嵌入式技术应用课程实施方案.doc

电子应用技术专业核心课程嵌入式技术应用课程实施方案嵌入式技术应用课程团队嵌入式技术应用课程实施方案一、基本思路立足于嵌入式技术应用课程标准的基本指导思想和原则，尤其应围绕“行业职业岗位任职标准融入课程教学”和“校企合作，工学结合”的基本理念指导课程教学方案的实施；同时，兼顾人才培养模式、课程体系建设和教学理念及方法的改革，确立了“理实一体化”的项目教学法的主导教学方法。采用基于工作过程的教学模式和“教、学、做”相结合的项目教学方法，立足于自编特色教材中的项目载体体系结构和要求，根据“资讯、决策、计划、实施、检查、评价”六个阶段组织教学。嵌入式技术应用课程以上层应用程序开发工程师及arm开发工程师岗位为主要目标，培养和培训学生在嵌入式技术应用的工程应用技能，包括嵌入式微处理器与接口设计、嵌入式软件程序设计、嵌入式软件与操作系统、嵌入式系统设计与维护等知识。课程总课时数为100学时分为4个大项目，每个项目包含基础知识和项目实践两个部分，根据项目复杂度，入门先后顺序分配课时。下面将分别介绍各项目“理实一体化”的教学实施方案。项目一 lpc2131控制板设计（20学时，10学时讲授，10学时实践）一、教学目标1、了解嵌入式系统的概念，了解嵌入式处理器及嵌入式操作系统2、了解arm体系结构、arm处理器模式及内部寄存器3、掌握arm的寻址方式及各类指令4、了解lpc2000系列arm硬件结构，包括gpio，向量中断控制器，外部中断输入等5、理解lpc213x最小系统工作原理6、理解io驱动、串口通信、spi接口硬件工作原理7、熟悉proteus仿真软件的基本操作方法，掌握proteus仿真调试嵌入式系统的方法。8、了解arm与8位单片机的共同点与差异，理解arm体系的优势二、相关知识1、嵌入式系统的概念2、arm体系结构、arm处理器模式及内部寄存器3、arm的8种寻址方式，arm指令的特点、种类及功能4、lpc2000系列引脚功能、存储器及其寻址、时钟系统等三、活动设计1、教学场地和设备：教学做一体化教室2、教学过程：1）任务布置：（要求学生课前完成）让学生上网查找arm相关知识，了解其应用领域及特点2）教师讲解：使用引导教学法，使学生对嵌入式技术的发展及其应用领域进行了解，重点在自己身边的嵌入式系统及其与单片机、dsp的联系。进行实物现场演示一个水温控制器，讲解lpc2000系列的功能特性。在proteus演示该水温控制器的运行，了解proteus的仿真功能。讲解arm体系结构，重点讲解arm内存结构，寻址方式，寄存器的作用。3）任务实施：上机实践，在isis 7中创建一个lpc213x典型控制板仿真电路；预设问题，控制板的电路原理，上拉电阻，电容参数如何选择？4）检查与考核评价：指导学生自主完成2131控制板项目；项目运行验证；点评项目得失。具体考核办法参见课程标准所拟定的教学评价方法。四、学生易出现的错误1、proteus基本操作不熟悉，不理解一些基本操作的功能。2、电路参数设置不正确或忘记设计元件参数。五、教学建议1、介绍多款arm典型产品，分析arm优势，让学生理解51单片机难以实现或不能实现的功能arm芯片能容易实现。2、现场仿真演示通过仿真软件及相应电路，观察电路的连结。3、典型示例讲解通过各种仿真结果演示，讲解arm的功能4、实践操作让学生在isis 7界面自己设计电路图。5、实践操作让学生设计绘画控制板的pcb图项目二 流水灯控制项目（30学时）一、教学目标1、了解嵌入式系统的概念，了解嵌入式处理器。2、了解arm体系结构、arm处理器模式及内部寄存器。3、掌握ads1.2开发软件和axd调试器的安装、设置、使用方法。4、掌握基于zlg工程模板采用c语言开发程序的方法。