《嵌入式系统基础与实践》教学大纲(理论+实践).docx

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1、嵌入式系统（理论）教学大纲一、课程编码、名称和性质课程编码：课程名称（中文）：嵌入式系统英文名称（英文）：Embedded System课程性质：专业课二、学时、学分总学时数：48,其中，讲授学时：48,实践（实验）学时：0,学分：3三、适用专业及开设学期适用专业：电子信息工程、自动化、通信工程、电气工程及其自动化开设学期：第6学期四、课程描述本课程是一门理论与实践融合的课程。该课程系统地介绍了嵌入式系统的基本概念和组 成以及嵌入式系统开发的一般流程，针对具体的微控制器STM32详细介绍五大外设模块（通 用输入输出、中断、串口通信、定时器、模数转换器）的原理及应用。该课程着重强调动手 实践采用

2、工程案例结合时代热点、学科前言进行嵌入式系统的设计与开发，以更有效的理解 和掌握嵌入式系统设计与开发的完整流程，使学生可以了解嵌入式系统技术基本概念、特点、 分类，掌握嵌入式系统软硬件设计的基本方法。五、教学目标（1）能够在理解嵌入式系统的基本概念、开展历史的内涵以及外延的基础上，总结和 预测嵌入式系统行业的开展现状与开展趋势，培养学生分析和总结问题的能力；（2）能够在理解嵌入式系统组成原理的基础上，掌握嵌入式系统设计与开发的一般流 程；（3）理解和掌握ARM体系结构及STM32微控制器内核架构；（4）能够熟练使用嵌入式主流的开发工具，掌握工程的代码编辑、程序编译、仿真和 调试等能力。（5）理

3、解和掌握嵌入式微控制器STM32的硬件外设资源（GPIO、EXTL USART、TIM、 ADC等）及嵌入式操作系统，能够基于STM32的外设模块进行外设的应用与实践；（6）通过工程案例，重点掌握嵌入式系统的应用开发，能够根据系统要求，进行系统 的芯片选型，采用合适的开发工具，针对实际工程需求，进行系统方案的总体设计、硬件设 计以及软件设计，并在设计过程中表达分析问题、工程设计与实施、团队协作、工程管理等 能力。（1）通用定时器的基本概念、工作原理。（理解，核心）（2）通用定时器的基本定时方法。（运用，核心）（3）定时器精确延时1s实验、PWM实验。（运用，核心）2 .教学范式通过翻转课堂、现

4、象驱动式等教学方式对定时器的工作原理及应用等课程内容开展教 学。3 .本局部教学内容对培养规格要求的支撑支撑课程教学目标1、2,支撑专业人才培养目标2,支撑毕业要求2和3。（五）ADC实验（2学时）1 .教学内容ADC基本概念、工作原理。（理解，核心）（1） ADC基本工作过程。（理解，核心）ADC采集芯片内部温度实验（运用，核心）。2 .教学范式通过翻转课堂、现象驱动式等教学方式对ADC的工作原理及应用等课程内容开展教学。3 .本局部教学内容对培养规格要求的支撑支撑课程教学目标1、2,支撑专业人才培养目标2,支撑毕业要求2和3。（六）嵌入式操作系统实验（2学时）（1） 学内容（1）嵌入式操作

5、系统uC/OS-lll的工作原理。（理解，核心）（2） uC/OS-川的移植。（运用，核心）uC/OS-川的多任务应用。（运用，核心）2 .教学范式通过翻转课堂、现象驱动式等教学方式对ADC的工作原理及应用等课程内容开展教学。3 .本局部教学内容对培养规格要求的支撑支撑课程教学目标1、2,支撑专业人才培养目标2,支撑毕业要求2和3。（七）嵌入式系统综合设计实践（4学时）1 .教学内容（1）嵌入式开发的一般流程。（理解，核心）（2）基于具体的开发工程进行嵌入式系统的综合开发实践（运用，核心）。（3）根据学科特点结合时代热点，自拟题目，以小组方式实现一个具体工程。2 .教学范式通过翻转课堂、小组合

