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文档简介

基于ARM的嵌入式系统设计课程案例3.任务调度与资源管理资源同步：采用信号量（Semaphore）实现传感器数据的线程安全访问，避免多任务竞争。四、教学实施路径（一）分阶段教学策略1.基础认知阶段（2周）：硬件：拆解核心板、传感器模块，讲解原理图、PCB设计（AltiumDesigner演示）；学生完成“最小系统板+单个传感器”的焊接与调试（如SHT30驱动）。软件：学习FreeRTOS任务创建、HAL库使用，完成“LED闪烁+按键中断”的基础实验。2.模块实践阶段（4周）：分组完成“传感器采集”“通信模块”“显示模块”的子任务开发，重点解决“驱动兼容性”“数据格式转换”问题（如MQ-135的ADC校准、ESP8266的AT指令调试）。3.系统集成阶段（3周）：团队整合各模块，解决“任务冲突”（如通信任务阻塞导致传感器采集卡顿）、“电源不足”（多模块功耗分析）等系统级问题；最终实现“数据采集-处理-上传-显示”全流程功能。（二）考核与评价方式过程性评价（60%）：代码提交（规范性、可读性）、模块调试日志、团队协作贡献度。成果性评价（40%）：系统功能演示（数据准确性、响应速度）、设计报告（硬件原理图、软件流程图、创新点说明）、现场答辩（问题定位与解决能力）。五、教学效果与反思（一）学生能力提升硬件层面：85%的学生能独立完成“核心板+3个外设”的电路设计与焊接，掌握示波器（测量I2C波形）、逻辑分析仪（调试通信时序）的使用。软件层面：90%的学生能基于FreeRTOS完成多任务开发，理解“任务优先级”“资源同步”的工程意义；部分学生拓展实现了“蓝牙透传”“本地数据存储（SPIFlash）”等功能。工程思维：学生在“需求分析-方案迭代”中，学会权衡“成本与性能”（如用软件滤波替代硬件滤波降低成本），具备初步的产品化思维。（二）问题与改进方向硬件调试难点：电源纹波导致传感器数据漂移（如MQ-135输出波动），需加强“电源设计”“电磁兼容”的理论讲解，引入“电源噪声测试”实验。软件协同挑战：多任务优先级设置不合理导致系统崩溃，需增加“任务调度算法”“死锁分析”的案例教学。案例迭代需求：现有案例以“消费级场景”为主，需引入“工业控制”（如电机驱动）、“医疗设备”（如心率监测）等领域的案例，加强校企合作（邀请企业工程师分享真实项目痛点）。六、结语基于ARM的嵌入式系统设计课程案例，需以“产业需求为导向、工程实践为核心、知识融合为路径”。通过“智能环境监测终端”等真实案例的教学实践，学生不仅掌握了ARM硬件设计、软件编程的技术细节，更构建了“系统级思维”与“工程化能力”。未来课程需持续跟踪技

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