5、了解lpc2000系列arm硬件结构，包括gpio，向量中断控制器，定时器等二、相关知识1、c语言使用指针对lpc内部寄存器，内存的访问。2、lpc2000系列引脚功能、存储器及其寻址、时钟系统等。3、lpc2000系列引脚及其gpio特性，相关寄存器描述、应用电路等。4、lpc2000系列向量中断控制器及相关寄存器描述。5、lpc2000系列4路外部中断及其相应设置。6、lpc2000系列定时器及相关寄存器设置。6、相应c语言编程知识。三、活动设计1、教学场地和设备：教学做一体化教室2、教学过程：1）任务布置：（要求学生课前完成）让学生上网查找arm相关知识，了解其应用领域及特点，查找网上流水灯程序例子。2）教师讲解：使用引导教学法，使学生对嵌入式技术的发展及其应用领域进行了解，重点在自己身边的嵌入式系统及其与单片机、dsp的联系。进行现场演示，讲解lpc2000系列的gpio特性及其设置在相关软件界面对gpio的特性进行仿真，观察不同设置时流水灯的状态在相关软件界面现场演示及仿真向量中断方式控制流水灯的状态。在相关软件界面现场演示及仿真外部中断方式控制流水灯的状态。介绍相关c语言编程实例，并通过修改程序，控制流水灯的不同状态，实现花样流水灯的控制。3）任务实施：上机实践， 使用isis 7在项目一基础上创建一个流水灯仿真电路；设置相关引脚的gpio方式，使用软件延时方法编写相应c语言程序控制灯的亮灭；采用定时器并使用向量中断方式控制灯的亮灭，编写相应c语言程序；设计多种流水花样，使用按键切换花样，编写相应c语言程序；4）检查与考核评价：指导学生自主完成流水灯控制项目；项目运行验证；点评项目得失。具体考核办法参见课程标准所拟定的教学评价方法。四、学生易出现的错误1、gpio设置时，寄存器状态描述不当2、c语言中应有相应的延迟程序3、定时器延时时间的寄存器设置值计算方法五、教学建议1、现场仿真演示通过仿真软件及相应电路，观察电路的连结，相应c语言程序的编写，及输入输出的变化。2、典型示例讲解通过各种仿真结果演示，讲解gpio的设置，外部中断方式及外部输入中断的使用3、实践操作让学生在isis 7界面自己操作各种流水灯的控制，体会引脚的连结，寄存器的设置，编程等知识。4、该项目是经典的入门任务，分成简单的软件延时实现方式，使用定时器方式确定时间间隔方式，按键切换选择不同流水灯花样等三种实现方法。每种实现各占用10个学时，其中第一种实现方法重在让学生熟悉嵌入式系统的开发基本步骤，第二种重在让学生掌握嵌入式重要的外设定时器，第三种让学生体会嵌入式中断的实现方法。以上用不同方法实现流水灯，主要为下一个综合性项目打下坚实基础。项目三 水温控制器的设计（40学时，分解为4个小项目）一、教学目标1、理解串行通信基本原理。2、掌握lpc2000系列芯片串口的用法。3、理解数据帧，掌握简单数据帧的设计，编程实现方法。4、理解ad采样基本原理。5、掌握lpc2000系列芯片ad的用法。6、掌握小信号放大、滤波电路的设计方法。7、理解负反馈控制原理，掌握简单的开关控制算法。8、理解pid控制算法，pid三个参数对控制效果的影响。9、理解pwm波应用原理。10、掌握掌握lpc2000系列芯片pwm功能外设的用法。11、掌握定时中断编程方法。12、理解lcd显示器基本原理，点阵液晶屏的行、列驱动模式，像素大小，汉字大小、字模及其编码。13、掌握lcd与arm处理器接口电路设计。14、理解c语言模块化程序设计的基本实现方法，掌握lcd驱动程序设计方法。15、掌握常用的界面设计模式。二、相关知识1、串行通信基本原理、uart0、uart1相关控制寄存器、状态寄存器、波特率、数据位、停止位等硬件握手协议设置方法，串口发送接收的查询、中断实现方式。