《嵌入式实时操作系统》课程教学大纲

《嵌入式实时操作系统》课程教学大纲Embedded Real-time Operation System

课程编号：170202029

学时：24，理论：16，实践：8 学分：1.5

适用对象：电子信息工程、电子信息科学与技术、通信工程专业本科生先修课程：计算机基础、微机原理与应用，面向对象程序设计，数据结构与算法设计，单片机原理及应用一、课程的性质和任务本课程是一门专业选修课，随着计算机技术的迅速发展和芯片制造工艺的不断进步，嵌入式系统的应用日益广泛：从民用的电视、手机等电路设备到军用的飞机、坦克等武器系统，到处都有嵌入式系统的身影。在嵌入式系统的应用开发中，采用嵌入式实时操作系统（简称RTOS）能够支持多任务，使得程序开发更加容易，便于维护，同时能够提高系统的稳定性和可靠性。这已逐渐成为嵌入式系统开发的一个发展方向。 本课程从操作系统实现资源管理的观点出发，阐述如何对计算机系统中的硬、软件资源进行管理，使计算机系统协调一致地、有效地为用户服务，充分发挥资源的使用效率，提高计算机系统的服务质量。 一个从事计算机科学技术的工作者，当他掌握了操作系统的工作原理和实现方法后，将有利于他利用计算机系统开发各种应用软件和系统软件。二、教学目的与要求本课程的教学目的在于使学生掌握操作系统对各种资源的管理方法和操作系统各部分程序之间的关系后，才能真正掌握操作系统的工作原理以及了解操作系统在整个计算机系统中的作用。通过本课程的学习，要求：1.了解操作系统的组成部分，掌握操作系统的基本原理、基本概念，了解操作系统的基本设计方法；2.掌握能将实时操作系统有关理论和方法运用于嵌入式系统开发与设计的工程实际问题中；3.能选择与使用计算机辅助设计等现代工具和手段实施嵌入式实时操作系统的建模、仿真、调试、分析、设计；4.能理解基于ARM技术的嵌入式实时操作系统的新理论和前沿技术进展。课程教学应在541

学生的知识、能力、及素质三个方面的要求具体应满足以下：1.知识要求通过课程学习，学生应全面、完整地理解嵌入式实时操作系统的基本结构、基础原理和基本方法。包括嵌入式实时操作系统的基础知识，任务管理，中断和时间管理，事件管理，消息管理，内存管理，实时操作系统的移植及在嵌入式系统中的应用等。（支撑毕业要求1-1指标点）

2.能力要求1)能够理解并掌握市场最流行的或最新推出的操作系统及其他相关设计和调试工具、操作系统开发和设计的基本方法；（支撑毕业要求3-1指标点）

2)不断向学生传递“互联网+”、“中国制造2025”等技术应用发展信息，培养学生强烈的创新意识，并能掌握基本的创新方法；（支撑毕业要求3-2指标点）

3)能基于复杂工程问题的整体解决方案，设计满足特定需求的嵌入式实时操作系统、单元或流程；（支撑毕业要求3-4指标点）

4)能够基于嵌入式实时操作系统的原理提出对复杂电子信息相关的工程问题展开研究的方（支撑毕业要求4-1指标点） 法、技术路线和实验方案；5)能够按照实验方案设计合理的实验步骤，能正确操作实验仪器、安全完成实验过程。（支撑毕业要求4-2指标点）

6)设计不同的变量并正确采集和整理实验数据，能够理解实验结果，解释理论模型和实验结果的差异，用实验结果解释理论模型，并通过信息综合得到合理有效的结论；（支撑毕业要求4-3指标点）

7)了解本专业重要资料的来源和搜索方法，能够运用现代信息技术进行文献检索、资料（支撑毕业要求5-1指标点） 查询及相关信息；8)能够使用Keil/IAR/RealView MDK/ADS 1.2、Matlab Simulink、Telelogic tau SDL/UMLsuit等计算机辅助设计和调试分析工具完成智能控制系统的智能控制或算法处理处理过程的仿真、调试试验，并理解其局限性；（支撑毕业要求5-2、5-3指标点）

