《智能嵌入式系统开发（Smart embedded system development）》教学大纲-计算机科学与工程学院（人工智能学院）

《智能嵌入式系统开发（Smart embedded system development）》教学大纲

《智能嵌入式系统开发（Smart embedded system development）》教学大纲

制定时间：2025年4月

一、课程基本信息

（一）适用专业：物联网工程

（二）课程代码：3ZN1064A

（三）学分/课内学时：3学分/48学时

（四）课程类别：专业教育

（五）课程性质：必修/理论课

（六）先修课程：C语言程序设计、32单片机原理与应用、数字逻辑及计算机组成

（七）后续课程：智能嵌入式系统开发综合训练、智能物联网系统开发综合实训、毕业设计等

二、课程教学目标

《智能嵌入式系统开发》是本科物联网工程专业的一门核心专业课，在培养学生创造性思维、综合设计能力和物联网应用系统实践能力方面占有重要的地位。本课程的主要任务是通过课堂教学、实验教学及项目研究等环节培养学生的创新意识与能力和物联网工程科学知识的应用能力，使学生掌握智能嵌入式嵌入式应用系统的基本理论和基本知识，能够掌握ARM Linux平台常用嵌入式智能嵌入式系统的开发和设计，具有基本的物联网应用系统设计能力，以及对智能嵌入式系统进行分析、设计和开发的能力，支撑毕业要求中的相应指标点，在思政方面培养学生的工匠精神。

课程目标及能力要求具体如下：

（一）具体目标

目标1：智能嵌入式系统体系结构，能够明确智能嵌入式系统的概念、发展现状和应用领域，能够掌握智能嵌入式系统的基础编程能力：ARM处理器体系结构，使用ARM指令进行汇编程序设计以及ARM汇编和C语言混合编程；

目标2：嵌入式Linux开发技术，能够使用Linux命令进行嵌入式环境搭建、交叉编译和下载程序；能够利用嵌入式Linux API进行进程控制、文件读写、进程间通信、多线程编程、网络编程等程序设计。

目标3：智能嵌入式开发技术，能够掌握常见AI模型在嵌入式Linux中的模型轻量化、模型部署、模型移植、应用编程等能力，培养严谨的代码编写、系统调试习惯，倡导精益求精的职业态度和工匠精神。

（二）课程目标与毕业要求的对应关系

毕业要求	毕业要求指标点	课程目标	教学单元	评价方式
毕业要求3：设计/开发解决方案：能够针对物联网领域复杂工程问题设计和开发解决方案，设计满足特定需求的物联网应用系统，体现创新性，并从健康、安全与环境、全生命周期成本与净零碳要求、法律与伦理、社会与文化等角度考虑可行性。	3.2 能够针对特定需求，分析影响设计目标和解决方案的各种因素，设计针对物联网及其相关领域的复杂工程问题的解决方案，完成物联网模块或系统设计，在设计中体现创新意识。	目标1	嵌入式基础开发技术：ARM处理器体系结构，ARM汇编程设计。	机试+实验
		目标2	嵌入式环境搭建、交叉编译和下载程序；基于Linux API的进程控制、文件读写、进程间通信、多线程编程、网络编程等程序设计。	机试+实验
毕业要求11：终身学习。具有自主学习、终身学习和批判性思维的意识和能力，能够理解广泛的技术变革对工程和社会的影响，适应新技术变革。	11.2能够理解广泛的技术变革对工程和社会的影响，并针对个人或职业发展的需求，采用合适的方法，具有自主学习的能力，适应社会和行业的发展。	目标3	嵌入式AI技术原理、嵌入式AI模块移植及应用编程	实验