6、作等教学方式基于具体的工程案例对嵌入式开发的一般流程、综合实践工程等课程内容开展教学。3.本局部教学内容对培养规格要求的支撑本局部教学内容使学生重点理解和掌握嵌入式开发的一般流程、嵌入式主流的开发工具 使用、嵌入式系统综合开发实践，能够针对实际项1=1需求，进行系统方案的总体设计、硬件 设计以及软件设计，并在设计开发过程中进行分析与解决问题能力、工程设计与实施、团队 协作、工程管理等能力的培养和锻炼。支撑课程教学目标3、4,支撑专业人才培养目标2和3, 支撑毕业要求2 3、9和11。九 教材 参考书及在线学习网站（-）推荐教材（-）参考书目（三）在线学习网站十考核方式与成绩评定（-）考核方式及

7、成绩评定考核方式采用平时成绩+期末考试相结合的考核方式，其中平时成绩占60%,期末考试 占 40%。平时成绩包含动手操作（30分）、实验报告（30分），屡次实验取平均值。期末考试包括 动手操作（30分）和报告（10分）。（三）考核评价的标准1.平时成绩的实验报告：总分值30分实验报 告 工程完 善实验原理 阐述清楚实验方案 设计合理实验操作 代码或系 统流程分 析正确对实验的总 结 与拓展思考 合理53101022.平时成绩的动手操作：总分值30分。3.期末考试的动手操作：总分值30分。评分标准同上实验仪 器操作 熟练实验系统 搭建正确实验代码正确且规 范对实验现 象阐述与 分析合理55155

8、4.期末考试的报告：总分值10分。（三）课程考核对课程目标的支撑考核环节分值考核/评价细那么课程目标1234平时 实验 之 实验 报告30（1）考核学生对实验的预习情况，对实验基本原理的掌握情 况；（2）考核学生实验方案的设计能力，对实验内容的总结和撰 写报告的能力；（3）取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩。4Vqq510510平时 实验 之 动手 操作30（1）考核学生对实验仪器的操作能力；（2）考核学生实验方案的实施情况，理论联系实践的能力；（3）考核学生分析实验现象，并进行阐述的能力；（4）取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩。747q101555期末 考试 之 动手 操作30（1

9、）考核学生对实验课程内容的掌握程度；（2）考核学生对实验仪器的操作能力；（3）考核学生实验方案的实施情况，理论联系实践的能力。V101010期末 考试 之 报告10（1）考核学生对实验基本原理的掌握情况；（2）考核对实验方案的设计，对实验内容的总结和撰写报告 的能力。r4q352合计：100分28402215六、教学范式本课程主要通过讲授、翻转课堂、工程案例式以及工程协作开发等教学方法进行课程内 容的学习，通过翻转课堂使学生主动了解和掌握嵌入式系统的基本概念、基本原理，培养学 生充分利用互联网的资源进行自主学习；针对嵌入式微控制器的外设资源通过工程案例式教 学，培养学生系统的分析与设计能力；通

10、过工程协作开发方式，注重培养学生系统的总体设 计能力、工程实施能力、团队协作能力、工程管理能力等。七、本课程与其它课程的关系先修课程：电路分析、C语言程序与设计、数字电子技术、模拟电子技术、微 机原理八、主要内容及学时分配本课程总学时数为48学时，其中，讲授学时：48,实践（实验）学时：Oo理论讲授主要分为嵌入式系统基础知识、嵌入式微控制器以及嵌入式工程案例三大模 块。其中嵌入式系统基础知识模块主要讲授嵌入式系统概述，讲授学时为3个学时；ARM Cortex-M内核及STM32微控制器，讲授学时为3个学时，嵌入式微控制器模块主要讲授嵌入 式微控制器STM32外设的工作原理、应用以及嵌入式操作系

