课程概述

　　第一次上课前首先看这里
　　加入课程：注册中国大学MOOC的账号，通过课程查询找到本课程，加入课程学习
　　课程定位：本课程的定位为混合式课程，关于课程的各方面情况介绍，以先介绍纯线上MOOC课程，后补充SPOC课程建议的方式列出。
　　教学大纲：课程资源组织为16节课的形式（14章内容），大家可在下方看到以章节名目排列的课程大纲。
　　学时安排：本课程按照每周2次课，各2学时设计，8周完成课程全部32学时学习。同学们可以自由选择每周的学习时间。
　　课程资源简介：课程资源包括91集授课视频和拓展学习视频、106份非视频资料、16套课后习题、2套单元测试和1套期末测试，以及全部章节对应的代码资源。大家可以在本网站左边侧的“课件”栏目中找到所有课程资源。
　　教学活动安排：
　　1.每章均有授课视频、课件等资源每节课后，均有自测题，需要同学们自学完成。
　　2.每节课后均有作业题，包括5道左右选择题，以及数量不等的讨论题，用于检测学习效果。
　　3.本课程在进行过程中，安排了两次单元测试，需要大家按时完成。
　　4.本课程结课之前，需要所有同学按时完成一套期末考试题。
　　教师线上答疑及作业反馈：教师每周上线回复所有讨论问题。

　　课程技术：
　　1.进行本课程的纯线上教学时，须采用本平台的讨论区、作业区；
　　2.进行本课程实验时，同学们须自备计算机，并安装有Linux系统及C语言编辑器、编译器、链接器、调试器，即能够完成对课程实例的调试，对应学习目标2-4及学习目标5的虚拟驱动部分；安装Proteus虚拟仿真软件，能够完成课上虚拟仿真电路的设计与调试，对应学习目标6的Proteus部分。

　　混合式教学：
　　1.教学模式
　　本课程采用混合式教学时，包括线上教学和线下教学两部分内容。线上环节中，同学们需要在课前自学完成当次课所有教学资源；线下环节中，教师可在自己的SPOC班中组织翻转课堂，进行课程内容讨论、答疑、课上练习、课堂测试、专题报告等内容。
　　2.SPOC教学建议
　　进行混合式SPOC教学的老师，可根据自己学校的实际情况，自行确定授课的时间和地点，推荐每周4学时，采用带有多媒体设备和圆桌教室组织翻转课堂。
　　3.雨课堂技术
　　本课程推荐使用“雨课堂”软件进行线下翻转课堂教学，同学们可通过弹幕及时向教师提问，并随时解答教师安排的课内练习题。教师课通过对弹幕问题的回答，及时解决学生的问题，以及通过对学生回答问题的即时分析，了解学生的掌握情况，以实时调整教学节奏。
　　4.课程实验技术
　　（1）学生必须配备线上教学所需要的计算机及全部相关软件（如上所述），对应学习目标的2-5（不含实际设备驱动部分）和学习目标6的Proteus部分。
　　（2）在实验环节，进行SPOC教学的学校应配备基于ARM的实验设备，包括但不限于ARM9/10/11,CortexA系列等处理器，即可完成本课程绝大部分实验，如需进行STM32部分的实际操作，还应配备有基于STM32的实验设备，对应学习目标5的实际设备驱动部分及学习目标6的STM32部分。
　　5.即时联系方式
　　建议教师与学生建立微信群，以方便随时联系。
　　授课目标
　　课程学习目标：
　　1、能够说出嵌入式系统和嵌入式软件的内涵与外延、以及交叉开发环境的概念
　　2、能够列举出主要的几种嵌入式C编程架构和ARMC程序优化方法
　　3、能够使用编辑器、编译器、调试器等工具完成嵌入式软件的构建
　　4、运用嵌入式LinuxC编程的一般方法完成文件、目录、内存、进程、线程、IPC、socket等软件设计
　　5、能充分运用驱动程序设计方法独立完成led、键盘、数码管等硬件的驱动程序设计
　　6、能够复述STM32的基本结构、Proteus的基本工作原理
　　7、能够复述典型国产技术，分析其特点、原理，基于国产技术独立设计嵌入式系统；能够独立完成技术专题汇报，体现工匠精神；能够展现科技报国的家国情怀和使命担当

　　学习目标分解：
　　本课程内容的前14章中，每章介绍中均会包括该章学习目标与课程学习目标的对应关系，同学们可据此对各章节的学习内容与价值进行定位。

　　学习活动达成：

　　1、本课程的前14章中，共计包含课后习题80道，以及课后讨论主题42个。习题和讨论主题按照布鲁姆教育目标分类，对学生的要求从第到高分别为：记忆、理解、应用、分析、评价、创造。
　　2、在每章的介绍中，会对习题和讨论主题按照布鲁姆教育目标进行分类，同学们可据此判断自己对本章内容的掌握程度。

