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2021年湖北自考嵌入式系统程序设计(高级)课程考试大纲

来源: 整编:湖北自考网 发表时间:2021-02-23 15:22:00 【湖北自考网:湖北自学考试门户网】

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湖北省高等教育自学考试课程考试大纲
   课程名称:嵌入式系统程序设计(高级)         课程代码:11647
第一部分  课程性质与目标
一、课程性质与特点

嵌入式系统是电子信息的重要发展方向之一,电子信息类专业的学生(包含计算机科学与技术、计算机网络、电子信息工程、通信工程等专业)应该掌握必要的嵌入式系统开发与应用知识。该课程为兼具理论性和实用性的综合应用型课程,是计算机网络专业的专业选修课。本课程以理论教学为主,并穿插部分实验教学,使理论和实践更好结合。通过本课程的学习,使学生了解有关嵌入式系统的基本原理、设计方法以及嵌入式系统的最新发展,初步掌握嵌入式系统开发的过程和常用方法,能够进行嵌入式系统设备驱动程序设计。

2021年湖北自考嵌入式系统程序设计(高级)课程考试大纲

二、课程目标与基本要求
通过本课程的学习,使考生了解嵌入式体系结构及嵌入式系统操作系统、嵌入式产品设计等方面的知识,需要掌握嵌入式系统设计的典型开发工具,使学生初步具备嵌入式系统软、硬件的开发能力。基本要求如下:
1、 了解有关嵌入式系统的基本原理、设计方法以及嵌入式系统的最新发展;
2、 掌握ARM处理器芯片的基本体系结构、指令系统及其编程方法;
3、 了解和熟悉一些常用的嵌入式系统的开发工具和开发方法;
4、 初步掌握嵌入式系统开发的过程和常用方法,掌握嵌入式操作系统的基本功能和设计方法。
三、本课程与相关课程的关系
本课程是计算机网络(计算机网络技术方向)专业的一门专业课,与实际结合紧密,应在修完本专业的基础课后进行学习。
先修要求: C语言程序设计
第二部分  考核内容与考核目标
第一章  嵌入式系统基础
(一)学习目的与要求
      通过本章内容的学习,使考生对嵌入式系统及其应用所了解。
(二)课程内容
1.1嵌入式系统简介
1.1.1嵌入式系统基本概念
1.1.2嵌入式系统的体系结构
1.1.3嵌入式系统的特点
1.2嵌入式系统的发展和应用领域
1.2.1嵌入式系统的发展历史
1.2.2嵌入式系统的发展前景及趋势
1.3嵌入式操作系统
1.3.1嵌入式操作系统的发展
1.3.2几种有代表性的嵌入式操作系统
1.4嵌入式系统的开发过程
1.5嵌入式系统应用方案
1.5.1基于嵌入式的视频网络监控系统
1.5.2基于嵌入式系统的锅炉控制方案
1.5.3基于嵌入式系统的网关实现方案
(三)考核知识点
1、嵌入式系统;2、嵌入式操作系统;3、嵌入式系统的开发过程;4、嵌入式系统的应用方案
(四)考核要求      
(1)识    记: 嵌入式系统、嵌入式操作系统的概念;
(2)领    会: 嵌入式系统的应用方案
(3)简单应用: 嵌入式系统的开发过程;
第二章 嵌入式系统硬件体系结构
(一)学习目的与要求     
      通过本章内容的学习,使学生对嵌入式系统硬件平台及结构所了解。
(二)课程内容
2.1相关基础知识
2.1.1嵌入式微处理器
2.1.2嵌入式微处理器的流水线技术
2.1.3寄存器与存储器
2.1.4总线
2.1.5I/O端口
2.1.6中断
2.1.7数据编码
2.2嵌入式系统硬件平台
2.3ARM微处理器体系
2.3.1ARM公司及ARM体系结构
2.3.2ARM系列微处理器简介
2.4微处理器的结构
2.4.1RISC体系结构和ARM设计思想
2.4.2ARM11微处理器结构的最小系统设计
2.4.3Cortex微处理器结构
(三)考核知识点
1、嵌入式系统相关基础知识;2、嵌入式系统硬件平台;3、微处理器结构
(四)考核要求
(1)识    记: 嵌入式系统硬件平台的概念;