三、教学内容与方法

（一）教学内容及要求

序号	教学单元	教学内容（知识点）	学习产出要求	推荐学时	推荐教学方式	支撑教学目标	备注
1	智能嵌入式系统体系结构	智能嵌入式的概念、发展现状和应用领域；能够理解ARM处理器体系结构，使用ARM指令进行汇编程序设计以及ARM汇编和C语言混合编程	（1）了解嵌入式系统的概念和发展；（2）了解主流嵌入式操作系统的优缺点；（3）了解国际嵌入式Linux市场的基本情况；（4）熟悉嵌入式系统的开发领域。	8	讲授+讨论+实验	目标1
2	嵌入式Linux开发技术	系统编程、文件I/O、多进程和多线程、网络编程等编程。	（1）了解文件I/O的基本概念；（2）了解Linux下的数据库编程；（3）掌握系统编程、编写基于文件I/O操作的应用、掌握多进程和多线程应用程序的编写、掌握网络编程应用程序的编写（基于UDP，TCP等协议）。	32	讲授+讨论+实验	目标2
3	智能嵌入式开发技术	嵌入式Linux中的模型轻量化、模型部署、模型移植；音视频、语音识别、摄像头、人脸识别、手势识别等AI模块的原理和应用	（1）了解驱动的嵌入式AI技术的基本原理；（2）掌握嵌入式Linux中的模型轻量化、模型部署、模型移植。（3）掌握嵌入式Linux音视频、语音识别、摄像头、人脸识别、手势识别等AI模块的原理和应用	8	讲授+讨论+实验	目标3

（二）教学方法

1.课堂讲授

（1）采用启发式教学，激发学生主动学习的兴趣，培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力，引导学生主动通过实践和自学获得自己想学到的知识。

（2）在教学内容上，系统讲授嵌入式Linux开发环境和工具使用，平台的搭建，系统的移植与裁剪，应用程序编写，驱动开发基础和嵌入式图形用户界面的开发技术等基本理论、基本知识和基本方法，物联网应用系统方案设计，使学生能够系统掌握嵌入式Linux应用开发技术基础知识。

（3）在教学过程中采用电子教案，多媒体教学与传统板书、教具教学相结合，提高课堂教学信息量，增强教学的直观性。

（4）理论教学与工程实践相结合，引导学生应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，采用现代设计方法和手段，进行机构分析、综合与仿真，培养其识别、表达和解决物联网专业相关工程问题的思维方法和实践能力。

3.实验教学

实验教学是嵌入式Linux应用与开发课程中重要的实践环节，目的是培养学生掌握物联网常用通信技术的编程和使用方法，解决物联网应用系统的复杂工程问题的能力。课程必做实验12个，包含验证性实验10个，综合性实验2个，各实验按照实验指导书的要求学生独立或分组完成，并提交实验报告。

四、考核及成绩评定

（一）考核内容及成绩构成

课程考核以考核学生能力培养目标的达成为主要目的，以检查学生对各知识点的掌握程度和应用能力为重要内容，包括平时考核和期末考核两个部分。平时考核采用实验方式评定学生成绩；期末考核采用大作业评定学生成绩。各课程目标的考核内容、成绩评定方式、目标分值建议如下：

课程目标	考核内容	成绩评定方式	成绩占总评分比例	目标成绩占当次考核比例	学生当次考核平均得分	目标达成情况计算公式
目标1：智能嵌入式系统体系结构，能够明确智能嵌入式系统的概念、发展现状和应用领域，能够掌握智能嵌入式系统的基础编程能力：ARM处理器体系结构，使用ARM指令进行汇编程序设计以及ARM汇编和C语言混合编程；	ARM汇编程序设计、嵌入式Linux程序设计	机试	20%	33%	A1
	实验1-实验4（验证性试验）	实验	12%	30%	B1
目标2：嵌入式Linux开发技术，能够使用Linux命令进行嵌入式环境搭建、交叉编译和下载程序；能够利用嵌入式Linux API进行进程控制、文件读写、进程间通信、多线程编程、网络编程等程序设计。	嵌入式Linux基础编程	机试	40%	67%	A2
	实验5-实验10（验证性试验）	实验	18%	45%	B2
目标:3：智能嵌入式开发技术，能够掌握常见AI模型在嵌入式Linux中的模型轻量化、模型部署、模型移植、应用编程等能力，培养严谨的代码编写、系统调试习惯，倡导精益求精的职业态度和工匠精神。	实验11-实验12（综合性实验）	实验	10%	25%	A3
总评成绩（100%）= 机试（60%）+实验（40%）			100%	——	——