　　混合式教学：
　　1、进行SPOC教学的班级，建议在翻转课堂中进行答疑、讨论、课上练习、课上测试、学生报告等环节，线上成绩按比例折算，比例由教师自定，线下成绩单独计分。
　　2、进行SPOC教学的班级，应在老师和助教的组织下，独立完成下列实验：嵌入式平台构建、虚拟驱动程序、led驱动程序设计、lcd驱动程序等实验，以及能够分组设计具有500行以上代码的综合大作业。
　　3、本课程部分内容采用师生共建，学生须针对部分拓展知识点进行资料收集和整理，并完成ppt制作，在课上为所有同学进行10分钟的专题报告，并录制视频上传至平台，见本课程第15章。
　　4、线上活动偏重于理论学习、不需实际设备的实验；线下活动偏重于教师直接指导，以及需要具体硬件设备的实验组织。

　　课程大纲
　　01
　　概述
　　【本章目标】本章目标对应课程学习目标1。完成本章学习后，学习者将能够：（1）复述嵌入式系统、嵌入式软件设计的内涵与外延；（2）复述交叉开发环境包括哪些环节，以及每个环节的作用。【本章活动】本章主要内容是嵌入式系统概述、嵌入式软件设计概述，课后设置有5道课后测试题，分别测试学生的理解能力，记忆能力，分析能力。本章设置有3个讨论题，分别测试学生的应用能力和分析能力。【等级水平】本章内容主要为常识介绍、基本原理介绍，本章全部教学资源的内容水平为初级，适合具备课程先导知识的学生作为初阶内容学习。

　　课时
　　本章的主要视频及课件资源列表如下（2学时）：
　　1.1嵌入式系统概述
　　1.2嵌入式软件设计概述
　　02
　　嵌入式C编程综述
　　【本章目标】本章目标对应课程学习目标2。完成本章学习后，学习者将能够：阐述在没有嵌入式操作系统上进行C编程的基本方法，包括模块划分、显示、键盘、菜单等设计方法。【本章活动】课后设置有5道课后测试题，分别测试学生的理解能力、记忆能力、应用能力。本章设置有4个讨论题，分别测试学生的应用能力和分析能力。【等级水平】本章内容主要为基本软件设计方法介绍，本章全部教学资源的内容水平为中级，适合具备C语言课程先导知识的学生作为中阶内容学习。

　　课时
　　本章的主要视频及课件资源列表如下（2学时）：
　　2.1软件架构

　　2.2C的面向对象化
　　2.3汉字处理
　　2.4屏幕操作
　　2.5输入事件

　　03
　　ARMC程序优化
　　【本章目标】本章目标对应课程学习目标2。完成本章学习后，学习者将能够：概括ARMC程序优化的主要方式，包括数据类型、循环、指针、结构体等内容。【本章活动】课后设置有5道课后测试题，分别测试学生的理解能力、记忆能力、应用能力。本章设置有2个讨论题，分别测试学生的分析能力。【等级水平】本章内容主要为对ARMC语言的底层特性理解，包括对编译器特点的理解，本章全部教学资源的内容水平为高级，适合具备ARM系统结构课程先导知识的学生作为高阶内容学习。

　　课时
　　本章的主要视频及课件资源列表如下（2学时）：
　　3.1思路优化
　　3.2变量的数据类型选择
　　3.3次数固定的循环优化
　　3.4次数不定的循环优化
　　3.5循环展开

　　04
　　Linux操作系统
　　【本章目标】本章目标对应课程学习目标3。完成本章学习后，学习者将能够：概括Linux操作系统的发展历史，熟悉并能充分运用Linux的shell命令进行常用操作。【本章活动】课后设置有6道课后测试题，分别测试学生的理解能力、记忆能力、应用能力。本章设置有3个讨论题，分别测试学生的理解能力和应用能力。【等级水平】本章内容主要为对Linux操作系统的一般性功能介绍，为后续软件设计章节打下基础，本章全部教学资源的内容水平为初级，适合学生作为初阶内容学习。

　　课时
　　本章的主要视频及课件资源列表如下（2学时）：
　　4.1Linux简介
　　4.2Linux的shell
　　4.3Linux的基本操作
　　4.4Linux的网络命令

　　05
　　LinuxC编程工具链及Makefile
　　【本章目标】本章目标对应课程学习目标3。完成本章学习后，学习者将能够：（1）熟悉并能充分运用LinuxC编程工具链，包括vi、gcc、gdb、ld等；（2）阐述Makefile的基本结构、规则的设计方法，熟悉并能充分运用各类规则来设计自己工程项目的Makefile。【本章活动】课后设置有11道课后测试题，分别测试学生的理解能力、记忆能力、应用能力。本章设置有5个讨论题，分别测试学生的应用能力和分析能力。【等级水平】本章内容主要为对LinuxC编程工具链的详细介绍，为后续软件设计章节打下基础，本章全部教学资源的内容水平为中级，适合学生作为中阶内容学习。

