106學年第1學期課程綱要

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一、課程基本資料
開課序號 1299 課程學制
科目代碼 AEU0073 課程名稱 嵌入式計算系統設計
英文名稱 Embedded Computing System Design
全/半年 必/選修 選修
學分數 3.0 每週授課時數 正課時數: 3 小時
開課系級 電機系(學)3年級
先修課程
課程簡介 本課程提供學生對於嵌入式軟體及嵌入式硬體的概念及設計技巧的學習。首先介紹嵌入式系統的應用,並說明嵌入式系統的軟硬體聯合設計方法與傳統的軟體及硬體設計有何不同,本課程並包含嵌入式計算、程式指令集、核心處理單元、嵌入式計算平台以、進階的程式設計與分析、及程序與作業系統,最後再介紹系統設計技術概念。 本課程包含實驗實作,採用Xilinx Zynq 7020 (ARM+FPGA)嵌入式平台為實驗平台進行嵌入式系統程式設計的使用介紹,讓同學透過實驗內容學習到目前嵌入式計算設計的實務開發過程。
課程目標 對應系所核心能力
1. 瞭解嵌入式計算系統設計原理 學士:
 1-1 運用物理數學與電機電子工程知識與技術之能力
 1-2 設計、執行與驗證電機電子實驗,以及分析詮釋實驗數據之能力
 1-3 規劃、設計及執行電機電子工程系統整合之能力
2. 瞭解如何使用計算機軟、硬體為元件來設計嵌入式計算系統 學士:
 1-1 運用物理數學與電機電子工程知識與技術之能力
 1-2 設計、執行與驗證電機電子實驗,以及分析詮釋實驗數據之能力
 1-3 規劃、設計及執行電機電子工程系統整合之能力
 2-1 認識時事議題、了解工程技術對環境、社會及全球的影響,並培養持續學習的習慣與能力
3. 熟悉嵌入式計算平台執行程序及作業系統 學士:
 1-1 運用物理數學與電機電子工程知識與技術之能力
 1-2 設計、執行與驗證電機電子實驗,以及分析詮釋實驗數據之能力
 1-3 規劃、設計及執行電機電子工程系統整合之能力
4. 熟悉嵌入式計算平台開發程式設計與分析 學士:
 1-1 運用物理數學與電機電子工程知識與技術之能力
 1-2 設計、執行與驗證電機電子實驗,以及分析詮釋實驗數據之能力
 1-3 規劃、設計及執行電機電子工程系統整合之能力
 2-1 認識時事議題、了解工程技術對環境、社會及全球的影響,並培養持續學習的習慣與能力
5. 瞭解網路與分散式嵌入式之系統設計方法 學士:
 1-1 運用物理數學與電機電子工程知識與技術之能力
 1-2 設計、執行與驗證電機電子實驗,以及分析詮釋實驗數據之能力
 1-3 規劃、設計及執行電機電子工程系統整合之能力
 2-1 認識時事議題、了解工程技術對環境、社會及全球的影響,並培養持續學習的習慣與能力

二、教學大綱
授課教師 蔣欣翰
教學進度與主題
本課程提供學生對於嵌入式軟體及嵌入式硬體的概念及設計技巧的學習。首先介紹嵌入式系統的應用,並說明嵌入式系統的軟硬體聯合設計方法與傳統的軟體及硬體設計有何不同,本課程並包含嵌入式計算、程式指令集、核心處理單元、嵌入式計算平台、進階的程式設計與分析、以及程序與作業系統,最後再介紹系統設計技術概念。本課程包含實驗實作,採用Xilinx Zynq (ARM+FPGA)嵌入式平台為實驗平台進行嵌入式系統程式設計的使用介紹,讓同學透過實驗內容學習到目前嵌入式計算設計的實務開發過程。

Week 1:   Embedded Computing
Week 2:   Embedded Computing
Week 3:   Instruction Sets
Week 4:   Instruction Sets 
Week 5:   CPUs 
Week 6:   CPUs 
Week 7:   Computing Platforms 
Week 8:   Computing Platforms 
Week 9:   Midterm 
Week 10:   Program Design and Analysis 
Week 11:   Lab #1 
Week 12:   Program Design and Analysis 
Week 13:   Lab #2
Week 14:   Processes and Operating Systems 
Week 15:   Lab #3  
Week 16:   System Design Techniques 
Week 17:   Lab #4 
Week 18:   Final 
 
教學方法
方式 說明
講述法 介紹嵌入式計算設計與開發流程
合作學習 以分組合作方式進行實驗及報告撰寫
實驗/實作 採用嵌入式計算實驗板進行實驗實作
評量方法
方式 百分比 說明
作業 10 % 課本習題演練
期中考 30 % 期中課程進度筆試測驗
期末考 30 % 期末課程進度筆試測驗
課堂討論參與 10 % 參與分組討論及口頭報告
報告 20 % 實驗操作及結果撰寫報告
參考書目

1.   Marilyn Wolf, Computers As Components: Principles of Embedded Computing System Design. Morgan Kaufmann, 3rd Ed, 2012. (ISBN-13: 978-0123884367; ISBN-10: 0123884365)

2. 陳朝烈,Xilinx Zynq 7000系統晶片之軟硬體設計,全華圖書,2016

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