(2)领    会: 嵌入式微处理器、嵌入式微处理器的流水线技术、寄存器与存储器、总线、I/O端口、中断、数据编码;
(3)简单应用:ARM微处理器体系;
(4)综合应用:微处理器结构。
第三章  嵌入式Linux操作系统
(一)学习目的与要求
通过本章内容的学习,要求学生能掌握Linux文件系统的结构、常用命令及文本编辑器的使用。
(二)课程内容
3.1Linux基本概念
3.2嵌入式Linux文件系统
3.2.1基于Flash的文件系统
3.2.2基于RAM的文件系统
3.2.3网络文件系统NFS
3.3Linux常用操作命令
3.3.1文件目录相关命令
3.3.2磁盘及系统操作
3.3.3打包压缩相关命令
3.3.4与网络相关命令
3.4Linux的文本编辑器
3.4.1vi文本编辑器
3.4.2gedit文本编辑器
3.5Linux启动过程
3.5.1Linux 系统的引导过程
3.5.2ARM Linux 操作系统
(三)考核知识点
       1、Linux文件系统;2、Linux常用操作命令;3、Linux的文本编辑器;4、Linux启动过程。
(四)考核要求
(1)识   记:Linux基本概念、基于Flash的文件系统、基于RAM的文件系统、网络文件系统NFS
(2)领   会: Linux 系统的引导过程;ARM Linux 操作系统;
(3)简单应用:Linux常用操作命令;
(4)综合应用:Linux的文本编辑器。
第四章  嵌入式Linux程序开发基础
(一)学习目的与要求
通过本章内容的学习,要求学生嵌入式Linux编译器gcc的用法,掌握Make文件的编写和Linux Shell编程方法。(二)课程内容
4.1嵌入式Linux编译器
4.1.1Linux下C语言编译过程
4.1.2GCC编译器
4.2“文件包含”处理
4.3make命令和makefile工程管理
4.3.1认识make
4.3.2makefile 变量
4.3.3makefile 规则
4.3.4make命令的使用
4.4嵌入式Linux汇编语言程序设计
4.4.1嵌入式Linux汇编语言格式
4.4.2嵌入式Linux汇编程序示例
4.4.3编译嵌入式Linux汇编程序
4.5嵌入式Linux Shell编程
4.5.1Shell语法基础
4.5.2Shell的流程控制语句
4.5.3Shell编程示例
4.6位运算
4.6.1位运算符
4.6.2位表达式
(三)考核知识点
1、嵌入式Linux编译器;2、Make命令和Makefile工程管理;3、嵌入式Linux汇编语言程序设计;4、Linux Shell编程;5、位运算。
(四)考核要求
(1)识    记: 嵌入式Linux编译器、文件包含的概念                     
(2)领    会: 位运算;Linux下C语言编译过程;GCC编译器
(3)简单应用: Make命令;Makefile工程管理;嵌入式Linux汇编语言程序设计
(4)综合应用: Linux Shell编程。
第五章 嵌入式系统开发环境的建立
(一)学习目的与要求
通过本章内容的学习,要求学生能建立嵌入式系统开发环境。要求学生掌握宿主机开发环境的建立、超级终端minicom的使用;掌握建立数据共享服务及嵌入式系统开发板的烧写方法。
(二)课程内容
5.1建立宿主机开发环境
5.1.1交叉编译
5.1.2建立交叉编译开发环境
5.2配置超级终端minicom
5.3建立数据共享服务
5.3.1Linux系统的数据共享——NFS服务
5.3.2串口通信协议
5.3.3在VMware虚拟机中设置WindowsLinux的数据共享
5.4编译嵌入式Linux系统内核
5.4.1内核裁剪配置
5.4.2内核编译
5.5文件系统的制作
5.6嵌入式系统开发板的烧写方法
5.6.1Bootloader
5.6.2ARM S3C2410开发板的烧写
5.6.3XSCALE PXA270开发板的烧写
 (三)考核知识点
1、建立宿主机开发环境;2、配置超级终端minicom;3、建立数据共享服务;4、嵌入式系统开发板的烧写
(四)考核要求      