　　课时
　　本章的主要视频及课件资源列表如下（4学时）：
　　5.1工具链概述
　　5.2编辑器vi
　　5.3gcc简介
　　5.4gcc的使用
　　5.5gdb简介
　　5.6Makefile工作原理
　　5.7Makefile实例分析
　　5.8Makefile设计
　　5.9Makefile综合实例

　　06
　　嵌入式软件平台构建
　　【本章目标】本章目标对应课程学习目标3。完成本章学习后，学习者将能够：阐述嵌入式系统的构成，归纳在一般嵌入式设备上进行环境配置、操作系统内核高效设置的一般方法，阐述bootloader的基本原理，熟悉并能建立起交叉开发环境和linux应用软件设计流程。【本章活动】课后设置有5道课后测试题，分别测试学生的理解能力、记忆能力、应用能力。本章设置有2个讨论题，分别测试学生的应用能力和分析能力。【等级水平】本章内容主要为嵌入式软件平台设计的详细介绍，为后续软件设计章节打下基础，本章全部教学资源的内容水平为中级，适合学生作为中阶内容学习。

　　课时
　　本章的主要视频及课件资源列表如下（2学时）：
　　6.1基于Linux的嵌入式平台
　　6.2BootLoader
　　6.3应用程序设计流程
　　07
　　文件目录和内存
　　【本章目标】本章目标对应课程学习目标4。完成本章学习后，学习者将能够：阐述文件、目录、内存的编程方法，熟悉并能充分运用相关函数完成对文件、目录、内存的操作。【本章活动】课后设置有7道课后测试题，分别测试学生的理解能力、记忆能力。本章设置有1个讨论题，测试学生的分析能力。【等级水平】本章内容主要为对文件、目录、内存的详细介绍，为后续从事相关软件开发工作打下基础，本章全部教学资源的内容水平为中级，适合学生作为中阶内容学习。

　　课时
　　本章的主要视频及课件资源列表如下（2学时）：
　　7.1文件的属性
　　7.2文件操作
　　7.3文件操作举例
　　7.4目录操作
　　7.5获取目录列表
　　7.6内存映像
　　7.7内存映像举例

　　08
　　进程与线程
　　【本章目标】本章目标对应课程学习目标4。完成本章学习后，学习者将能够：阐述进程与线程的概念、区别，熟悉并能充分运用相关函数完成对进程、线程的相关操作。【本章活动】课后设置有7道课后测试题，分别测试学生的理解能力、记忆能力、分析能力。本章设置有2个讨论题，测试学生的分析能力。【等级水平】本章内容主要为对进程、线程的详细介绍，为后续从事相关软件开发工作打下基础，本章全部教学资源的内容水平为高级，适合学生作为高阶内容学习。

　　课时
　　本章的主要视频及课件资源列表如下（2学时）：
　　8.1进程创建
　　8.2在进程中启动程序
　　8.3等待进程结束
　　8.4线程简介
　　8.5多线程编程举例
　　8.6线程同步
　　8.7线程的属性

　　09
　　信号
　　【本章目标】本章目标对应课程学习目标4。完成本章学习后，学习者将能够：阐述信号的概念和基本使用方法，熟悉并能充分运用相关函数完成对信号的相关操作。【本章活动】课后设置有6道课后测试题，分别测试学生的理解能力、记忆能力、分析能力。本章设置有2个讨论题，测试学生的分析能力和创造能力。【等级水平】本章内容主要为对信号的详细介绍，为后续从事相关软件开发工作打下基础，本章全部教学资源的内容水平为高级，适合学生作为高阶内容学习。

　　课时
　　本章的主要视频及课件资源列表如下（2学时）：
　　9.1信号简介
　　9.2发送和捕获信号
　　9.3更健壮的信号接口
　　9.4信号集处理

　　10
　　进程间通信
　　【本章目标】本章目标对应课程学习目标4。完成本章学习后，学习者将能够：阐述进程间通信的概念和基本操作方法，熟悉并能充分运用相关函数完成进程间通信的相关操作。【本章活动】课后设置有5道课后测试题，分别测试学生的理解能力、记忆能力、分析能力。本章设置有2个讨论题，测试学生的分析能力和创造能力、。【等级水平】本章内容主要为对进程间通信的详细介绍，为后续从事相关软件开发工作打下基础，本章全部教学资源的内容水平为高级，适合学生作为高阶内容学习。

