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嵌入式Linux及物聯網系統開發課程
	----基于 Cortex-A53 和 Cortex-M4 ARM 處理器 ----基于嵌入式 Linux 和 uC/OS-III 操作系統

一、課程的特點和優勢

廣州粵嵌通信科技股份有限公司的實訓課程采用 Cortex-A53+嵌入式 Linux 及Cortex-M4+uC/OS-III 雙平臺雙系統，全面深入地對行業內廣泛使用的嵌入式技術進行深入的學習和項目實踐；使學員在學習過程中通過實操對全行業嵌入式技術有深刻的理解和掌握。通過本課程的學習，使學員可以在電視機機頂盒、多媒體廣告機、平板電腦、手持移動終端、通信服務器、網絡攝像頭、流媒體服務器、四軸飛行器、車載導航、汽車行駛記錄儀、智能機器人、工業現場控制等行業大顯身手。

1.粵嵌實訓內容

粵嵌自主研發與設計的雙平臺雙系統嵌入式實訓課程。

2.粵嵌的實訓平臺

1）Cortex-A53 平臺

GEC6818 實驗開發平臺由嵌入式開發平臺、液晶板、實驗主板三大塊組成，核心板采用8層板工藝設計，確保穩定可靠，可以批量用于平板電腦、車載多媒體、學習機、POS 機、游戲機、行業監控等多種領域。該平臺搭載三星 Cortex-A53 系列高性能處理器 S5P6818，八核，最高主頻高達 1.4GHz，可應用于嵌入式操作系統的高端應用開發。改平臺支持千兆以太網、板載 LVDS 接口、MIPI 接口、PCIE 接口等。

GEC6818 實驗開發平臺支持三大操作系統，具備完整的教學資源和教學內容，包括：ARM 微處理器系統驅動的實驗、嵌入式實時操作系統 Linux 開發、嵌入式 Android 系統開發、嵌入式 Android 應用開發、嵌入式系統項目實戰開發等內容。

2）Cortex-M4 平臺

二、課程適合的學員

· 應用電子技術、通信工程、電子信息工程、計算機應用、物聯網、自動化技術、機電一體化技術等相關專業的畢業生。
· 有電子設備維護、維修等經驗，并準備嵌入式硬件開發方向轉型的工程師。
· 有軟件測試、軟件維護等經驗，并準備向嵌入式軟件開發方向轉型的工程師。
· 有 51 單片機基礎，準備向 Cortex-M3/M4 方向發展的工程師。
· 有 51 單片機基礎，準備向 Linux 設備驅動開發方向發展的工程師。
· 有一定嵌入式硬件開發經驗，準備從事嵌入式 Linux 應用開發的工程師。
· 有一定的嵌入式開發基礎，有志于向 ARM 高性能處理器及嵌入式 Linux 操作系統開發方向發展的工程師。

三、課程實訓目標

· 熟練掌握 C/C++編程語言，對數據結構有一定的了解。
· 掌握 Cortex-M4 開發工具及設計流程。
· 掌握 Cortex-M4 的外圍接口使用，如：GPIO、中斷、定時器、ADC、DAC、UART、看門狗等。
· 熟練掌握現場總線設計與應用，如：I2C 總線、SPI 總線、CAN 總線、RS485 總線等。
· 熟練掌握 linux 系統使用，并可以熟練地使用 linux 系統的開發、調試工具。
· 熟練掌握嵌入式 linux 應用編程，如：I/O 編程、多進程編程、多線程編程等。
· 熟練掌握嵌入式 linux 高級編程技術，如：串口編程、數據庫編程、V4L2 編程等。
· 掌握嵌入式 linux GUI 設計方法。
· 熟悉嵌入式 linux 內核移植、uboot 移植及 rootfs 制作。
· 深刻理解嵌入式 linux 設備驅動開發。
· 對嵌入式 linux 系統在視頻監控、網絡通信、多媒體處理及智能控制領域有深入的理解。

四、職業規劃目標

· C/C++軟件開發工程師
· 嵌入式 linux 應用開發工程師
· 嵌入式 linux 驅動開發工程師
· 嵌入式 GUI 開發工程師
· Linux 網絡應用開發工程師
· 嵌入式 linux 系統移植與裁剪工程師
· 嵌入式 linux 多媒體研發工程師
· 基于單片機、Cortex-M4 研發工程師
· 現場總線控制、現場總線通信應用開發工程師
· 嵌入式 uC/OS-III 開發工程師

