驱动程序。

教学重点：异步串行异通信控制原理、步串行方式的数据格式、串口控制器寄存器、接口电路与程序设计。

教学难点：s3c2410x串行异通信控制原理、相关寄存器与程序设计。

第十章 pwm定时器

（一）教学内容

10.1 s3c2410x pwm定时器

10.2 s3c2410x看门狗定时器

（二）基本要求

教学目的：了解s3c2410x pwm定时器概述，理解定时器工作原理和相关寄存器，能掌握通过相关寄存器的配置编写定时器驱动程序。

教学重点：s3c2410x定时器工作原理、相关寄存器和驱动程序设计方法。

教学难点：s3c2410x定时器工作原理。

第十一章 a/d转换器

（一）教学内容

11.1 a/d转换器原理

11.2 s3c2410x a/d转换器

11.3 a/d转换器应用举例

（二）基本要求

教学目的：了解s3c2410xa/d转换器概述，理解s3c2410xa/d转换器电路连接、工作原理和相关寄存器，能掌握通过相关寄存器的配置编写驱动程序。

教学重点：s3c2410xa/d转换器工作原理、相关寄存器和驱动程序设计方法。

教学难点：s3c2410xa/d转换器工作原理。

第十二章 lcd接口设计

（一）教学内容

12.1 lcd控制器

12.2 接口电路与程序设计

（二）基本要求

教学目的：了解lcd控制器概述，理解s3c2410x lcd控制器电路连接、工作原理和相关寄存器，能掌握通过相关寄存器的配置编写驱动程序。

教学重点：s3c2410x lcd控制器工作原理、相关寄存器和驱动程序设计方法。

教学难点：s3c2410x lcd控制器工作原理。

第十三章 温度监测仪开发实例

（一）教学内容

13.1项目功能描述

13.2系统组成

13.3接口电路图设计

13.4程序设计

13.5运行结果

（二）基本要求

教学目的：对前面学习的接口技术的一个综合应用，掌握嵌入式驱动程序设计方法。

教学重点：接口电路图设计、驱动程序设计。

教学难点：接口电路图设计、驱动程序设计。

三、课程各章节学时分配

四、本课程课外学习与修学指导

《ARM体系结构与编程》课程是计算机应用、电子类等专业的一门实践应用较强的课程，运用到操作系统原理、C编程基础和计算机组成原理和电子技术基础等软硬件课程的内容，所以要多参考相关书籍，在有限的实验课时以外，结合开发板的技术说明文档和工作图理图，多实践练习操作开发板,编程实现常用接口的驱动程序。

五、本课程考核方式及成绩评定标准

考核方式：闭卷考试

成绩评定方法：本课程的考核是平时成绩、实验成绩和期终考试成绩相结合。具体比例为：上课出勤、作业占20%，实验占20%，期末考试成绩占60%。

其中期未考试总分100分，基础题占50%，中等难度题占40%，较难题占10%。考试题型主要有：选择题、填空题、判断题、简答题、分析设计题等。

六、教材及参考书

1、教材：《ARM嵌入式体系结构与接口技术》,刘洪涛,人发邮电版社,2009年8月

2、主要参考书：

[1]杜春雷主编，ARM体系结构与编程.北京:清华大学出版社.2003

[2]田泽主编,ARM9嵌入式开发实验与实践.北京:北京航空航天大学出版社，2006

[3] Michael Barr主编,于志宏译，C/C++嵌入式系统编程,北京:清华大学出版社,2001

大纲撰写人：刘泽平

大纲审阅人： 刘伟群

教学副主任： 易叶青

编写日期：2012.6