11、统等，其中GPIO模块讲授6个学 时，EXTI模块讲授6个学时，USART模块讲授6个学时，TIM模块讲授6个学时，DMA模块讲授 3个学时，ADC模块讲授6个学时，嵌入式操作系统讲授6个学时，嵌入式工程案例依托具体 的工程案例简单介绍嵌入式系统开发的完整流程，讲授学时为3个学时。本局部内容例如：（-）嵌入式系统概述（3学时）1 .教学内容（1）嵌入式系统的概念、定义、分类（理解，核心）。（2）嵌入式系统的特点及应用领域（如：工业控制、可穿戴设备、无人机等）（了解, 推荐）（3）嵌入式系统的开展历史、趋势，理解嵌入式系统设计与开发的一般流程。（理解, 核心）2 .教学范式通过讲授、翻转课堂等教

12、学方式对嵌入式的基本概念、特点、应用领域以及开展趋势等 课程内容开展教学。3 .本局部教学内容对培养规格要求的支撑本局部教学内容使学生能够理解嵌入式系统的基本概念、开展历史的内涵以及外延，理 解嵌入式系统设计与开发的一般流程。支撑课程教学目标1,支撑专业人才培养目标1,支撑 毕业要求2和3。（二）ARM Cortex-M内核及STM32微控制器（3学时）1 .教学内容ARM体系结构概述（了解，推荐）。（1） ARMCortex-M内核架构（指令集、寄存器组等）（理解，核心）。（2） STM32概述（芯片选型、开发模式、芯片手册等）（了解，推荐）。（3） STM32微控制器内核架构（寄存器组、总

13、线结构、存储结构、中断系统等）（理解, 核心）。（4） 学范式通过讲授、翻转课堂等教学方式对ARM体系结构、ARM Cortex-M内核架构、STM32概述、 以及STM32微控制器内核结构等课程内容开展教学。3,本局部教学内容对培养规格要求的支撑本局部教学内容使学生重点理解和掌握ARM体系结构。支撑课程教学目标3,支撑专业 人才培养目标2,支撑毕业要求1。（三）通用输入输出GPI0 （6学时）1 .教学内容GPIO的基本概念（了解，推荐）。（1） STM32F103系列MCU的GPIO内部结构、输出模式、输入模式（理解，核心）。（2） STM32的GPIO模块HAL库接口函数（理解，核心）。

14、（3） 基于HAL库进行GPIO的应用与实践（运用，核心）。2 .教学范式通过讲授、翻转课堂等教学方式对GPIO的概念、STM32F103微控制器的GPIO内部架构、 输入输出模式、HAL库GPIO接口函数等内容开展教学。3 .本局部教学内容对培养规格要求的支撑本局部教学内容使学生重点理解和掌握嵌入式微控制器STM32的GPIO模块，并能够基于 库函数进行GPI。模块的应用与实践。支撑课程教学目标4和5,支撑专业人才培养目标2,支 撑毕业要求1、5和3。（四）中断EXTI （6学时）1 .教学内容（1）中断的概念及中断处理过程（了解，推荐）。（2） STM32微控制器的外部中断的内部结构及工作

15、原理（理解，核心）。（3） STM32的EXTI模块HAL库接口函数（理解，核心）。（4） 基于HAL库进行EXTI的应用与实践（运用，核心）。2 .教学范式通过讲授、翻转课堂等教学方式对外部中断的概念、STM32F103微控制器的EXTI内部结 构及工作原理、HAL库EXTI接口函数等内容开展教学。3 .本局部教学内容对培养规格要求的支撑本局部教学内容使学生重点理解和掌握嵌入式微控制器STM32的EXTI模块，并能够基于 库函数进行EXTI模块的应用与实践。支撑课程教学目标4和5,支撑专业人才培养目标2,支 撑毕业要求1、5和3。（五）串口通信（6学时）1 .教学内容（1）通信的基本概念（了