五、課程大綱

第一階段嵌入式開發技術基礎課程（課程時長：3周）本階段課程幫助開發工程師快速了解嵌入式開發的基本要素，熟練使用 linux 操作系統，熟練掌握嵌入式 C 語言編程，對數據結構有一定的理解，更夠熟練掌握一種嵌入式開發平臺的使用和開發環境的搭建，為進一步學習嵌入式物聯網應用開發打下良好的基礎。
序號	課程子階段	課程內容說明	課日
1	Linux 系統基礎入門	Linux 各種發行版本與 Ubuntu Linux 系統啟動過程和基本安裝步驟 vim 編輯器入門與提高 APT 軟件包管理系統 Linux 基本shell命令 Linux 系統的文件與目錄 Linux編譯器的使用	1
2	搭建嵌入式 linux 開發環境	粵嵌 Cortex-A53 平臺介紹及使用嵌入式 Cortex-A53 平臺的工作流程如何安裝嵌入式交叉工具鏈嵌入式開發工具鏈的使用方法搭建 NFS、TFTP 及 Samba 服務器嵌入式 linux 應用程序開發流程	2
3	嵌入式 C 語言編程	C 語言基本數據類型運算符，表達式和語句 C 基本控制流語句函數的實現與使用指針含義、指針運算、指針應用指針與數據，二級指針與二維數組字符串與字符串函數結構體與地址對齊，復雜結構體共用體、枚舉與位段條件編譯、宏與帶參宏的編寫變參函數、回調函數和內聯函數	6
4	高質量的編碼規范	常見的 C 語言編碼規范 Makefile 文件動態庫與靜態庫的生成與使用	1
5	數據結構	單向鏈表單向循環鏈表雙向循環鏈表 Linux 內核鏈表順序棧與鏈式棧循環隊列與鏈隊列排序算法、軟件濾波算法	3
6	階段項目開發與實現（一）《超市購物計價系統》	本項目通過對 linux 系統開發環境的熟悉，采用基礎的 C 語言編程知識，靈活巧妙的運用，完成超市購物計價系統的商品添加、計價消除、消費總價等功能，并且能夠實現商品的存量查看與購物清單的生成。目的是通過該項目能讓工程師熟悉 C 語言各種常用語法、基本數據結構，培養良好的編程思維。	3

第二階段嵌入式 linux 應用開發基礎（課程時長：2周）當前主流的嵌入式設備中均運行架構復雜的操作系統，操作系統提供了多任務的實現機制，為了能讓嵌入式設備實現更高效的運作，必須掌握嵌入式操作系統中最核心的系統編程技巧，包括：多進程編程、多線程編程、進程管理，進程間通信機制，線程間同步互斥機制、線程池機制等。
序號	課程子階段	課程內容說明	課日
1	Linux IO 編程	Linux 系統 IO 編程 Linux 文件和目錄操作方法多路復用 Linux 標準 IO 編程時間及日期編程實例用	2
2	Linux 多進程編程	Linux 進程環境 Linux 進程控制編程 Linux 進程間通信之管道 Linux 進程間通信之信號 Linux 進程間通信之 System V IPC Linux 守護進程設計	3
3	Linux 多線程編程	LINUX 線程基本概念線程同步與互斥之互斥鎖線程同步與互斥之讀寫鎖線程同步與互斥之信號量線程同步與互斥之條件變量線程屬性與線程池多線程并發拷貝	2
4	階段項目開發與實現（二）《多媒體廣告發布終端》	將 jpg 格式的廣告圖片及 mp3 格式的背景音樂存放在 SD 卡中，插入 SD 卡后自動播放廣告。此產品可以應用在電梯候梯間、產品展示櫥柜、校園信息發布等場合。用戶也可以通過觸摸屏與廣告機產品進行交互，查閱設備中的廣告信息。	3

