《嵌入式系统》教学大纲（本科）.docx

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1、嵌入式系统教学大纲注：课程类别是指公共基础课/学科基础课/专业课；课程性质是指必修/限选/任选。课程 英文名Embedded Systems课程代 码01M0125学分2总学时32理论学时24实验/实践学时8课程类别专业课课程性质选修先修课程电路分析基础、电子技 术、单片机原理及应用适用专业理工科专业（非计算机专业）开课学院机电工程学院执笔人审定人制定时间2020年11月一、课程地位与课程目标（-）课程地位嵌入式系统是自动化专业的一门实用性很强的专业选修课程，在“计控管” 一体化课程 体系中，属于控制类课程群的核心课程，是检测和优化管理的基础。嵌入式系统是以应用为中心、 以计算机技术为基础、软

2、件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格 要求的专用计算机系统。是目前自动化装置实现的首选技术，有广泛的应用领域。课程的任务是 使学生了解嵌入式系统的基本原理和基本组成；掌握典型的ARM嵌入式处理器的硬软件特点和 开发方法。学生通过本课程的学习，使学生掌握嵌入式系统开发的基本方法，具备嵌入式系统的初步设 计能力和实践技能。（二）课程目标1 .理解嵌入式系统的基本原理和基本组成，在思政教育方面理解其在建设各领域所发挥的作 用。2 .掌握典型的ARM嵌入式处理器的硬软件特点和开发方法。3,掌握典型的ARM嵌入式开发技能，为工程中自动化仪表和系统产品的设计、开发和生产 打下技术

3、基础。二、课程目标达成的途径与方法以课堂教学为主，学生自学和综合性实验等途径和方法达成课程目标。课堂教学主要讲述嵌入式系统的基本概念，基本原理、典型产品的硬软件资源、开发工具、 系统设计和开发方法。并将实例融入理论教学中，使学生能够更加容易理解抽象的理论知识，提 高学习的兴趣，熟悉嵌入式系统技术知识体系，形成良好的思维方式和学习方法。在课堂教学中, 充分引入互动环节，提高教学效果。学生自学，针对某些较为容易理解或先期讲解较为充分的知识点，列出部分内容作为学生自 主学习环节，训练、形成良好的专业知识学习方法，培养学生自主学习意识和能力。综合性实验，学生在理解和熟悉硬软件资源和开发工具基础上，设计

4、系统方案并实施，给出数据处理、结果分析及结论。实现基本实践技能的训练，培养理论知识的应用能力、实验数据分 析和处理能力、以及团队协助能力。三、课程目标与相关毕业要求的对应关系课程目标课程目标对毕业要求的支撑程度（H、M、L）3-45-3课程目标1LL课程目标2HH课程目标3MM四、课程主要内容与基本要求第一章ARM处理器概述掌握ARM处理器的架构了解STM32系列ARM处理器的特点与性能掌握ARM处理器系统的开发要点了解如何提高ARM处理器的开发技能第二章STM32应用基础了解STM32系列处理器选型指南掌握STM32处理器的内部结构、电源管理、时钟管理、存储结构与映射第三章STM32常用固件

5、库的使用与编程了解STM32固件库概述掌握STM32外设固件库调用基础和各类固件库第四章 GPIO端口的结构与编程应用掌握GPIO的硬件结构和功能、锁定与配置机制掌握I/O端口外设的映射、GPIO寄存器了解GPIO编程应用第五章STM32处理器的中断技术掌握STM32中断通道的管理、中断优先级的设置、外部中断/事件控制器了解STM32中断编程实例第六章STM32定时/计数器的编程应用掌握通用定时器TIMx的结构、RTC的功能与操作掌握系统时钟SysTick的功能与使用、看门狗定时器的功能与使用了解定时器的编程应用实例第七章串口通信技术与编程应用掌握USART的功能和内部结构、寄存器、收发格式、

6、波特率的设置、硬件流控制、中 断请求与模式配置了解USART编程应用实例第八章 A/D转换器的接口与编程应用掌握ADC的主要特征与架构、通道选择与工作模式、校准与数据对齐、寄存器与中断了解ADC应用编程实例第九章STM32处理器综合应用实例掌握各应用原理了解各应用编程五、课程学时安排章节号教学内容学时 数学生任务对应课程 目标第1章1. ARM处理器概述1. 1什么是ARM处理器L 2 ARM处理器的发展史1.3 ARM处理器的系列产品1. 4 ARM处理器的架构1. 5 STM32系列ARM处理器的特点 与性能1. 6 ARM处理器系统的开发要点1.7如何学习ARM处理器的课程1. 8如何提

7、高ARM处理器的开发技 能1掌握 1.4, 1.6, 了解 1.1 ,1.2 ,1,3, 1.5, 1.7, 1.8 作业1-1课程目标1第2章2. STM32应用基础2. 1 STM32系列处理器选型指南2.2 STM32系列处理器内部结构口2.3 STM32系列处理器的电源管理2. 4 STM32系列处理器的时钟管理2. 5 STM32系列处理器的存储结构 与映射3掌握 2.2,2. 3,2. 4,2.5, 了解 2.1作业 2-1,2-2课程目标2第3章3. STM32常用固件库的使用与编程3. 1 STM32固件库概述3.2 STM32外设库函数调用基础3.3 通用输入/输出（GPIO

