【课程价值点】

1、掌握嵌入式软件开发所需的与处理器相关的通用知识。
2、明白信号完整性对嵌入式软件开发的影响。
3、掌握嵌入式软件开发所需掌握的GNU工具。包括make、gcc、binutils、ld和gdb。
4、更加深入地理解C编程语言。
5、了解引导加载器的大致工作原理和功能。
6、掌握实时操作系统的设计和实现原理。包括多任务、任务同步通讯、内存管理、设备管理和定时器管理。
7、理解设计是软件质量之本，并掌握一种有效的模块管理、错误管理和目录结构管理方法。
8、理解什么是可开发性问题和了解一种解决方法。
9、理解平台与框架开发是打造高质量软件之路。
10、理解软件开发的困难和质量保证需要系统性的方法论。
11、理解软件工程的工作习惯对软件质量的影响，掌握一些终身受用的编程好习惯。
12、理解单元测试的重要性，并掌握一种简单有效的部署方法。
13、理解代码覆盖、静态分析和动态分析对构建高质软件的重要性。

【课程背景】

从事嵌入式软件开发，最困难的莫过于学习操作系统原理和处理器方面的知识。讲解操作系统原理如果以Linux、Windows CE、VxWorks等成熟的操作系统为素材并不好，因为它们太大，很容易让人“只见森林不见树木”，也容易让人望而生畏而失去学习的兴趣和信心。从软件开发的角度来看，操作系统的概念和实现原理一旦掌握，不论基于哪一个操作系统做开发都只是调用不同的函数而已。为了让学员获得最好的学习体验，本课程以讲师自己设计的一个实现简洁、完整的“实时”操作系统 — ClearRTOS为基础，通过渐进式的方式细致讲解操作系统的概念和实现原理。至于处理器方面的知识，本课程没有针对某一具体处理器，而是就编程方面所需的通用知识进行了讲解。对这些通用知识的掌握，将使得处理器对于学员不再那么神秘。
与非嵌入式软件开发采用集成开发环境不同，嵌入式软件开发大多是基于命令行的。软件开发工程师除了进行编码工作，还得能驾驭自己的编译环境并运用其他的开发工具辅助开发工作。本课程以来自GNU的工具为例帮助学员战胜这一挑战。值得强调的是，其中花了较大的篇幅帮助学员成为Makefile方面的专家。
要实现高质高效地从事软件开发工作，项目人员还必须理解软件设计的重要性，并借助一定的质量保证方法论来提高工作质量和效率。软件设计和质量保证方法论是业内比较抽象和高级的话题，为此本课程通过带领实践的方式逐步展开讲解，以帮助学员获得一些实用的设计原则、最佳实践和一套有效的质量保证方法论。
总而言之，本课程从知识、工具、方法和思想这四大方面全面讲解如何专业地从事嵌入式软件开发，致力于帮助学员全面走向高质高效编程。