9)具有书面归纳整理和表达实验目的、实验原理、实验内容、实验步骤、实验结果及分析的能力，能够撰写嵌入式系统及应用的实验报告和设计文稿。（支撑毕业要求10-4指标点）

10)培养具有理论联系实际，并在实践中不断学习的能力。（支撑毕业要求12-3指标点）11)针对嵌入式实时操作系统软、硬件和开发工具更新换代太快，培养自学能力，逐步树立终身学习的观念。（支撑毕业要求12-4指标点）

3.素质要求1)能够在多学科背景下的团队活动中，能够承担个体、团队成员及负责人的角色。（支撑毕业要求9-1、9-2、9-3指标点）

2)能够就电子信息相关的复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令。（支撑毕业要求10-4指标点）

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《嵌入式实时操作系统》课程目标对电子信息工程专业毕业要求的支撑关系如表1所示。

表1：《嵌入式实时操作系统》课程目标对电子信息工程专业毕业要求的支撑关系

《嵌入式实时操作系统》课程目标

通过课程学习，学生应全面、完整地理解基于ARM1.工程知识：的嵌入式系统的基本结具备从事电构、基础原理和基本方法。子信息工程包括嵌入式系统的基础知工作所需的1-1.理解并掌握从识，嵌入式系统的体系结数学、自然科事电子信息工程工构，嵌入式系统的存储器学、工程基础作所需的数学、自系统，嵌入式系统输入／和专业知识，然科学、工程基础输出设备接口，嵌入式系能够将它们和专业知识

统总线接口，嵌入式系统用于解决复网络接口，嵌入式系统软杂电子信息件及操作系统基础，实时工程问题。

操作系统的移植及在嵌入式系统中的应用，图形用户接口（GUI）的应用等。

3.设计/开发能够理解并掌握市场最流3-1.理解并掌握新行的或最新推出的新型处解决方案：能产品、新工艺、新理器及其他相关芯片、软够设计针对技术和新设备开发件调试工具、操作系统等电子信息相和设计的基本方法

开发和设计的基本方法

关的复杂工程问题的解不断向学生传递“互联网决方案，设计3-2.具备强烈的创+”、“中国制造2025”等满足特定需新意识，掌握基本技术应用发展背景，培养求的系统、单的创新方法

学生强烈的创新意识，并元（部件）或能掌握基本的创新方法

工艺流程，并能够在设计3-4.能基于该复杂环节中体现能基于复杂工程问题的整工程问题的整体解创新意识，考体解决方案，设计满足特决方案，设计满足虑社会、健定需求的嵌入式系统、单特定需求的系统、康、安全、法元或流程

单元或流程

律、文化以及环境等因素。

4.研究：能够4-1.能够基于科学基于科学原原理提出对复杂电理并采用科子信息相关的工程

学方法对复问题展开研究的方杂电子信息法、技术路线和实工程工程问验方案

题进行研究，4-2.能够按照实验包括设计实方案设计合理的实验、分析与解验步骤，能正确操

释数据、并通作实验仪器、安全过信息综合完成实验过程

得到合理有4-3.设计不同的变

效的结论。

毕业要求 毕业要求指标点

543

《嵌入式实时操作系统》课程实践教学目标

能够基于嵌入式系统的原理提出对复杂电子信息相关的工程问题展开研究的方法、技术路线和实验方案

能够按照实验方案设计合理的实验步骤，能正确操作实验仪器、安全完成实验过程

设计不同的变量并正确采

5.使用现代工具：能够针对电子信息相关的复杂工程问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，包括对复杂工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性。量并正确采集和整理实验数据，能够理解实验结果，解释理论模型和实验结果的差异，用实验结果解释理论模型，并通过信息综合得到合理有效的结论

5-1.了解本专业重要资料的来源和搜索方法，能够运用现代信息技术进行文献检索、资料查询及获取相关信息5-2.针对电子信息领域的复杂工程问题，开发或选用恰当的仿真工具，预测与模拟复杂问题，并理解其局限性5-3.掌握电子信息系统的计算机辅助设计、调试工具，并理解其局限性集和整理实验数据，能够理解实验结果，解释理论模型和实验结果的差异，用实验结果解释理论模型，并通过信息综合得到合理有效的结论