(1)识    记: 交叉编译、建立交叉编译开发环境、配置超级终端minicom、串口通信协议、Bootloader的概念;
(2)领    会: 内核裁剪配置;内核编译;文件系统的制作;
(3)简单应用: 嵌入式系统开发板的烧写;
(4)综合应用: 建立数据共享服务。
第六章  文件处理与进程控制
(一)学习目的与要求
通过本章内容的学习,使学生对嵌入式系统文件处理函数有所了解。掌握进程及进程间通信的方法和串口驱动程序的编写。
(二)课程内容
6.1嵌入式Linux的文件处理
6.1.1文件描述符及文件处理
6.1.2open函数和close函数
6.1.3read函数、write函数和lseek函数
6.2进程与进程控制
6.2.1进程
6.2.2进程控制
6.3进程间通信
6.3.1进程间的通信方式
6.3.2管道
6.3.3共享内存
6.4嵌入式Linux串口通信技术
6.4.1嵌入式Linux串口通信基础
6.4.2嵌入式Linux串口设置详解
6.4.3RS232C标准
6.4.4串口驱动程序的编写
(三)考核知识点
1、嵌入式系统的文件处理;2、进程与进程控制;3、进程间通信;4、嵌入式Linux串口通信技术;
(四)考核要求   
(1)识    记:文件描述符 、文件处理函数、进程、进程控制、进程间的通信方式、管道、共享内存;
(2)领    会:嵌入式Linux串口通信技术;
(3)简单应用:进程与进程控制;进程间通信;
(4)综合应用:嵌入式系统的文件处理。
第七章  嵌入式Linux网络应用开发
(一)学习目的与要求
通过本章内容的学习,使学生对嵌入式系统Linux网络应用有所了解。掌握Socket网络编程和嵌入式系统的Web服务器程序设计的方法。
(二)课程内容
7.1网络编程的基础知识
7.1.1IP地址和端口号
7.1.2套接字
7.2Socket网络编程
7.2.1Socket网络函数
7.2.2Socket网络编程示例
7.3嵌入式系统的Web服务器程序设计
7.3.1Web服务器
7.3.2Web服务器的程序设计
7.4开发新的TCP通信协议
(三)考核知识点
      1、网络编程的基础知识;2、Socket网络编程;3、嵌入式系统的Web服务器程序设计;4、开发新的TCP通信协议
(四)考核要求   
(1)识    记:IP地址、端口号、套接字、Socket网络函数、TCP通信协议、Web服务器的概念。
(2)领    会:Socket网络编程
(3)简单应用:Web服务器的程序设计。
第八章  嵌入式设备驱动程序设计
(一)学习目的与要求
通过本章内容的学习,使学生对嵌入式设备驱动程序设计的基本方法有所了解。掌握嵌入式系统驱动程序设计的方法。
(二)课程内容
8.1嵌入式设备驱动程序基础
8.1.1设备驱动程序概述
8.1.2设备驱动程序的框架
8.1.3设备驱动程序的加载过程
8.1.4设备驱动程序的功能接口函数模块
8.1.5设备驱动程序重要的数据结构体
8.2字符设备驱动程序设计
8.2.1字符设备驱动程序
8.2.2编译和加载驱动程序
8.3简单字符驱动程序设计示例
8.4块设备驱动程序设计
8.4.1块设备的基本概念
8.4.2块设备的重要数据结构体
8.4.3块设备的驱动程序设计方法
(三)考核知识点
1、设备驱动程序概述;2、字符设备驱动程序设计;3、块设备驱动程序设计;4、编译和加载驱动程序
(四)考核要求   
(1)识    记:设备驱动程序概述、设备驱动程序的框架、设备驱动程序的加载过程、设备驱动程序的功能接口函数模块、设备驱动程序重要的数据结构体;字符设备;块设备的概念
(2)领    会:编译和加载驱动程序;
(3)简单应用:块设备驱动程序设计;
(4)综合应用:字符设备驱动程序设计。
第九章  设备驱动程序开发实例
(一)学习目的与要求
通过本章内容的学习,使学生对几个典型的嵌入式设备驱动程序的设计方法有所了解。掌握通用GPIO驱动程序设计的方法及应用。
(二)课程内容
9.1通用I/O接口驱动程序设计
9.1.1GPIO设备驱动