　　课时
　　本章的主要视频及课件资源列表如下（2学时）：
　　10.1无名管道
　　10.2有名管道
　　10.3信号量简介
　　10.4信号量举例
　　10.5共享内存简介
　　10.6共享内存举例
　　10.7消息队列简介
　　10.8消息队列举例

　　11
　　套接字
　　【本章目标】本章目标对应课程学习目标4。完成本章学习后，学习者将能够：阐述套接字的概念和基本操作方法，熟悉并能充分运用相关函数完成套接字的相关操作。【本章活动】课后设置有5道课后测试题，分别测试学生的理解能力、记忆能力、分析能力。本章设置有2个讨论题，测试学生的理解能力和分析能力。【等级水平】本章内容主要为对套接字的详细介绍，为后续从事相关软件开发工作打下基础，本章全部教学资源的内容水平为高级，适合学生作为高阶内容学习。

　　课时
　　本章的主要视频及课件资源列表如下（2学时）：
　　11.1套接字简介
　　11.2套接字举例
　　11.3套接字接口函数
　　11.4网络套接字
　　11.5访问系统服务
　　11.6多客户

　　12
　　模块与驱动程序及驱动程序举例
　　【本章目标】本章目标对应课程学习目标5。完成本章学习后，学习者将能够：阐述模块、设备驱动程序的基本设计方法，熟悉并能充分运用相关函数完成底层硬件设备的驱动程序。【本章活动】课后设置有11道课后测试题，分别测试学生的理解能力、记忆能力、分析能力。本章设置有2个讨论题，测试学生的理解能力和分析能力。【等级水平】本章内容主要为基于驱动程序，对实际硬件设备进行操作，为同学们将来从事相关底层软件开发工作打下基础，本章全部教学资源的内容水平为高级，适合学生作为高阶内容学习。

　　课时
　　本章的主要视频及课件资源列表如下（4学时）：
　　12.1内核模块简介
　　12.2内核模块设计
　　12.3Linux设备驱动程序简介
　　12.4驱动程序的数据结构
　　12.5虚拟字符设备驱动程序实例

　　13
　　STM32编程方法
　　【本章目标】本章目标对应课程学习目标6。完成本章学习后，学习者将能够：阐述STM32处理器的基本架构、编程方法，熟悉并能充分运用相关函数完成STM32底层硬件的程序设计。【本章活动】课后设置有5道课后测试题，分别测试学生的理解能力、记忆能力、分析能力。本章设置有2个讨论题，测试学生的理解能力和分析能力。【等级水平】本章内容主要为分析STM32的系统设计方法，对实际硬件设备进行操作，为同学们将来从事相关底层软件开发工作打下基础，本章全部教学资源的内容水平为高级，适合学生作为高阶内容学习。

　　课时
　　本章的主要视频及课件资源列表如下（2学时）：
　　13.1STM32简介
　　13.2STM32常用片内资源
　　13.3GPIO编程方法--寄存器方式
　　13.4LED流水灯实例--GPIO寄存器方式
　　13.5GPIO编程方法--标准库方式
　　13.6LED灯闪烁实例--GPIO标准库方式

　　14
　　基于Proteus的嵌入式软件仿真
　　【本章目标】本章目标对应课程学习目标6。完成本章学习后，学习者将能够：阐述Proteus的基本架构、编程方法，熟悉并能充分运用相关函数完成Proteus/STM32底层硬件设备的仿真程序。【本章活动】课后设置有3道课后测试题，分别测试学生的理解能力、记忆能力、分析能力。本章设置有3个讨论题，测试学生的理解能力和分析能力。【等级水平】本章内容主要为基于Proteus的STM32系统仿真，为同学们将来从事相关底层软件开发工作打下基础，本章全部教学资源的内容水平为高级，适合学生作为高阶内容学习。

　　课时
　　本章的主要视频及课件资源列表如下（2学时）：
　　14.1Proteus工具介绍
　　14.2LED流水灯实例
　　14.3定时器实例
　　14.4外部按键中断实例

　　预备知识
　　本课程的学习者，应具备以下先导知识
　　1.CorC++语言：学习过相关课程，能独立编写200行以上代码的程序。本课程是支撑课程学习目标2-6的先导知识。
　　2.计算机组织与结构：学习过计算机组织与结构课程，了解计算机内部5大部件的工作原理。本课程是支撑课程学习目标2和5、6的先导知识。
　　3.ARM体系结构：学习过任意一种ARM处理器的体系结构，独立编写过汇编语言程序；本课程是支撑课程学习目标2、4、5和6的先导知识。
　　4.操作系统原理：学习过操作系统原理课程，了解文件、目录、IPC等机制的基本原理；本课程是支撑课程学习目标5和6的先导知识。
　　5.Linux操作系统：学习过linux操作系统课程，或自己安装、使用过linux操作系统，能熟练使用20种以上常见shell命令；本课程是支撑课程学习目标3-5的先导知识。