第三階段 Cortex-M4 應用開發（課程時長：3.5周） Cortex-M4 是 ARM 公司針對嵌入式微控制器應用開發的 MCU 內核，具有低成本、高性能的巨大優勢，在眾多領域已經取代了 51 單片機，成為嵌入式微控制器應用領域的主流控制芯片。本階段課程將講述 Cortex-M4 微控制器和 uC/OS-III 嵌入式操作系統，并使二者完美結合，使工程師可以盡快進入智能家居、工業控制、四軸飛行器、智能穿戴、汽車電子等領域的項目開發。
序號	課程子階段	課程內容說明	課日
1	Cortex-M4 開發基礎	ARM 系列芯片介紹 Cortex-M4 體系結構粵嵌 Cortex-M4 平臺介紹 Keil MDK 開發環境及 J-Link 仿真器使用 Cortex-M4 時鐘體系及時鐘管理 Cortex-M4 GPIO 配置及使用 Cortex-M4 中斷實現流程及編程實例 Cortex-M4 System Tick 定時器使用 Cortex-M4 PWM 定時器 Cortex-M4 UART 原理及藍牙通信模塊應用 Cortex-M4 看門狗原理及應用編程 Cortex-M4 RTC 原理及應用編程	6
2	Cortex-M4 高級開發	ADC 原理、控制編程及傳感器使用 DAC 原理、控制編程及傳感器使用 I2C 總線原理及應用編程 SPI 總線原理、控制編程及 RFID 讀卡器編程通信協議定制方法及數據收發 RS485 總線原理及組網編程技術 CAN 總線原理及組網編程技術 LWIP 移植與使用	5
3	uC/OS-III 操作系統開發	uC/OS-III 操作系統原理 uC/OS-III 在 Cortex-M3/M4 平臺上的移植 uC/OS-III 多任務編程 uC/OS-III 多任務間通信 uC/OS-III 同步與互斥 uC/OS-III 中斷處理 uC/OS-III 系統時鐘應用	2
4	階段項目開發與實現（三）《智能家居報警系統》	使用人體紅外傳感器、可燃氣體傳感器、火焰傳感器、指示燈、直流電機、步進電機、GPRS 模塊實現家居智能遠程控制及報警功能產品。	4

第四階段嵌入式 linux 應用高級開發（課程時長：3周）計算機網絡在嵌入式 Linux 系統應用開發過程中使用非常廣泛，本階段課程從 Linux 網絡發展、TCP/IP 協議、socket 編程、TCP 網絡編程、UDP 網絡編程、Web 編程開發等方面入手，全面講解 Linux 網絡應用程序開發。Linux 的串口編程、音視頻編程、嵌入式數據庫編程等技術也是嵌入式高級應用開發常用的技術。
序號	課程子階段	課程內容說明	課日
1	Linux 串口編程	Linux 串口編程原理 Linux 串口編程方法 select()函數的使用串口通信應用協議及示例	1
2	Linux 網絡編程	TCP/IP 分層思想、TCP/UDP 用途 socket、ip 地址、端口號 TCP 編程 API 及 IO 模型 UDP 編程 API 網絡工具 wireshark 用法數據包傳輸網絡屬性設置和超時檢測 TCP 帶外數據及編程方法廣播和組播非阻塞和異步 I/O 網絡編程實例 1---獲取網絡時間網絡編程實例 2---獲取網絡天氣信息網絡編程實例 3---大文件的斷點續傳	4
3	嵌入式數據庫編程	數據庫系統概述及關系數據庫關系數據庫標準語言 SQL sqlite3 的 C/C++接口函數 sqlite3 的編程與使用 sqlite3 移植到嵌入式平臺數據采集、存儲及檢索方法	2
4	linux shell 編程	shell 編程基礎環境變量與 shell 變量 shell 特殊字符 shell 的流程控制 shell 程序運行于調試	2
5	Linux 音視頻編程	音頻接口 ALSA 應用編程 V4L2 視頻采集方法視頻編碼格式及視頻流視頻編碼解碼庫 ffmpeg 移植及應用	2
6	嵌入式 web 服務器搭建及開發	嵌入式 web 服務器原理嵌入式 web 服務器移植 CGI 程序設計	1
7	階段項目開發與實現（四）《基于 H.264 的視頻監控系統》	嵌入式平臺采集攝像頭視頻，并將視頻采用 H.264 編碼進行壓縮，壓縮后將視頻流發送給客戶端顯示。	3