16、解，推荐）。（1） 异步串行通信的数据帧格式、波特率（理解，核心）。（3） STM32的UART模块的内部结构及工作原理STM32的UART模块HAL库接口函数（理解，核心）。（4） 基于HAL库进行UART的应用与实践（运用，核心）。2 .教学范式通过讲授、翻转课堂等教学方式对外部中断的概念、STM32F103微控制器的UART内部结 构及工作原理、HAL库UART接口函数等内容开展教学。3 .本局部教学内容对培养规格要求的支撑本局部教学内容使学生重点理解和掌握嵌入式微控制器STM32的UART模块，并能够基于 库函数进行UART模块的应用与实践。支撑课程教学目标4和5,支撑专业人才培养目标

17、2,支 撑毕业要求1、5和3。（六）DMA （3学时）1 .教学内容DMA的基本概念（了解，推荐）。（1） STM32的DMA结构及工作原理（理解，核心）。（2） STM32的DMA模块HAL库接口函数（理解，核心）。（3） 基于HAL库进行DMA的应用与实践（运用，核心）。2 .教学范式通过讲授、翻转课堂等教学方式对外部中断的概念、STM32F103微控制器的DMA内部结构 及工作原理、HAL库DMA接口函数等内容开展教学。3 ,本局部教学内容对培养规格要求的支撑本局部教学内容使学生重点理解和掌握嵌入式微控制器STM32的DMA模块，并能够基于 库函数进行DMA的应用与实践。支撑课程教学目标

18、4和5,支撑专业人才培养目标2,支撑毕 业要求1、5和3。（七）定时器（6学时）1 .教学内容（1）定时器的基本概念、定时与计数的区别（了解，推荐）。（2） STM32定时器的内部结构、工作（理解，核心）。（3）通用定时器的定时/计数、输入捕获、输出比拟、PWM等功能（理解，核心）。（4） SysTick定时器（理解，核心）。（5） STM32的定时器模块HAL库接口函数（理解，核心）。（6） 基于HAL库进行定时器的应用与实践（运用，核心）。2 .教学范式通过讲授、翻转课堂等教学方式对定时器的概念、STM32F103微控制器的通用定时器内 部结构及工作原理、定时/计数功能、输入捕获功能、输出

19、比拟功能、PWM功能、HAL库定 时器接口函数等内容开展教学。3 .本局部教学内容对培养规格要求的支撑本局部教学内容使学生重点理解和掌握嵌入式微控制器STM32的定时器模块，并能够 基于库函数进行定时器的应用与实践。支撑课程教学目标4和5,支撑专业人才培养目标2, 支撑毕业要求1、5和3。（八）ADC （6学时）4 .教学内容（1）ADC基本概念、转换过程（了解，推荐）。5 2） STM32的ADC结构及工作原理（理解，核心）。6 3） STM32的ADC模块HAL库接口函数（理解,核心）。7 4）基于HAL库进行ADC的应用与实践（运用，核心）。2 .教学范式通过讲授、翻转课堂等教学方式对外

20、部中断的概念、STM32F103微控制器的ADC内部结构 及工作原理、HAL库ADC接口函数等内容开展教学。3 .本局部教学内容对培养规格要求的支撑本局部教学内容使学生重点理解和掌握嵌入式微控制器STM32的ADC模块，并能够基 于库函数进行ADC的应用与实践。支撑课程教学目标4和5,支撑专业人才培养目标2,支撑 毕业要求1、5和3。（九）嵌入式操作系统（6学时）1 .教学内容（1）嵌入式操作系统的概念和功能（了解，推荐）。（2）嵌入式操作系统uC/OS-川的工作原理（理解，核心）。（3） uC/OS-lll的任务、任务优先级、时钟与中断（理解,核心）。（4） uC/OS-川的多任务应用（运用

21、，核心）。2 .教学范式通过讲授、翻转课堂等教学方式对嵌入式操作系统的概念、uC/OS-lll工作原理、多任务 的应用等内容开展教学。3 .本局部教学内容对培养规格要求的支撑本局部教学内容使学生重点理解和掌握嵌入式操作系统的概念、uC/OS-lll工作原理及多 任务应用实践。支撑课程教学目标4和5,支撑专业人才培养目标2,支撑毕业要求1、5和3。（十）嵌入式系统综合设计实例（3学时）.教学内容（1）嵌入式开发的一般流程（了解，推荐）。（2）基于具体的开发工程进行嵌入式系统的综合开发实践（运用，核心）。4 .教学范式通过讲授、翻转课堂等教学方式基于具体的工程案例对嵌入式开发的一般流程等课程内 容

