嵌入式实时操作系统RTOS分析教学大纲.doc

《嵌入式实时操作系统RTOS分析》教学大纲
一、课程概述
嵌入式计算机系统开发技术是继互联网技术之后，计算机应用技术的又一个发展热点，它的发展，对人类的工作、生活的影响，将较之互联网技术的影响更为深远，对计算机科学技术学科教学模式，人才培养模式也将产生重大的影响。
嵌入式系统是一项以计算机开发技术为基础的计算机应用技术，在嵌入式系统开发中，特别是嵌入式软件开发中，如何更好的使用各种开发工具，组织各种开发资源，是嵌入式软件开发的核心问题，其中，操作系统作为嵌入式基本软件资源，在嵌入式系统开发中，具有及其重要的地位，因此，学生在学完前续课程之后，开设《嵌入式实时操作系统分析》这门课程。
《嵌入式实时操作系统分析》是一门培养学生具有嵌入式系统管理软件、应用软件开发能力的技术基础课。是计算机系嵌入式系统专业的主要课程之一,本课程在教学方面应着重基本知识、基本理论和基本方法，在培养实践能力方面着重于软件设计，特别是计算机管理软件设计构思、设计技能的基本训练。
《嵌入式实时操作系统分析》是计算机系嵌入式系统专业的专业基础课程，与《嵌入式系统应用原理》、《单片机应用技术》等课程处于同一层次。它与《计算机组成原理》、《C语言程序设计》、《算法与数据结构》、《操作系统》、《单片机》等课程构成计算机系嵌入式系统专业系列课程体系。先修课程有《电工电子电路》、《数字电路》、《计算机组成原理》、《C语言程序设计》、《算法与数据结构》、《单片机》、《操作系统》。
这门学科的重点是为“计算机系嵌入式系统专业”专业的学生，在系统软件应用设计与编程方面奠定最基本的知识和技能基础。
二、课程目标
1．具有正确的系统软件设计思想、勇于创新探索、实事求是的严谨学习态度
2．掌握系统管理软件的基本工作机理，掌握实时操作系统工作的—般规律，进而具有综合运用所学的知识，研究改进或开发新的基础管理软件及设计简单的管理模块的能力；
3．具有运用编程规范、手册、图册和查阅有关技术资料的能力；
4．掌握计算机系统管理软件的基本设计方法，获得有关计算机管理软件设计的基本技能的基本训练；
5．了解当前的有关嵌入式技术的发展概况，并对嵌入式技术的新发展有所了解。
三、课程内容与教学要求
这门学科的知识与技能要求分为知道、理解、掌握、熟悉四个层次。这四个层次的一般涵义表述如下：
知道——是指对这门学科认知。
理解——是指对这门学科所涉及的基本概念、原理、方法的领会，能作自主的解释、说明。
掌握——是指能运用已理解的基本概念、原理和方法说明、解释、类推同类工程事件和现象。
学会——是指能运用已掌握的技能、知识，独立完成生产任务或技能操作，且能识别工程设计和操作中的一般差错。
课程内容和要求表中的“√”号表示学科知识和技能的教学要求层次。
本标准中打“٭”号的内容为要求学生自学的内容，教师可根据实际情况确定要求或不布置要求。
课时安排及教学方法表
教学内容
教学要求
知道
理解
掌握
学会
1 实时系统概念
1.1前后台系统 （FOREGROUND/BACKGROUND SYSTEM）
1.2代码的临界段
1.3资源
1.4共享资源
1.5多任务
1.6对存储器的需求
1.7实时系统小结
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2. 内核结构
2.1任务状态
2.2任务控制块（Task Control Blocks, OS_TCBs）
2.3就绪表（Ready List）
2.4任务调度（Task Scheduling）
2.5空闲任务(Idle Task)
2.6统计任务
2.7μC/OS中的中断处理
2.8时钟节拍
2.9μC/OS-Ⅱ初始化
2.10 μC/OS-Ⅱ的启动

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3.任务管理
3.1建立任务，OSTaskCreate()
3.2建立任务，OSTaskCreateExt()
3.3任务堆栈
3.4堆栈检验，OSTaskStkChk()
3.5删除任务，OSTaskDel()
3.6请求删除任务，OSTaskDelReq()
3.7改变任务的优先级，OSTaskChangePrio()
3.8挂起任务，OSTaskSuspend()
3.9恢复任务，OSTaskResume()
3.10获得有关任务的信息，OSTaskQuery()

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4 时间管理
4.1任务延时函数，OSTimeDly()
4.2 按时分秒延时函数 OSTimeDlyHMSM()
4.3 让处在延时期的任务结束延时，OSTimeDlyResume()
4.4 系统时间，OSTimeGet()和OSTimeSet()