8、）库函 数3.4 复位和时钟设置（RCC）库函 数3.5 异步通信（USART）串口库函 数3.6 通用定时器库函数3.7 系统时基定时器（SysTick）库 函数3.8 实时时钟（RTC）库函数3.9 后备域（BKP）库函数3. 10独立看门狗（IWDG）库函数8掌握 3.2 , 3. 3, 3.4 , 3. 5, 3. 6, 3. 7, 3. 8, 3. 9, 3 .10, 3. 11,3. 12, 3. 13, 3. 14, 3. 15, 3. 16, 3. 17, 3. 1 8, 3. 19, 了解 3.1作业 3-1, 3-2, 3-3, 3-4课程目标23. 11窗口看门狗(WWD

9、G)库函数3. 12模/数转换器(ADC)库函数3. 13 12c总线接口库函数3. 14 SPI总线接口库函数3. 15局域网(CAN)库函数3. 16 DMA控制器库函数3. 17外部中断/事件控制器(EXTI) 库函数3. 18嵌套向量中断控制器(NVIC) 库函数3. 19存储器(FLASH)库函数第4章4. GPIO端口的结构与编程应用4. 1 GPIO的硬件结构和功能4. 2 GPTO锁定与配置机制4.3 I/O端口外设的映射4. 4 GPIO寄存器4. 5 GPIO编程应用实验1设备才旨示灯控制实验4掌握 4. 1, 4. 2, 4. 3, 4. 4,了解 4.5作业4-1,实验

10、报告课程目标3第5章5. STM32处理器的中断技术5. 1 STM32中断通道的管理5.2 STM32中断优先级的设置5.3 STM32外部中断/事件控制器5. 4 STM32中断编程实例1掌握 5. 1, 5.2, 5.3, 了解 5.4作业5-1课程目标3第6章6. STM32定时/计数器的编程应用6. 1 STM32定时器概述6.2通用定时器TIMx的结构6. 3 RTC的功能与操作6.4 系统时钟SysTick的功能与使 用6.5 看门狗定时器的功能与使用6.6 定时器的编程应用实例1掌握 6.2, 6.3,6. 4, 6.5, 了解 6. 1,6.6作业6-1课程目标3第7章7.串

11、口通信技术与编程应用7. 1 USART的功能和内部结构7. 2 USART的寄存器7. 3 USART的收发格式7.4 USART的波特率的设置7. 5 USART的硬件流控制7.6 USART的中断请求与模式配置7.7 USART编程应用实例2掌握 7. 1, 7.2, 7.3,7, 4, 7. 5, 7.6,了解 7.7作业7-1课程目标3第8章8. A/D转换器的接口与编程应用8. 1 ADC的主要特征与架构8. 2 ADC通道选择与工作模式8.3 ADC校准与数据对齐4掌握 8. L 8.2, 8.3, 8.4, 了解&5作业8-1,实验报告课程目标38.4 ADC寄存器与中断8.

12、5 ADC应用编程实例 实验2温室大棚光照度第9章9. STM32处理器综合应用实例9.1 LED点阵显示器的设计与编程9.2 SHTlx温湿度传感器的接口与 应用9.3 直流电机的调速与编程应用9.4 RS485通信的硬件设计与编程 应用9.5 中断优先级与看门狗定时器 的测试应用9.6 处理器Flash与串行Flash的 编程应用9.7 7 STM32处理器与W5200网络模块 的接口应用实验3振动传感器实验实验4步进电机控制实验8掌握9. 1,9. 2,9. 3, 9. 4,9. 5,9.6, 9. 7作业9-L实验报告课程目标3六、实践环节及基本要求序 号实验项目名称学时基本要求学生任

13、务实验 性质实验 类别1设备指示灯控 制实验2掌握开发环境使用 方法和技能设计实验方案，实验，数据 分析，实验报告综合 性必做2温室大棚光照 度检测实验2掌握数据采集方法 和技能设计实验方案，实验，数据 分析，实验报告综合性必做3振动传感器实 验2掌握振动检测实现 方法和技能设计实验方案，实验，数据 分析，实验报告综合 性必做4步进电机控制 实验2掌握步进电机控制 实现方法和技能设计实验方案，实验，数据 分析，实验报告综合 性必做七、考核方式及成绩评定表1考核方式及成绩评定表考核内容考核方式评定标准（依据）占总成绩比例过程考核平时作业和课堂表现知识点掌握和互动与出 勤10%实验实验报告20%期

14、末考核开卷试卷参考答案和评分标 准70%考核类别考查表2课程目标考核环节和达成标准课程目标教学 环节考核环节合格标准课程目标1讲授平时成绩（作业、课堂表现、实验）A0.6期末考试成绩ClClA目标达成度= 0.7x+ 0.3 x课程目标2讲授、 讨论平时成绩（作业、课堂表现、实验）A0.6期末考试成绩C2Q2A目标达成度= 0.7x+ 0.3 x课程目标3讲授、 讨论平时成绩（作业、课堂表现、实验）A0.6实验考核B期末考试成绩C3C3Ba目标达成度=0-7 x C3 + 0.2 x b + 0.1 x人成绩登记方式成绩登记方式百分制注：试卷中，课程目标1总分C1。，课程目标2总分C2。，课程目标3总分C3。；试卷中，学生实际获得的课程目标1分数C1 ,课程目标2分数C2,课程目标3分数C3；八、推荐教材与主要参考书（一）推荐教材：基于STM32 ARM处理器的编程技术，杨振江，西安电子科技大学出版社, 2016年，第一版（二）主要参考书：1.基于STM32的嵌入式系统原理与设计，卢友亮，机械工业出版社，2018年，第一版