个人介绍
龙芯嵌入式系统设计及应用

主讲教师:孙冬梅

教师团队:共3

  • 孙冬梅
  • 张广明
  • 王晓荣
学校: 南京工业大学
开课院系: 电气工程与控制科学学院
专业大类: 工学
开课专业: 测控技术与仪器
课程英文名称: Loongson Embeded System
课程编号: CSE400102
学分: 2.0
课时: 32
课程介绍
“嵌入式系统设计”系列课程基础性强,是计算机硬件、软件和计算机系统的重要基础课;学生通过该课程的理论学习与实践动手训练,能提高逻辑思维能力、理论联系实际能力、自主动手能力、创新能力和团队合作能力。
目前中国已经有设计和生产芯片的能力,但是芯片使用的生态还不完善。其中,龙芯系列芯片是国产基础力量最为强大,国内应用最广的国产芯片。为了更好地推进国产芯片的使用,扩大国产芯片的生态圈,就有必要大力推广使用龙芯系列开发平台。
嵌入式操作系统是应用于嵌入式系统的软件,用来对接嵌入式底层硬件与上层应用软件,操作系统将底层驱动封装起来为开发者提供功能接口,极大地提高了应用程序的开发效率。
本课程基于国产硬件龙芯平台,国产RT-Thread操作系统软件,进行嵌入式系统的教学,在国内的嵌入式系统教学中属于首创。
通过本课程学习和实验,使学生掌握基于龙芯硬件平台的实时操作系统(RT-Thread)与嵌入式应用基本原理,了解典型的RT-Thread产品和开源技术特点等知识,同时掌握RT-Thread内核管理、嵌入式实时系统的基本设计与开发的基本方法与步骤,基本具有独立设计、开发、调试一个嵌入式系统产品的能力。通过实验课,学生应能熟练地掌握实时多任务内核的基本设计、基于RT-Thread 实时扩展的实时操作系统基本概念和编程设计实现方法,并完成典型的实时多任务演示软件的设计与编程、调试、运行。
教师团队

孙冬梅

职称:副教授

单位:电控学院

部门:测控系

张广明

职称:教授

单位:研究生院

职位:院长

王晓荣

职称:副教授

单位:电控学院

部门:测控系

职位:系主任

教学方法

采用授课、实验一体化的形式,上课实验同时进行。

与传统的学科课程不同,本课程基于小班化教学,把项目穿插其中做关联。基于微课等多种形式开展教学,上课每个学生自行带电脑,采用探究式教学,培养学生的发散思维、求异思维及创新能力,创建课堂教学情境,搭建师生交互平台。使用自行设计的嵌入式系统开发板,并编写例程,课堂上学生使用开发板进行实例验证,课后学生进行复习并自行开发创新实验。边上课边做实验,真正做到学做合一。

阶段性布置课程设计课题测试。要求每位学生均能独立地完成相关的软件和硬件设计,并将设计实物调试成功。学有余力的同学,可以完成自主创新项目,学生完成的作品均归学生所有。

最后以工程实践为导向、充分体现现代教育理念的教学方法,进行相关课程实践。课程后期需要通过自行组合团队(3-5人)完成一个完整的“项目”工作。


视频制作方法

本视频不同于以往课堂教学,采用课堂PPT讲解、专业原理分析、实例编程、现场实验实录等四种形式相结合的方式。辅以字幕、提示、语音讲解,录制内容清晰、直观。主要以下五种方式:

1.问题探究法:课程从知识点回顾入手,引导学生思考原因与发展趋势。按照提出问题-分析问题-解决问题依次进行,提高学生分析问题解决问题的能力。

2.针对嵌入式系统的概念这一教学重点,采用讲授的教学方法,直接、生动、精炼地让学生掌握,为学生打好坚实的理论基础。

3.案例分析法:在介绍内核相关理论和应用时,一方面从学生自身科研实验入手,另一方面结合国内外最新研究成果,将基础理论应用到工业实践中,潜移默化地激发学生的兴趣并提升学生的探究能力。屏幕录制软件操作、代码修改过程,逐条分析代码语句,方便学生进行实际动手操作。

4.设问扩展法:嵌入式系统广泛应用在各个领域中。本课程在完成基本外设内容讲授后,引出相关的问题,也是嵌入式系统的最新的前沿热点问题,引导学生深入思考和课后自学,培养学生勤于思考、勇于探究的科学精神。

5.视频呈现法:本课程选用微课视频的教学方法,在视频制作过程中,将图片、动画、文字多种素材并用,紧密配合讲授的内容,易于学生掌握。实录嵌入式系统的环境搭建、程序参数调试过程,并实录示波器采集的信号波形,分析运行结果。真正做到有图、有真相。


教学效果

  通过本课程学习和实验,使学生掌握实时操作系统(RT-Thread与Linux)与嵌入式应用基本原理,了解典型的RTOS产品和开源技术特点等知识,同时掌握RTOS内核管理、嵌入式实时系统的基本设计与开发的基本方法与步骤,基本具有独立设计、开发、调试一个嵌入式系统产品的能力。通过实验课,学生应能熟练地掌握实时多任务内核的基本设计、基于RT-Thread与Linux实时扩展的实时操作系统基本概念和编程设计实现方法,并完成典型的实时多任务演示软件的设计与编程、调试、运行。 