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5 任务之间的通讯与同步
5.1事件控制块ECB
5.2初始化一个ECB块，OSEventWaitListInit
5.3使一个任务进入就绪状态，OSEventTaskRdy()
5.4使一个任务进入等待状态, OSEventTaskWait()
5.4由于等待超时将一个任务置为就绪状态, OSEventTO()
5.5信号量
5.6邮箱
5.7消息队列

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6内存管理
6.1内存控制块
6.2建立一个内存分区，OSMemCreate()
6.3分配一个内存块，OSMemGet()
6.4释放一个内存块，OSMemPut()
6.5查询一个内存分区的状态，OSMemQuery()
6.6Using Memory Partitions
6.7等待一个内存块

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7移植μC/OS-Ⅱ
将一个完整的μC/OS-Ⅱ操作系统移植到51单片机上，或将其移植到80X86、ARM单片机上。

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四、课程实施
（一） 课时安排与教学建议
《嵌入式实时操作系统RTOS分析》是专业课程。一般情况下，每周安排2～3课时，共36～54课时。具体课时安排如下：
课时安排及教学方法表
主要内容
课时建议
教与学的方法建议
实时系统概念
2
多媒体教学、语言呈示。
内核结构
4
多媒体教学、
任务管理
4
多媒体教学、语言呈示。
时间管理
2
多媒体教学、语言呈示。
任务间的通信与同步
4
多媒体教学、语言呈示，安排实验
内存管理
4
多媒体教学、语言呈示，安排实验。
操作系统移植
8
多媒体教学、语言呈示，安排实验。还可用具体产品作课堂讨论。
上表以36学时安排
（二） 教学组织形式与教学方法要求
1、 教学班是主要的组织，班级授课制是目前教学的主要组织形式。有条件的话，也可以采用分组教学，或多种方式灵活组合，尽量减轻学生的生理和心理疲劳。
2、 本课程的灵活性很强，与实际联系密切，教学过程中要注意实践知识的学习和积累。此外，对课程内容的掌握，需要课程设计、实验及课后练习等多种教学环节配合。
3、 教学中要特别注意现代化教学手段的运用，如多媒体课件、声像呈示等，以保证在学时有限的情况下，完成内容非富的教学任务。
4、 教学方法必须灵活，要充分发挥学生的主体性，与学生建立起平等、民主和对话的师生关系，培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力和探究意识，使学生会学。
5、 评价教学方法要以实现课程标准规定的教学目标为依据，好的教学方法应有助于学生对教学内容的理解，并能激发学生的学习热情，树立工程意识，达到优化学生的知识、能力、素质，特别是设计思想、设计方法与创新思维能力培养的目的。鼓励有所创新并取得实效的教学方法。
五、教材选用
建议选用教材：
《嵌入式实时操作系统》 邵贝贝主编 北京航空航天大学出版社
《51单片机应用软件编程技术》 李强编主编 北京航空航天大学出版社
《嵌入式系统基础教程》俞建 新主编 机械工业出版社
教材的选用，在课程标准的统一要求下，目前应保持一贯性，连续性，一定的多样化。
六、课程评价
1、 这门学科的评价依据是本课程标准规定的课程目标、教学内容和要求。
2、 考试时间：120分钟。
3、 考试方式、分制与分数解释：采用闭卷、笔试的方式，以百分制评分，60分为及格，满分为100分；平时成绩占30%，实验占10%，考试占60%。
4、 题型比例：
填空题：30%；简答题：20%；ARM语法题：20%；编程题：30%；
5、 样题与目标定位示例
A、 填空题：（着重考察学生对知识的理解程度）
例： 1．JTAG是英文Joint Test Action Group－联合测试行为组织的缩写，该组织成立于1985年，是由几家主要的电子制造商发起制订的PCB和IC测试标准。该标准规定了进行边界扫描所需要的硬件和软件。JTAG主要应用于电路的边界扫描测试和可编程芯片的在系统编程。
B、简答题：（着重考察学生对知识的理解与掌握程度）
例： ARM存储系统可以使用小端存储或者大端存储两种方法，写出下两个图的存储格式，分别指出它们是大端存储还是小端存储格式。

（大端存储格式）

（小端存储格式）

C、ARM语法题（着重考察学生对指令系统的理解、熟练掌握程度）
例：简单叙述B、BL、BLX、BX各调转指令的使用方法。
l B 跳转指令。
l BL 带返回的跳转指令。
l BLX 带返回和状态切换的跳转指令。
l BX 带状态切换的跳转指令。

D、编程题(考察学生对程序设计的掌握程度)
例：
2. 用ARM编程实现如下功能：
;if(x>y) z = 100
;else z = 50
;r0 = x,r1 = y,r2 = z
ARM程序如下：
MOV R0,#56
MOV R1,#233
CMP R0,R1
MOVHI R2,#100
MOVLS R2,#50
HALT B HALT

制定该课程标准小组成员：
审核者：