了解本专业重要资料的来源和搜索方法，能够运用现代信息技术进行文献检索、资料查询及相关信息

能够使用Keil/IAR/

RealView MDK/ADS 1.2、Matlab Simulink、Telelogic tau SDL/UML

suit等计算机辅助设计和调试分析工具完成智能控制系统的智能控制或算法处理处理过程的仿真、调试试验，并理解其局限性

9-1.在多学科背景下的团队活动中，能够积极配合团队工作，体现合作精9.个人和团神和团队意识队：能够在多9-2.能够理解个人学科背景下在团队中应承担的的团队中承责任，能够和团队担个体、团队成员合作、分担任成员以及负务，发挥应有的能责人的角色。

力9-3.能够和团队成员交流，倾听他人的意见听取建议，共享信息综合性实验或讨论课一般是2～3人一小组，必须有团队意识和团队合作精神才能如期完成任务。要求要有合理分工、及时交流讨论等。

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10.沟通：能够就电子信息工程相关的复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令。并具备一定的国际视野，能够在跨文化背景下进行沟通和交流。

12.终身学习：具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力。

10-4.具有书面归纳整理和表达能力，能够撰写电子

信息工程相关的复杂工程问题的设计报告和设计文稿

具有书面归纳整理和表达实验目的、实验原理、实验内容、实验步骤、实验结果及分析的能力，能够撰写嵌入式系统及应用的实验报告和设计文稿

12-3.具有理论联培养具有理论联系实际，系实际，并在实践并在实践中不断学习的能中不断学习的能力

力。

12-4.不断提高自我学习能力，逐步树立终身学习的观念

针对嵌入式系统软、硬件和开发工具更新换代太快，培养自学能力，逐步树立终身学习的观念

三、实验项目的具体内容：

第1章 实时操作系统基础

1.

基本内容：

“嵌入式系统”目前国内一个普遍被认同的定义是：以应用为中心、以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。本章主要讲述嵌入式系统基础知识，包含有嵌入式系统的定义、组成、特点、分类、发展及应用前景等，重点分析了嵌入式系统开发方法。使学生对嵌入式系统主要特点及应用有全面的了解，同时能激起学生学习嵌入式系统的兴趣和欲望。

2.

教学基本要求：

理解嵌入式系统及ARM的概念；了解嵌入式系统的组成、特点、分类、发展及应用；重点掌握嵌入式系统的开发方法；要求对现在社会上对嵌入式人才的需求和发展要在网上做调查，提高学生对嵌入式方面的技术工作有比较全面的认识，激起学生对学习本门课程的兴趣。

3.

教学重点难点：

545

重点要求掌握嵌入式系统的定义、组成、发展及开发方法。4.教学建议：建议学时数为4学时。掌握嵌入式系统基础知识的基本概念对嵌入式系统的应用开发十分重要。要求学生在课前和课后安排2个以上学时进行嵌入式系统基础知识的学习，和完成嵌入式系统基础知识部分的作业，掌握嵌入式系统的一些基本概念。第2章 任务管理

1．基本内容：“嵌入式系统”目前国内一个普遍被认同的定义是：以应用为中心、以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。本章主要讲述嵌入式系统基础知识，包含有嵌入式系统的定义、组成、特点、分类、发展及应用前景等，重点分析了嵌入式系统开发方法。使学生对嵌入式系统主要特点及应用有全面的了解，同时能激起学生学习嵌入式系统的兴趣和欲望。2． 教学基本要求：

理解嵌入式系统及ARM的概念；了解嵌入式系统的组成、特点、分类、发展及应用；重点掌握嵌入式系统的开发方法；要求对现在社会上对嵌入式人才的需求和发展要在网上做调查，提高学生对嵌入式方面的技术工作有比较全面的认识，激起学生对学习本门课程的兴趣。3． 教学重点难点：