9.1.2PXA270的GPIO端口简介
9.1.3编写LED设备驱动程序
9.1.4编写LED用户应用程序
9.1.5编译与运行程序
9.2键盘驱动程序的设计
9.2.1键盘原理介绍
9.2.2键盘驱动程序设计思路分析
9.2.3键盘驱动程序设计
9.2.4键盘用户应用程序设计
9.2.5编译和运行程序
9.3直流电机驱动程序设计
9.3.1直流电机控制电路设计
9.3.2直流电机驱动程序
9.3.3直流电机用户应用程序
9.3.4编译和运行程序
9.4步进电机驱动程序设计
9.4.1步进电机的基本概念及工作原理
9.4.2嵌入式系统控制步进电机
9.4.3步进电机驱动程序设计
9.4.4步进电机用户应用程序设计
9.4.5编译与运行程序
9.5数码管驱动程序设计
9.5.1数码管工作原理
9.5.2译码器74LS48简介
9.5.3数码管驱动程序设计实例
(三)考核知识点
1、通用I/O接口驱动程序设计;2、步进电机驱动器设计;3、直流电机驱动程序设计;4、键盘驱动程序的设计;5、数码管驱动程序设计。
(四)考核要求   
(1)识    记: GPIO设备驱动、PXA270的GPIO端口、步进电机、数码管的基本概念;
(2)领    会: 键盘原理;步进电机工作原理;数码管工作原理;
(3)简单应用:步进电机驱动器设计;直流电机驱动程序设计;
(4)综合应用:通用I/O接口驱动程序设计
第十章  Android系统开发环境的建立
(一)学习目的与要求
通过本章内容的学习,使学生对Android系统开发开发环境的建立及应用程序的设计方法。
(二)课程内容
10.1在主机端建立Android系统开发环境
10.1.1安装Android SDK前必要的准备
10.1.2安装Android SDK
10.1.3设置环境变量
10.1.4安装ADT插件
10.2创建Android应用程序
10.2.1生成Android应用程序框架
10.2.2编写MainActivity.java代码
10.2.3配置应用程序的运行参数
10.2.4在模拟器中运行应用程序
10.3Android应用程序结构
10.3.1目录结构
10.3.2Android应用程序架构分析
10.4Android应用程序设计示例
10.5Android系统内核的编译与文件系统制作
10.5.1安装系统及工具
10.5.2编译内核及制作文件系统映像文件
(三)考核知识点
1、在主机端建立Android系统开发环境;2、Android应用程序结构;3、Android应用程序设计;4、Android系统内核的编译与文件系统制作;
(四)考核要求   
(1)识    记:Android SDK、Android应用程序框架、配置应用程序的运行参数、模拟器、Android应用程序目录结构、Android系统内核;
(2)领    会:在主机端建立Android系统开发环境;Android系统内核的编译与文件系统制作;
(3)简单应用:Android应用程序设计

第三部分  有关说明与实施要求
一、考核的能力层次表述考核能力层次表述
  本大纲在考核目标中,按照“识记”、“领会”、“应用”三个能力层次规定其应达到的能力层次要求,各能力层次为递进等级关系,后者必须建立在前者的基础上,其含义是:
识记:能知道有关名词、概念、知识的含义,并能正确认识和表达,是低层次的要求。
领会:在识记的基础上,能全面把握基本概念、基本原理、基本方法,能掌握有关概念、原理、方法的区别与联系,是基本层次的要求。
简单应用:在理解的基础上,能运用基本概念、基本原理、基本方法联系学过的知识点分析和解决有关的理论问题和实际问题,是较高层次的要求。。
综合应用:在理解的基础上,能运用基本概念、基本原理、基本方法联系学过的多个知识点分析和解决有关的理论问题和实际问题。,是最高层次的要求
二、教材
指定教材:《嵌入式系统设计与应用》(第2版),张思民编著,清华大学出版社,2014年1月。
三、自学方法指导
1.在开始阅读指定教材某一章之前,先翻阅大纲中有关这一章的考核知识点及对知识点的能力层次要求和考核目标,以便在阅读教材时做到心中有数,有的放矢。