（二）平时考核成绩评定

实验：必做实验12次，支撑目标1、目标2、目标3，共占总评分40%，对应目标的评分标准如下：

对应目标		目标1：能够运用提供的实验套件根据所学知识设计实验，制定方案，搭建系统，顺利完成实验。	目标2：能根据设计实验，编写程序完成实验内容，实现实验结果	目标3：能够撰写实验报告、设计报告、实验结果分析等
考查点		实验操作及方案	实验结果	实验报告
成绩比例		20%	60%	20%
评分标准	100% 至 90%	能够根据实验要求设计较好的实验方案，能正确熟练使用仪器设备完成实验。实验态度认真，操作能力强，操作、记录规范，沟通、协作很好。	实验功能完全实现，有扩展功能，并且运行正常，实验方案有自己独到的思路与见解。	有很强的总结实验和撰写报告的能力，实验报告内容完整、正确，有很好的分析与见解。文本表述清晰，书写工整，格式规范。
	89.9% 至 80%	能够根据实验要求设计良好的实验方案，能正确使用仪器设备完成实验。实验态度认真，操作能力强，操作、记录规范，沟通、协作良好。	实验功能完全实现，并且运行正常，实验方案有自己的思路与见解。	有较强的总结实验和撰写报告的能力，实验报告内容完整、正确，有较好的分析与见解。文本表述较为清晰，书写比较工整，格式规范。
	79.9 至 70%	能够根据实验要求设计实验方案，能正确使用仪器设备完成实验。实验态度比较认真，操作能力较强，操作、记录规范，沟通、协作正常。	实验功能基本实现，并且基本运行正常。	有良好的总结实验和撰写报告的能力，实验报告内容较完整、正确，有自己的分析与见解。文本表述较为清晰，书写较为工整，格式较为规范。
	69.9% 至 60%	能够根据实验要求设计实验方案，能使用仪器设备完成实验。实验态度不太认真，操作能力一般，操作、记录基本规范，有沟通、协作。	实验功能部分实现，并且运行正常。	有一定的总结实验和撰写报告的能力，实验报告内容基本完整、正确，没有分析或见解。文本表述基本清晰，书写基本工整，格式基本规范。
	59.9%至 0	动手操作能力差；操作不规范，实验中不能与合作者进行沟通、协作，不能正确使用仪器设备。	实验功能基本没实现，并且运行不正常。	总结实验和撰写报告的能力差，实验报告内容不完整、错误多。文本表述不清晰，书写潦草、格式不规范。

五、参考学习资料

（一）推荐教材：

推荐教材1：《嵌入式LINUX系统开发 ——基于ARM处理器通用平台（第2版）》，冯新宇，蒋洪波，程坤著，清华大学出版社，2023年09月，ISBN：9787302626701；

推荐教材2：《从实践中学嵌入式Linux应用程序开发（第2版）》，华清远见嵌入式学院，电子工业出版社，2015年08月，ISBN：9787121264719；

推荐教材3：《人工智能嵌入式系统开发实战》，顾锞等著，电子工业出版社，2023年08月，ISBN：9787121460241；

参考资料1：《Linux程序设计(第4版)》（世界著名计算机教材精选），[英]Neil Matthew　Richard Stones，人民邮电出版社，2010年06月，ISBN：9787115228215；

参考资料2：《嵌入式Linux驱动开发教程》，作者:华清远见嵌入式学院，电子工业出版社，2017年06月，ISBN：9787121313592。

（二）实验指导书：自编

（三）课程资源中心： http://course.incloudlab.com/

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