重点要求掌握嵌入式系统的定义、组成、发展及开发方法。4． 教学建议：

建议学时数为4学时。掌握嵌入式系统基础知识的基本概念对嵌入式系统的应用开发十分重要。要求学生在课前和课后安排2个以上学时进行嵌入式系统基础知识的学习，和完成嵌入式系统基础知识部分的作业，掌握嵌入式系统的一些基本概念。第3章 中断与时间管理

1．基本内容：“嵌入式系统”目前国内一个普遍被认同的定义是：以应用为中心、以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。本章主要讲述嵌入式系统基础知识，包含有嵌入式系统的定义、组成、特点、分类、发展及应用前景等，重点分析了嵌入式系统开发方法。使学生对嵌入式系统主要特点及应用有全面546

的了解，同时能激起学生学习嵌入式系统的兴趣和欲望。2． 教学基本要求：

理解嵌入式系统及ARM的概念；了解嵌入式系统的组成、特点、分类、发展及应用；重点掌握嵌入式系统的开发方法；要求对现在社会上对嵌入式人才的需求和发展要在网上做调查，提高学生对嵌入式方面的技术工作有比较全面的认识，激起学生对学习本门课程的兴趣。3． 教学重点难点：

重点要求掌握嵌入式系统的定义、组成、发展及开发方法。4． 教学建议：

建议学时数为4学时。掌握嵌入式系统基础知识的基本概念对嵌入式系统的应用开发十分重要。要求学生在课前和课后安排2个以上学时进行嵌入式系统基础知识的学习，和完成嵌入式系统基础知识部分的作业，掌握嵌入式系统的一些基本概念。第4章 事件管理

1．基本内容：“嵌入式系统”目前国内一个普遍被认同的定义是：以应用为中心、以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。本章主要讲述嵌入式系统基础知识，包含有嵌入式系统的定义、组成、特点、分类、发展及应用前景等，重点分析了嵌入式系统开发方法。使学生对嵌入式系统主要特点及应用有全面的了解，同时能激起学生学习嵌入式系统的兴趣和欲望。2． 教学基本要求：

理解嵌入式系统及ARM的概念；了解嵌入式系统的组成、特点、分类、发展及应用；重点掌握嵌入式系统的开发方法；要求对现在社会上对嵌入式人才的需求和发展要在网上做调查，提高学生对嵌入式方面的技术工作有比较全面的认识，激起学生对学习本门课程的兴趣。3． 教学重点难点：

重点要求掌握嵌入式系统的定义、组成、发展及开发方法。4． 教学建议：

建议学时数为4学时。掌握嵌入式系统基础知识的基本概念对嵌入式系统的应用开发十分重要。要求学生在课前和课后安排2个以上学时进行嵌入式系统基础知识的学习，和完成嵌入式系统基础知识部分的作业，掌握嵌入式系统的一些基本概念。547

第5章 消息管理

1．

基本内容：

“嵌入式系统”目前国内一个普遍被认同的定义是：以应用为中心、以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。本章主要讲述嵌入式系统基础知识，包含有嵌入式系统的定义、组成、特点、分类、发展及应用前景等，重点分析了嵌入式系统开发方法。使学生对嵌入式系统主要特点及应用有全面的了解，同时能激起学生学习嵌入式系统的兴趣和欲望。

2． 教学基本要求：

理解嵌入式系统及ARM的概念；了解嵌入式系统的组成、特点、分类、发展及应用；重点掌握嵌入式系统的开发方法；要求对现在社会上对嵌入式人才的需求和发展要在网上做调查，提高学生对嵌入式方面的技术工作有比较全面的认识，激起学生对学习本门课程的兴趣。

3． 教学重点难点：

重点要求掌握嵌入式系统的定义、组成、发展及开发方法。

4． 教学建议：

建议学时数为4学时。掌握嵌入式系统基础知识的基本概念对嵌入式系统的应用开发十分重要。

要求学生在课前和课后安排2个以上学时进行嵌入式系统基础知识的学习，和完成嵌入式系统基础知识部分的作业，掌握嵌入式系统的一些基本概念。

第6章 内存管理

1．

基本内容：

“嵌入式系统”目前国内一个普遍被认同的定义是：以应用为中心、以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。本章主要讲述嵌入式系统基础知识，包含有嵌入式系统的定义、组成、特点、分类、发展及应用前景等，重点分析了嵌入式系统开发方法。使学生对嵌入式系统主要特点及应用有全面的了解，同时能激起学生学习嵌入式系统的兴趣和欲望。