22、开展教学。5 .本局部教学内容对培养规格要求的支撑本局部教学内容使学生重点理解和掌握嵌入式开发的一般流程、嵌入式主流的开发工具 使用、工程程序编译及调试等。支撑课程教学目标6,支撑专业人才培养目标2和3,支撑毕 业要求3、9和10。九、教材、参考书及在线学习网站（-）推荐教材（-）参考书目（三）在线学习网站十 考核方式与成绩评定（-）考核方式及成绩评定课程总评成绩分成平时成绩和期末成绩，期末成绩占50%,平时成绩占50%。平时成绩 包括平时作业和工程实践，其中平时作业占20%,包括考勤、平时作业，工程实践占30%。（二）考核评价的标准从目前的知识考核，向能力考核转变，嵌入式总评成绩中的工程实践

23、内容评价采用工程化的考核方式，其考核评价标准如下表所示。所占比 重(%)优秀(100x90)良好(90x280)中等(80x70)及格(70x260)不及格(xV60)基本知识点 的理解与掌 握30熟练掌握了本课 程的基本知识 点，能够到达学 以致用的水平基本掌握了本 课程的基本知 识点，但存在某 些盲点基本掌握了本课程 的核心知识点，对 核心知识点能够简 单应用基本了解本课程 的核心知识点， 在指导下能够应 用本课程知识点不了解本课程 的知识点，不知 如何应用工程代码的 运行结果正 确与否30工程运行结果与 要求一致，没有 错误，甚至比要 求更加完美工程运行结果 与要求基本一 致，但存在小错

24、 误工程运行结果与要 求基本一致，存在 较多小错误工程运行结果与 要求有出入，但 是明白出错误的 原因工程运行结果 与要求不一致， 存在较大差异， 错误比拟多工程代码的 完整性与原 创性20工程代码完整、 考虑全面、基本 都是原创性代码工程代码比拟 完整、考虑比拟 全面、具有一定 的原创性代码工程代码比拟完 整，但是存在明显 代码粘贴痕迹，基 本没有原创性代码工程代码存在不 完整性，较多代 码有粘贴痕迹， 无原创性代码工程代码不完 整，存在明显缺 失，代码粘贴痕 迹明显团队协作能 力及文档撰 写能力20团队协作高效， 团队成员之间优 势互补；工程文 档撰写格式规 范、完整，都是 原创性的文档。

25、团队协作能力 良好，较好的融 入团队；工程文 档撰写较好，格 式规范，具有一 定的原创性。团队协作能力较 好，团队成员能较 好的融入团队；项 目文档撰写比拟规 范，存在局部粘贴 痕迹。团队协作一般； 工程文档撰写存 在不规范、不完 整，有较多的粘 贴痕迹团队协作能力 差，合作意愿 差，拒绝提供； 工程文档撰写 不规范、不完 整，存在大量及 明显的粘贴复 制(三)课程考核对课程目标的支撑考核 环节分值考核/评价细那么课程目标123456作业20(1)主要考核学生对每章节知识点的复习、理解和掌握程 度.(2)每次作业按20分制单独评分，取各次成绩的平均值 作为此环节的最终成绩。VVV23555工程

26、 实践30(1)考查应用所学知识及应用先进设计工具解决工程问题 的实践能力、口头和文字表达能力以及团队合作能力；(2)教师根据选题、设计文稿、程序、报告和辩论情况评 分。VVV51015期末 考试50(1)卷面成绩100分，以卷面成绩乘以其在总评成绩中所 占的比例计入课程总评成绩。(2)主要考核嵌入式系统开发的流程、ARM内核架构、STM32 五大外设模块(通用输入输出、中断、串口通信、定 时器、ADC)、嵌入式操作系统等内容。考试题型为：简 答题、程序设计题和综合题等。VVVVVV520520合计：100分2825153515嵌入式系统实验（实践）教学大纲一、课程编码、名称和性质课程编码：课

