《嵌入式系统开发实训》实训指导书v10

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《嵌入式系统开发实训》指导书一、实训的目的和作用实训是培养和锻炼学生在学习完《嵌入式系统开发》后综合应用所学理论知识解决实际工程设计和应用问题的能力、进行工程实训的重要教学环节，它具有动手、动脑，理论联系实际的特点，是培养在校工科大学生理论联系实际、敢于动手、善于动手和独立自主解决设计实践中遇到的各种问题能力的一种较好方法。《嵌入式系统开发》是一门应用性、综合性、实践性较强的课程，没有实际的有针对性设计环节，学生就不能很好的理解和掌握所学的技术知识，更缺乏解决实际问题的能力。所以通过有针对性的实训，使学生学会系统地综合运用所学的技术理论知识，提高学生在嵌入式应用方而的开发与设计本领，系统的掌握嵌入式系统设计方法。本实训是配合课堂教学的一个重要的实践教学环节，不仅要培养学生的实际动手能力,检验学生对本课程学习的惜况，更要培养学生在实际的工程设计中查阅专业资料、工具书或参考书，掌握工程设计手段和软件工具，并能以图纸和说明书表达设计思想和结果的能力。培养学生事实求是和严肃认真的工作态度。通过本实训使学生深入了解嵌入式系统开发的步骤与方法，掌握嵌入式系统的软硬件协同开发要点及使用方法。掌握能够根据实际问题综合应用嵌入式软件、硬件的基本技能，编写相应的程序。巩固和强化理论教学内容，综合课程教学中的实验环节，培养和锻炼学生的工程实践能力，具备嵌入式系统软硬件协同开发应用程序的能力。二、实训主要内容与要求要求每个学生（或小组）都要自己动手独立设计完成一个典型的嵌入式应用小系统。设计题目可以在给出的参考题目屮选，也可以自己选设计题目，但难度不应小于参考题目，需经指导教师审查后方可确定是否采纳或修改设计题目。一般以1〜2人为一个小组，分工协作，可以进行充分的讨论和互助。完成所选课题的硬件和软件的设计与凋试。独立解决设计和调试过程屮遇到的基本问题。总结整个实践过程，写出实训报告（包括方案选择比较、总体思路、理论分析、系统设计，软件流程图，加注释的源程序，调试过程中遇到的问题及解决办法，总结与体会，参考文献）。实训是在教师指导下，各组可以集体讨论，但实训报告由学生独立完成，不得互相抄袭。教师的主导作用主要在于指明设计思路，启发学生独立设计的思路，解答疑难问题和按设计进度进行阶段审查。学生必须发挥自身学习的主动性和能动性，主动思考问题、分析问题和解决问题，而不应处处被动地依赖指导老师查资料、给数据、定答案。同组同学要发扬团队协作精祌，积极主动的提出问题、解决问题、讨论问题，互相帮助和启发。实训报告每个学生一份，由课代表收齐后统一交给指导教师。实训成绩评定由3部分组成：验收答辩情况30%，实训作品质量40%,实训报告书30%。 实训作品（软件）质量评分细则判定等级评判细则优按时完成实训题0所有的要求，实现了主要功能，并有创新设计；模块设计合理，操作友好，运行顺畅，无原则性错误出现，结果合理且正确；代码编写规范，可读性好，且有必要的注释。良按时完成实训题目的所有要求，实现了主要功能；模块设计较合理，方便较使用，运行较顺畅，结果基本合理且原则性错误不超过2次并能现场纠正；代码编写规范，W读性好，对重要的代码进行了注释。中基本完成实训题0的要求；模块设11•基本合理，程序运行较顺畅，验收时结果基本合理且原则性错误不超过3次并能说明纠正思路；代码规范性一般。及格能按时基本完成实训题目的要求和主要功能，程序能基本运行，输入数据后可以得出结果，代码规范性和程序结构化一般。不及格程序验收不成功，程序实现功能没有达到题0要求，抄袭程序。实训报告书评分细则判定等级评判细则优按照实训内容要求，全面、正确地描述了程序设计过程，对各个步骤的描述淸楚、合理，各种图表规范。详细设计过程层次清晰，对程序代码的功能模块介绍详细、准确，并对结果进行分析：设计总结到位。良按照实训A容要求，描述了程序设计过程，对主要步骤的描述较淸楚、合理，图表基本符合要求。