参考教材

1、建议教材(需列出书名、版次、作者、出版社)

《嵌入式Linux系统设计及应用-基于国产龙芯SOC》第1版,孙冬梅,北京:清华大学出版社

2、主要参考数目

Linux命令行与shell脚本编程大全》,第3版,Richard BlumChristine Bresnahan,人民邮电出版社

《嵌入式Linux应用开发完全手册》,第1版,韦东山,人民邮电出版社

《嵌入式RT-Thread应用与开发-基于国产龙芯SOC(智龙开发板) 》教程,孙冬梅,自编教程


课程评价

教学资源
课程章节 | 文件类型   | 修改时间 | 大小 | 备注
1.1 第一讲 嵌入式系统入门与裸机下载
视频
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2020-09-25 487.79MB
 
视频
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2020-09-25 86.15MB
 
文档
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2020-09-25 6.48MB
 
文档
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2020-09-25 16.63MB
1.2 第二讲 嵌入式系统裸机编程
视频
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2020-09-11 239.57MB
 
文档
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2020-09-11 100.83MB
 
作业
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2020-09-11 --
1.3 第三讲 基于RT-Thread操作系统入门- env
视频
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2020-09-02 280.15MB
 
文档
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2020-09-02 12.40MB
1.4 第四讲 基于RT-Thread操作系统内核1-shell
视频
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2020-09-03 282.02MB
 
文档
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2020-09-03 11.64MB
 
作业
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1.5 第五讲 基于RT-Thread操作系统内核2-进程与线程
视频
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2020-09-02 321.23MB
 
文档
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2020-09-02 625.36KB
1.6 第六讲 基于RT-Thread操作系统内核3-定时器
视频
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2020-09-03 414.99MB
 
文档
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2020-09-03 26.02MB
 
作业
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2020-09-03 --
1.7 第七讲 基于RT-Thread操作系统内核4-线程间同步与通信
视频
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2020-09-02 314.66MB
 
文档
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2020-09-02 27.35MB
1.8 第八讲 基于RT-Thread操作系统内核5-内存管理 文件系统
视频
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2020-09-11 170.93MB
 
文档
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作业
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1.9 第九讲 基于RT-Thread操作系统内核6-网络系统
视频
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2020-09-11 304.22MB
 
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1.10 第十讲 基于RT-Thread操作系统外设1-GPIO之LED与KEY
视频
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2020-09-03 472.30MB
 
文档
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作业
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1.11 第十一讲 基于RT-Thread操作系统外设2-UART通用串行接口
视频
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2020-05-08 235.99MB
 
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1.12 第十二讲 基于RT-Thread操作系统外设3-SPI总线接口操作
视频
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文档
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作业
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1.13 第十三讲 基于RT-Thread操作系统外设4-I2C总线接口操作
视频
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2020-05-08 496.64MB
 
文档
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2020-05-08 230.47KB
1.14 第十四讲 基于RT-Thread操作系统外设5-RTC时钟与PWM
视频
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2020-09-03 166.56MB
 
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作业
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1.15 第十五讲 基于RT-Thread操作系统外设6-CAN总线接口操作
视频
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2020-05-08 3.94MB
1.16 第十六讲 基于RT-Thread操作系统外设7-编写驱动添加自己的设备
视频
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文档
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作业
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1.17 第十七讲 基于RT-Thread操作系统组件1-组件之网络组件与小工具
视频
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2020-09-03 244.39MB
 
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1.18 第十八讲 基于RT-Thread操作系统组件2-组件之MicroPython
视频
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文档
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作业
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2.1 第一讲 基于SylixOS操作系统入门- IDE 编译
视频
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2020-09-03 269.56MB
 
文档
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2.2 第二讲 基于SylixOS操作系统内核1 - 线程管理
视频
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2020-09-03 310.73MB
 
文档
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作业
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3.1 第一讲 基于Linux操作系统-Linux入门
视频
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文档
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文档
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2020-09-03 60.19MB
3.2 第二讲 基于Linux操作系统-Linux应用编程1-文件与U盘SD卡
视频
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2020-09-03 494.96MB
 
文档
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作业
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3.3 第三讲 基于Linux操作系统-Linux应用编程2-进程与线程
视频
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2020-09-03 511.88MB
 
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3.4 第四讲 基于Linux操作系统-Linux应用编程3-网络系统
视频
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文档
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作业
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3.5 第五讲 基于Linux操作系统-Linux外设1-GPIO之LED与KEY
视频
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2020-09-03 576.29MB
 
文档
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3.6 第六讲 基于Linux操作系统-Linux外设2-UART操作
视频
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2020-09-03 438.51MB
 
文档
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2020-09-03 718.85KB
 
作业
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3.7 第七讲 基于Linux操作系统-Linux外设3-I2C总线接口操作
视频
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2020-09-03 373.26MB
 
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3.8 第八讲 基于Linux操作系统-Linux外设4-SPI总线接口操作
视频
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2020-09-03 444.75MB
 
文档
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2020-09-03 590.98KB
 
作业
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3.9 第九讲 基于Linux操作系统-Linux外设5-CAN总线接口操作
视频
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2020-09-03 344.31MB
 
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3.10 第十讲 基于Linux操作系统-Linux外设6-PWM接口操作
视频
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2020-09-03 108.33MB
 
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2020-09-03 473.00KB
 
作业
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