2． 教学基本要求：

理解嵌入式系统及ARM的概念；了解嵌入式系统的组成、特点、分类、发展及应用；重点掌握嵌入式系统的开发方法；要求对现在社会上对嵌入式人才的需求和发展要在网上做调查，提高学生对嵌入式方面的技术工作有比较全面的认识，激起学生对学习本门课程的兴趣。

3． 教学重点难点：

548

重点要求掌握嵌入式系统的定义、组成、发展及开发方法。4． 教学建议：

建议学时数为4学时。掌握嵌入式系统基础知识的基本概念对嵌入式系统的应用开发十分重要。要求学生在课前和课后安排2个以上学时进行嵌入式系统基础知识的学习，和完成嵌入式系统基础知识部分的作业，掌握嵌入式系统的一些基本概念。第7章 实时操作系统综合实例分析

1．基本内容：“嵌入式系统”目前国内一个普遍被认同的定义是：以应用为中心、以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。本章主要讲述嵌入式系统基础知识，包含有嵌入式系统的定义、组成、特点、分类、发展及应用前景等，重点分析了嵌入式系统开发方法。使学生对嵌入式系统主要特点及应用有全面的了解，同时能激起学生学习嵌入式系统的兴趣和欲望。2． 教学基本要求：

理解嵌入式系统及ARM的概念；了解嵌入式系统的组成、特点、分类、发展及应用；重点掌握嵌入式系统的开发方法；要求对现在社会上对嵌入式人才的需求和发展要在网上做调查，提高学生对嵌入式方面的技术工作有比较全面的认识，激起学生对学习本门课程的兴趣。3． 教学重点难点：

重点要求掌握嵌入式系统的定义、组成、发展及开发方法。4． 教学建议：

建议学时数为4学时。掌握嵌入式系统基础知识的基本概念对嵌入式系统的应用开发十分重要。要求学生在课前和课后安排2个以上学时进行嵌入式系统基础知识的学习，和完成嵌入式系统基础知识部分的作业，掌握嵌入式系统的一些基本概念。四、实验项目名称与学时分配《嵌入式实时操作系统》课程教学环节与学时分配 表2：序号

教学内容

总学时

6

其中

讲课

4

实上其验 机

他

2

549

理论教学活动支持的课程目标

知识目标(1)

能力目标(1)(2)

(7)(11)

实践教学支持活动的课程目标

1

第1章实时操作系统基础

2 第2章任务管理

第3章中断与时间管理

6 4 2

3

2 2

4 第4章事件管理 2 2

5 第5章消息管理 4 2 2

第6章内存管理

第7章实时操作6

系统综合实例分析

10 总计

4 2 2

知识目标(1)

能力目标(1)(2)

(7)(11)

知识目标(1)

能力目标(5)

能力目标(1)(2)

(8)

(7)(11)

能力目标(5)

知识目标(1)

(8)（9）

能力目标(10)素质目标（1）（11）

(2)

能力目标(5)

知识目标(1)

(8)（9）

能力目标(10)（11

素质目标（1）

(2)

能力目标(3)(4) (5)

知识目标(1)

(6)(7) (8)能力目标（9）(1)(2)(10)(11)

素质目标（1）

(2)24 16 8

五、教学中应注意的问题：无六、实验/实践内容：

见《基于嵌入式实时操作系统的程序设计技术》课程实验七、考核方式：考查，评分标准：平时占70%，开卷考试占30%

八、教材及主要参考书：1、选用教材：

《基于嵌入式实时操作系统的程序设计技术》周航慈吴文光主编北京航空航天大学出版社2006

2、主要参考书：

《嵌入式实时操作系统及应用开发》罗蕾主编，北京航空航天大学出版社 2005

九、教改说明及其他：无