详细设计过程层次较淸晰，主要模块有比较详尽的说明；对程序代码的功能模块有介绍但不够详细、准确，设计总结不空洞。中对实训内容设计、分析方法一般、过程较详细，对程序代码的功能模块介绍较详细，有实际设计过程的体会和总结。及格对程序开发的过程、程序模块作了一般性的描述，报告基本符合书写规范。不及格对所描述的内容错误较多，文不对题或者发现报告中有抄袭行为。 验收答辩评分细则判定等级评判细则优验收时，对教师所提出的与设计有关的问题，回答思路正确，对验收时发现的问题，能准确说明出现问题的原因，并能现场修改或提出修改的正确思路；能准确的阐述程序开发的思路和方法，演示效果好。良验收时，对教师所提出的与设计有关的问题，回答思路基本正确，对验收时发现的问题，能说明出现问题的原因，并能提出修改的正确思路：能阐述清楚程序开发的思路和方法，演示效果较好。中能阐述程序开发的思路和方法，演示效果一般，能部分准确的回答提问。及格能阐述程序开发的思路和方法，能基本演示程序，能部分准确的回答提问。不及格程序演示效果较差，或根本不能演示，没有实现题目要求的主要功能，或发现雷同程序。三、实训步骤在明确各个选题的内界及要求后，学生根据ft己的实力与兴趣爱好选择相应的选题，指导老师耑要针对完成综合程序耑要的各个过程进行对学生进行指导：1、问题分析、确定解决方案框架，充分地分析和理解题目要求，弄清要求做什么。在确定解决方案框架过程中，力求做到模块结构清晰、合理、简单，各模块间的调用关系逻辑严谨。2、详细没计和编码：确定程序的主要流程，再此基础上进行代码设计。3、上机编写程序与检查。4、上机调试程序。5、撰写符合课程设计要求的设计报告。!1!、实训报告的基本格式实训报告采用学校统一的课设川纸，报告的基本A容至少包括封面、正文、附录三部分。要求字迹清楚，语言流畅。1、封面封而包括《嵌入式系统开发实训》实训报告、专业、班级、姓名、学号以及完成日期等信息。2、正文课程实训说明书应该包含如下内容：(1)耑求分析：描述W题。简述课题要解决的M题是什么，有什么要求和限制条件。 (1)总体设计：程序设计组成框图、流程图。(2)详细设计：模块功能说明。(3)测试过程与测试结果。综合设计报告文档格式要求规范，内容(不含源程序部分)不少于3000字。3.附录附录1:源程序清单和结果：源程序要加注释。结果要包括测试数据和运行结果。附录2:参考文献。五、实训参考题目1、音乐播放器的设计与实现要求：设计一款基于Qt的音乐播放器，主要涉及播放、暂停、停止、上一首、下一首等功能的实现。要求界面美观，界谢应包括主界囬，即播放界面，歌词显示界面，能够播放常用音频格式的文件，并可通过触摸屏进行揀作。编程环境：Linux+QTE+触摸屏设计思想：熟悉在Linux操作系统下，MPlayer的移梢与使用。MPlayer是一款开源的多媒体播放器，以GNU通用公共许可证发布。此款软件可在各主流作业系统使用，例如Linux和其他类Unix作业系统、微软的视窗系统及苹果电脑的Mac0S系统。MWayer是建基于命令行界面，在各作业系统可选择安装不同的图形界ffi。本项0设计基于Qt/Embedded的音乐播放器界面，并实现相应的功能。需解决的关键问题：(1)熟悉嵌入式Linux和其开发流程；(2)开源播放器MPlayer的移梢和播放测试；(3)用Qt/Embedded实现对音乐播放器的界囬设计开发并实现相应的功能。2、嵌入式Web程序设计及应用要求：了解嵌入式Web服务器运行和配置的原理及方法;熟悉嵌入式WebCGT编程。熟悉SQLite编程方法，结合表单和CGT技术，并利用SQLite提供的C语言API，设计一个基于Web的SQLite交互式数据库应用程序，可以进行简单的插入、查询、修改和删除等数据库操作，实现用户与SQLite嵌入式数据库系统的动态交互。编程环境：Linux+webCGI+SQLite设计思想：熟悉基于ARM的嵌入式Web服务器的系统组成与工作原理，丫解SQLite系统的特点 和体系结构。