2.完成书后作业和适当的辅导练习是理解、消化和巩固所学知识,培养分析问题、解决问题及提高能力的重要环节,在做练习之前,应认真阅读教材,在练习过程中对所学知识进行合理的回顾与发挥,注重理论联系实际和具体问题具体分析,解题时应注意培养逻辑性,针对问题围绕相关知识点进行层次(步骤)分明的论述或推导,明确各层次(步骤)间的逻辑关系。
3.在系统学习的基础上掌握基本理论、基本知识、基本方法。本课程内容涉及嵌入式系统的各个方面,知识范围广泛,各章之间既有联系又有相对独立性。自学应考者应首先全面系统地学习各章,记忆应当识记的基本概念、专业术语,深入理解基本理论,弄懂基本方法内涵:其次,要认识和掌握各章之间的联系:再次,在全面系统学习的基础上掌握重点,有目的地深入学习重点章节。
4、把学习嵌入式系统基本知识和实践结合起来。目前嵌入式系统发展日新月异,这就要求自学应考者在学习现有嵌入式系统设计基本理论、基本方法的同时,要了解最新的嵌入式系统发展业态,要能够运用所学原理进行应用分析。
5、重视理论联系实际,密切结合当前嵌入式系统应用的实践进行学习。自学应考者在学习中要把课程的内容同应用和发展变化联系起来,进行分析研究,以增强感性认识,更深刻地领会教材的内容,将知识转化为能力,提高自己分析问题和解决问题的能力。
四、对社会助学的建议
1、应熟知考试大纲对课程提出的总要求和各章的知识点。
2、应掌握各知识点要求达到的能力层次,并深刻理解各知识点的考核目标。
3、辅导时,应以考试大纲为依据,指定的教材为基础。
4、辅导时,要注意突出重点,对考生提出的问题,不要有问即答,要积极启发引导。
5、注意对应考者能力的培养,特别是自学能力的培养,要引导学生逐步学会独立学习,在自学过程中善于提出问题,分析问题,做出判断,解决问题。
6、要使考生了解试题的难易与能力层次的高低两者不完全是一回事,在各个能力层次中会存在着不同难度的试题。
8、助学学时:本课程共3个学分,建议总课时54学时,其中助学课时分配如下:
章  次       内     容    学  时
第一章      嵌入式系统基础    2
第二章    嵌入式系统硬件体系结构    2
第三章    嵌入式Linux操作系统    2
第四章    嵌入式Linux程序开发基础    4
第五章    嵌入式系统开发环境的建立    6
第六章    文件处理与进程控制    6
第七章    嵌入式Linux网络应用开发    6
第八章    嵌入式设备驱动程序设计    6
第九章    设备驱动程序开发实例    16
第十章    Android系统开发环境的建立    4
合  计        54
五、关于命题考试的若干规定
1、本大纲各章节所提到的内容和考核目标都是考试内容。试题覆盖到章,适当突出重点。
2、试卷中对不同能力层次的试题比例大致是:“识记”20 %、“理解”30%、“简单应用”35%,综合应用占15%。
3、试题难易程度合理:较易、中等难度、较难、难比例为 3︰4︰2︰1
4、每份试卷中,各类考核点所占比例约为:重点占65%,次重点占25%,一般占10%。
5、试题类型一般分为:单项选择题、填空题、简答题、论述题、综合题。
6、考试采用笔试,考试时间150分钟,采用百分制评分,60分合格。
六、题型示例(样题)
(一)单项选择题
1、下面哪个系统不属于嵌入式系统           。       (  )
 A、MP3播放器 B、GPS接收机 C、核心路由器 D、“天河一号”计算机系统   
(二)填空题
1、ARM9微处理器采用             总线架构。
(三)简答题
1、VI的工作模式有哪几种?各模式之间如何相互切换?
(四)论述题
1、试述建立Android系统开发环境的过程和步骤。
(五)综合题
1、编写程序,创建两个子进程,由主进程建立共享内存,一个子进程写数据到共享内存中,再由另一个子进程读出数据。
 

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