【课程对象】

以C为编程语言的嵌入式和非嵌入式软件开发工程师、项目管理师、架构师等。

【课程大纲】

第1天学习导引1.学什么？怎么学？
2.工程师技术能力层次模型
3.高质高效软件开发团队效能模型
[硬件篇] 处理器的基本概念1.微处理器与微控制器
2.寄存器
3.处理器的启动
4.输入与输出
5.指令与数据
6.中断
7.字节序
8.边界对齐
9.断点
10.内存管理单元
11.缓存
[硬件篇] 开发活动中的硬件问题1.两个软件异常案例
2.异常的背后 — 信号完整性
3.应对信号完整性问题的方法
[工具篇] make，开发环境全能管家1.从最简单的Makefile中了解规则
2.创建基本的编译环境
3.提高编程环境的实用性
4.打造更专业的编译环境
5.理解make的解析行为
6.Makefile的调试
7.make的常用选项
8.活用make
[工具篇] gcc，C语言编译器1.交叉编译用其环境
2.gcc幕后工作原理
3.实用的gcc选项
[工具篇] bintuils工具集，软件开发利器1.addr2line，指令地址翻译器
2.ar，静态库生成器
3.nm，符号显示器
4.objdump，信息查看器
5.objcopy，段剪辑器
6.size，段大小观察器
7.strings，字符串窥视器
8.strip，程序文件瘦身器
[工具篇] ld，链接器1.重定位的概念
2.链接脚本
[编程语言篇] 掌握必要的汇编知识1.AT&T和Intel语法格式
2.as的语法
3.嵌入汇编的语法
[编程语言篇] 深入理解程序的结构段、栈、堆
[编程语言篇] ABI/EABI规范，缔造程序兼容合约1.定义基本数据结构
2.规范字节对齐处理
3.分配寄存器的功能
4.规定栈帧结构
第2天[编程语言篇] 混淆指针与数组所导致的问题1.问题示例
2.问题分析
3.问题成因
4.预防措施
[编程语言篇] volatile，让我保持原样1.从例子理解volatile
[设计篇] 设计，软件质量之本1.软件设计是什么
2.软件质量的概念
3.阻碍改善设计的常见观念
4.如何提高设计能力
5.设计模式、设计原则和设计思想
6.放之四海皆适用的设计原则
[设计篇] 模块管理，保障系统有序运行1.模块管理参照系
2.设计思路
3.程序实现
4.模块管理的一些思考
[设计篇] 错误管理，不可获缺的用户需求1.现状与出路
2.表达错误的通用方法
3.优化错误日志
[设计篇] 目录结构管理，使项目进展更顺利1.规划目录结构的意义
2.出色目录结构的特点
3.一个示例
[设计篇] 平台与框架开发，高质量软件打造之路1.系统库、平台和框架
2.本质和优点
3.架构模型
4.困境与生命周期理论
[设计篇] 可开发性设计，一种高效且经济的开发模式1.可开发性问题一瞥
2.可开发性设计的内涵
3.设备抽象层
4.更复杂的设备抽象层
5.图形界面的可开发性设计
6.其他可开发性设计
[操作系统篇] 引导加载器，系统启航者1.功能
2.文件存储布局
3.程序加载原理
4.优点
第2天[操作系统篇] 任务，软件基本调度单元1.任务情景
2.任务调度
3.任务的生命周期
4.任务控制
5.竞争问题与中断控制
6.任务与中断状态
7.任务栈溢出检测
8.滴答与空闲任务
9.多任务环境控制
10.任务模块管理
11.task1示例程序
12.任务钩子函数
13.任务变量
14.其它概念与思考
[操作系统篇] 任务同步与通信，实现协同工作1.信号量
2.互斥锁
3.事件
4.消息队列
5.死锁及预防
[操作系统篇] 内存管理，协调动态内存的使用1.堆管理（含内存溢出和泄漏检测）
2.内存池管理
第3天[操作系统篇] 设备管理，方便与外设交互1.字符设备管理
2.中断管理
3.设备管理的主要程序实现
4.设备驱动程序实现
5.驱动安装与设备注册
[操作系统篇] 定时器，程序闹钟1.软件定时器分类
2.设计思路
3.中断回调定时器
4.定时误差
5.提高遍历效率
6.改善实时性
7.任务回调定时器
[质量保证篇] 质量保证导言1.软件开发的特点
2.保证质量的关键要素
3.质量保证需要系统性的方法论
4.走出质量困境的指导性思想
[质量保证篇] 编程好习惯，质量保证的基本条件1.一些终生受用的编程好习惯
[质量保证篇] 单元测试，被忽视的质量保证方法1.警惕单元测试无用论
2.一个简单但不完善的单元测试例子
3.构建单元测试框架
4.无缝整合单元测试
5.几个实施问题
6.桩函数和打桩
7.错误注入，一种可测试性设计
8.平台开发与单元测试
9.被测行为的确定性
10.被测用例的有效性
[质量保证篇] 代码覆盖，单元测试效果的衡量指标1.了解代码覆盖工具
2.无缝整合代码覆盖
3.三个代码覆盖度量指标
[质量保证篇] 静态分析，防止将失误带给用户1.认识静态分析工具
2.无缝整合静态分析工具
[质量保证篇] 动态分析，使程序更健壮1.结识动态分析工具
2.无缝整合动态分析工具
[质量保证篇] 性能分析，让优化程序有的放矢1. 初探性能分析工具
2. 无缝整合性能分析工具
[质量保证篇] qBench，一个开发高质软件的工作台