27、程名称（中文）：嵌入式系统实验英文名称（英文）：Embedded System Experiment课程性质：专业课二、学时、 学分总学时数：16,其中，讲授学时：0,实践（实验）学时：16,学分：2三、适用专业及开设学期适用专业：电子信息工程、自动化、通信工程、电气工程及其自动化开设学期：第6学期四、课程描述本课程是一门针对嵌入式系统的实践课程。通过课程学习，加深学生对嵌入式系统基 本理论知识的理解.，掌握嵌入式系统软硬件设计的基本方法，重点学习嵌入式系统的开发流 程、程序设计和接口方法。内容是掌握输入输出接口、中断、串行通信接口、定时器、ADC 等模块的原理及应用，熟练掌握开发工具及仿真调

28、试软件的使用。五、教学目标（1）能够熟练使用嵌入式主流的开发工具，掌握工程的代码编辑、程序编译、仿真和 调试等能力；（2）理解和掌握嵌入式微控制器STM32的硬件外设资源（GPIO、EXTK USART、TIM、 ADC等）以及嵌入式操作系统，能够基于STM32的外设模块进行外设的应用与实践；（3）能够在理解嵌入式系统的基础上，掌握嵌入式系统设计与开发的一般流程；（4）通过综合性工程，重点掌握嵌入式系统的应用开发。能够根据实际工程需求，进 行系统的，进行系统方案的总体设计、芯片选型、以及硬软件设计，并在设计过程中表达分 析问题、工程设计与实施、团队协作、工程管理等能力。六、教学范式本课程主要通

29、过讲授、翻转课堂、工程案例式等教学方法进行课程内容的学习，培养学 生充分利用互联网的资源进行自主学习。七、本课程与其它课程的关系先修课程：电路分析C语言程序与设计、数字电子技术、模拟电子技术、微 机原理八、主要内容及学时分配本课程总学时数为16学时，其中，讲授学时：0,实践（实验）学时：16。基础实验局部主要针对STM32的外设模块（GPIO、EXTI、USART、TIM、ADC等）以及嵌 入式操作系统uC/OS-lll进行实验，共24学时；综合实践局部主要采用小组团队合作方式进行 工程化的实践，学时为8。（一）GPIO实验（2学时）.教学内容（1） GPIO的基本概念、内部结构。（理解，核心

30、）GPIO的输出模式应用及HAL库接口函数。（运用，核心）（2） GPIO循环点亮LED灯。（运用,核心）.教学范式通过翻转课堂、现象驱动式等教学方式对GPIO的工作原理及应用等课程内容开展教学。1 ,本局部教学内容对培养规格要求的支撑支撑课程教学目标1、2,支撑专业人才培养目标2,支撑毕业要求2和3。（二）EXTI实验（2学时）1 .教学内容EXTI的概念、基本原理。（理解，核心）（1） EXTI的HAL库接口函数。（运用，核心）按键中断方式控制LED灯闪烁。（运用，核心）2 .教学范式通过翻转课堂、现象驱动式等教学方式对EXTI的工作原理及应用等课程内容开展教学。3 .本局部教学内容对培养规格要求的支撑支撑课程教学目标1、2,支撑专业人才培养目标2,支撑毕业要求2和3。（三）USART实验（2学时）1 .教学内容USART的基本概念、工组原理。（理解，核心）（1） USART的HAL库接口函数。（运用，核心）（3）串口通信基本的数据收发实验、串口指令控制LED闪烁实验（运用，核心）。2 .教学范式通过翻转课堂、现象驱动式等教学方式对串口通信的工作原理及应用等课程内容开展教 学。3 .本局部教学内容对培养规格要求的支撑支撑课程教学目标1、2,支撑专业人才培养目标2,支撑毕业要求2和3。（四）定时器（2学时）1 .教学内容