第五階段嵌入式 GUI 系統編程開發（課程時長：2.5周）熟悉掌握 GUI 系統編程是嵌入式系統開發的用戶體驗的一個重要環節。在實訓過程中將引入真實案例、傳授大量實戰技巧和開發經驗。使學員完成此課程后將具有主流嵌入式圖形系統開發應用的能力。
序號	課程子階段	課程內容說明	課日
1	C++語法及編程提高	C++ 基本程序的書寫 C++ 數據類型和變量、運算符的使用 C++ 控制流、數組的使用 C++ 對象的本質、類和對象的關系 C++ 的封裝、類的繼承、多態性	5
2	QT 應用開發進階	Qt 應用編程主要方法、Qt 的主要控件、Qt 的信號與槽常用圖形界面組件、事件處理方法 QPaintter 與畫筆特效、分組布局、切分窗口、滾動區域 Qt 的容器、文本與目錄操作、數據庫操作 Qt 的多進程、Qt 多線程、Qt 的網絡通信嵌入式 QT 的移植 QT 的安卓特性應用	5
3	階段項目開發與實現（五）《餐廳自助點菜系統》	該項目可以應用于中西餐飲酒樓、大中型美食廣場、連鎖快餐、茶餐廳、咖啡廳、火鍋店、酒吧、西式漢堡、奶茶飲品、面包、早茶店等酒店餐飲場合。完成用戶自動下單，自動結算。	3

第六階段嵌入式 linux 系統移植及驅動開發（課程時長：3.5周）本階段課程使工程師們深入理解嵌入式硬件平臺的系統框架、熟悉 ARM 平臺的硬件設計原理、理解 uboot 移植、內核配置與移植、rootfs 制作等方法。 Linux 設備驅動程序是嵌入式操作系統和嵌入式硬件溝通的橋梁，沒有設備驅動，應用程序就是空中樓閣，嵌入式 linux 設備驅動開發課程深入地講解了在嵌入式平臺中，linux 系統控制硬件的方法和框架。可以使工程師深入理解 linux 系統內核的架構，并可以熟練設計 linux 設備驅動程序，掌握 linux 設備驅動移植方法。
序號	課程子階段	課程內容說明	課日
1	嵌入式平臺軟硬件框架分析	Cortex-A53 硬件平臺的架構 Cortex-A53 軟件層次分析粵嵌 Cortex-A53 平臺啟動過程分析	1
2	系統移植	u-boot 原理與工作過程 u-boot 編譯與使用方法 u-boot 移植過程 linux 內核源碼架構嵌入式 linux 內核編譯方法嵌入式 linux 內核的移植過程嵌入式 linux 根文件系統工作原理根文件系統的制作過程如何將 uboot、內核映像及根文件系統寫入開發平臺如何開機自啟動應用程序	4
3	Linux 設備驅動開發	Linux 的內核模塊字符設備驅動模型 MMU 與 IO 內存映射 misc 設備驅動模型內存管理與分配 Linux 內核中斷驅動設計內核同步機制—自旋鎖、信號量、互斥鎖與等待隊列等 Linux 內核時間管理設備驅動的 platform 模型內核設備驅動管理—如何將設備驅動編譯到內核。 linux 輸入子系統模型 linux IIC 子系統無線 wifi 驅動移植 LED 燈、蜂鳴器、按鍵驅動設計實例溫濕度傳感器、可燃氣體傳感器驅動設計實例 ADC 驅動設計實例人體紅外傳感器設計實例	10
4	階段項目開發與實現（六）《智能云教室》	智能云家居網關通過物聯網技術將家中的各種設備（如音視頻設備、照明系統、窗簾控制、空調控制、安防系統、數字影院系統等）連接到一起，提供家電控制、照明控制、遠程控制、防盜報警、環境監測、以及可編程定時控制等多種功能和手段。	3

第七階段創客孵化綜合項目（課程時長：3周）
序號	課程子階段	課程內容說明	課日
1	《可視對講系統》
2	《智慧農業系統》
3	《智能管家機器人》
4	《智能小車》	基于 Cortex-M4 平臺的智能小車，可以自動避障、超聲波測距、手機藍牙遠程控制能功能。
5	《汽車行駛記錄儀》	汽車行駛記錄儀的主要功能有：GPRS 傳送信息，刷卡登錄、監控車速、監控油量、業務單打印等。
6	《個人健康助手》