在arm-linux平台上成功移楨了SQIJte，结合表単和CGT技术，并利用SQLite提供的C语言APT,成功地实现了客户与SQLite嵌入式数据库系统的动态交互。此方案可以广泛应用在工业设备远程控制、远程家庭医疗设备、信息家电控制屮心等应川领域。嵌入式Web服务器端的应用程序是建立在CGI基础之上的。因此项0屮SQLite的应用开发就是如何应用CGI程序建立、访M、更新SQLite数据库的过程。可以分为三步来完成，首先建立一个后端数据库，然后通过HTML文档制作一个Web页妞及内建表单，最后编写CGT程序。需解决的关键问题：(1)学会使用Linux下的C操作SQLite和SQLite常用函数；(2)常见嵌入式WEB服务器(如BOA、lighttpd、goahead)的移植方法;(3)如何应用CGI程序建立、访问、更新SQLite数据库。3、基于Qt的视频实时显示要求：熟悉V4L2相关概念及编程方法，熟悉使用Qt与V4L2结合编程方法，掌握Linux中关于视频设备的内核驱动操作。可进行任意图像变换，可选择拉伸、收缩、扭曲、旋转、灰度化、二值化、均值滤波、中值滤波和直方图分析等。编程环境：Linux+QTE+触摸屏设计思想：Video41inux(简称V4L),是linux中关于视频设备的内核驱动，现在已有Video41inux2,还未加入linux内核，使用需自己下载补丁。在Linux中，视频设备是设备文件，可以像访问普通文件一样对其进行读写，摄像头在/dev/videoO下。Video41inux下视频编程的流程：打开视频设备：读取设备信息；更改设备当前设置(没必要的话可以不做);进行视频采集，两种方法：内存映射和直接从设备读取；对采集的视频进行处理；关闭视频设备。相关图像变化方法、函数及API见网络。需解决的关键问题：(1)Video41inux2(简称V4L2)在linux中的内核驱动加载;(2)使用V4L2进行动态图像显示；(3)图像变化方法的实现。4、基于Qt/E的百度在线地图应用要求：熟悉QWebView的应用方法，掌握百度地图JavaScriptAPI应用程序接口的编程，能在网站中构建功能丰富、交互性强的地图应用。设•—个简单的全屏QWebView控件，显示指定地区的路况等信息。编程环境：Linux+QTE+触摸屏 设计思想：QWebView是QtWebKit网页浏览模块的一个主要widget组件，可以用它来展现互联网网页。使用QWebView类只要几行代码就可以做出一个最简单的浏览器。QWebView的主要功能是用于浏览网页，毎个QWebView都包含着一个QWebPage，而QWebPage是川于存储和编辑网页的类。百度地图JavaScriptAPT是一套由JavaScript语言编写的应用程序接口，可帮助在网站屮构建功能丰富、交互性强的地图应川，支持PC端和移动端基于浏览器的地图应用开发,且支持HTML5特性的地图开发。另外，2014年1月9曰，极速版JavaScriptAPI全新上线，此版本专门针对移动端浏览器开发提供。该套API免费对外开放。自vl.5版本起，需先申请密钥（ak）才可使用，接口（除发送短信功能外）无使用次数限制。需解决的关键问题：（1）熟悉百度在线地图应用方法；（2）分析BaiduMap.tar.gz中百度地图的调用方法;（3）设汁一个简单的全屏QWebView控件，显示指定地区的路况等信息。六、参考文献[1]DYV-1型嵌入式车载多媒体实验箱实验指导书.[2]张思民.嵌入式系统设计与应用（第2版）.清华大学岀版社,2014,1[3]路莹，彭健钧.嵌入式系统开发技术与应用.清华大学岀版社，2011,8[4]弓雷.ARM嵌入式Linux系统开发详解（第2版）.清华大学出版社，2014,2[5]陈文智，王总辉.嵌入式系统原理与设计.清华大学出版社,2011,05[6]常华，黄岚，张海燕.嵌入式系统原理与应用.清华大学出版社,2013,01