2、常用小信号放大、低通滤波电路，ad采样基本原理、ad相关控制寄存器、状态寄存器、ad初始化、ad通道切换方法、ad采样数据归一化处理。3、负反馈控制原理，pid控制算法，pwm引脚描述，pwm相关控制寄存器、状态寄存器，pwm占空比、周期设置方法，单边沿、双边沿输出方式及触发。4、lcd显示器基本原理、点阵液晶屏的行、列驱动模式，像素大小，汉字大小、字模及其编码，lcd模块与lpc2100应用连接、lcd变量、汉字的显示。5、相关的c语言编程知识三、活动设计1、任务布置：本项目的最终完成需要综合的知识和技能，为了降低难度让学生能完成项目，按功能分解为串口通信、ad采样、控制算法和pwm、lcd显示4个子任务，每个任务有明确的接口、功能要求，能使学生最终顺利将几个功能部分整合实现水位控制器的功能。上网搜索相关资料；2、教师讲授：1）介绍串口通信基本原理，lpc2000系列的串口控制寄存器、状态寄存器，常用编程方法。2）介绍lpc2000系列的定时控制寄存器，以及定时器与vic的关系，通过定时器结构图，了解定时器各寄存器的分布及联系。定时器0、1及其三种功能，每种功能的相关寄存器的描述、引脚分布及描述。定时器中断及其注意事项。通过在相关软件界面仿真现场演示各种功能的使用及应用效果。3）常用小信号放大、低通滤波电路，ad采样基本原理、ad相关控制寄存器、状态寄存器、ad初始化、ad通道切换方法、ad采样数据归一化处理方法。并现场演示仿真结果。4）介绍lp2000系列pwm及其输出方式，输出触发关系，硬件结构图，了解相关引脚和寄存器描述。pwm中断及其与vic的关系，使用注意事项等。并通过仿真现场演示输出的波形、占空比等。5）介绍负反馈控制原理，pid控制算法。6）介绍lcd显示器基本原理、点阵液晶屏的行、列驱动模式，像素大小，汉字大小、字模及其编码，lcd模块与lpc2100应用连接、lcd变量、汉字的显示。 以上内容根据每个小项目需要的知识点分解到每一个小项目中讲授。3、任务实践：1）分组讨论、查阅资料；2）拟定控制方案，老师审核，指导实施3）编程调试，教师巡视指导4）各功能模块运行、调试、验证；5）书写项目总结报告；4、检查与考核评价： 指导学生自主完成各个小项目，启发学生完善项目；项目运行验证，点评项目得失；了解各小组对拓展部分内容和思考题学习情况；突出学生分析、解决问题的能力。具体考核办法参见课程标准所拟定的教学评价方法。四、学生易出现的错误1、仿真参数忘记设置，只使用默认参数。2、对相关程序理解不够。3、不细心，寄存器设置的位发生错误。4、逻辑思维不够灵活，不能将各个小项目整合完成最终的项目要求。五、教学建议1、教师演示最终项目完成的效果，加强学生信心。2、本部分设计功能较多，涉及较多寄存器，引导学生根据功能来学习寄存器描述。3、指导学生阅读、理解、应用芯片手册和例程，养成吸收和共享他人成果的意识，提高解决问题效率。4、了解嵌入式系统选型、评价、电路设计、维护和管理及工程技术文档常识，为从事嵌入式系统开发相关岗位奠定良好基础。项目四 使用ucos-ii操作系统实现流水灯（10学时）一、教学目标1、了解嵌入式操作系统ucos-ii，掌握zlg的ucos-ii系统模板的导入和使用方法。2、理解ucos-ii的任务、任务切换、任务运行的特点，信号量在任务间通信的作用和用法。3、体会前后台和基于ucos-ii平台开发方式的不同，理解ucos-ii开发方式的优势。二、相关知识1、软实时系统和硬实时系统2、前后台系统3、临界操作，可重入函数与不可重入函数4、任务的概念，任务优先级，任务堆栈，任务的5种状态，任务的调度5、ucosii的时基，延时函数三、活动设计1、任务布置：1）上网查找资料，了解ucos-ii的特性，功能，在嵌入式系统开发中的地位；简单的入门例子程序。2、教师讲解：嵌入