嵌入式系统基础与实践-基于 ARM Cortex-M3 内核的 STM32 微控制器（第2版）实验教学大纲(16学时)

《嵌入式系统实验》课程教学大纲一、课程编码、名称和性质课程编码：课程名称（中文）：嵌入式系统实验英文名称（英文）：EmbeddedSystemExperiment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、EXTI、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）通过综合性项目，重点掌握嵌入式系统的应用开发。能够根据实际项目需求，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，并在设计过程中体现分析问题、项目设计与实施、团队协作、项目管理等能力。六、教学范式本课程主要通过讲授、翻转课堂、项目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。基础实验部分主要针对STM32的外设模块（GPIO、EXTI、USART、TIM、ADC等）以及嵌入式操作系统uC/OS-III进行实验，共24学时；综合实践部分主要采用小组团队合作方式进行项目化的实践，学时为8。（一）GPIO实验（2学时）1.教学内容（1）GPIO的基本概念、内部结构。（理解，核心）（2）GPIO的输出模式应用及HAL库接口函数。（运用，核心）（3）GPIO循环点亮LED灯。（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GPIO的工作原理及应用等课程内容开展教学。3.本部分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（1）EXTI的概念、基本原理。（理解，核心）（2）EXTI的HAL库接口函数。（运用，核心）（3）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.本部分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（1）USART的基本概念、工组原理。（理解，核心）（2）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.本部分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（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.本部分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（1）ADC基本概念、工作原理。（理解，核心）（2）ADC基本工作过程。（理解，核心）（3）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.本部分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.教学内容（1）嵌入式操作系统uC/OS-III的工作原理。（理解，核心）（2）uC/OS-III的移植。（运用，核心）（3）uC/OS-III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.本部分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）基于具体的开发项目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项目。2.教学范式通过翻转课堂、小组合作等教学方式基于具体的项目案例对嵌入式开发的一般流程、综合实践项目等课程内容开展教学。3.本部分教学内容对培养规格要求的支撑本部分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，能够针对实际项目需求，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、项目设计与实施、团队协作、项目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23、9和11。九、教材、参考书及在线学习网站（一）推荐教材刘黎明,王建波,赵纲领.嵌入式系统基础与实践[M].北京:电子工业出版社,2020（二）参考书目1.刘火良，杨森.STM32库开发实战指南[M].北京：机械工业出版社，2013。（三）在线学习网站1./course/UESTC-12074298022./course/SUDA-10017542733./十、考核方式与成绩评定（一）考核方式及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），多次实验取平均值。期末考试包括动手操作（30分）和报告（10分）。考核评价的标准1．平时成绩的实验报告：满分30分实验报告项目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：满分30分。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551553． 期末考试的动手操作：满分30分。评分标准同上4．期末考试的报告：满分10分。（三）课程考核对课程目标的支撑考核环节分值考核/评价细则课程目标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。√√√√510510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。√√√√10155