《单片机及嵌入式系统原理》课程大纲

《单片机及嵌入式系统原理》课程教学大纲课程中文名称：单片机及嵌入式系统原理课程英文名称：PrincipleofSingle-chipandEmbeddedSystem课程代码：XXXX学分：XXXXX课程类别：专业核心课程课程性质：必修考核方式：平时成绩（20%）+闭卷考试(50%)+仿真报告(30%)总学时：48适用专业类：通信工程、电子信息工程、信息工程和电子工程专业先修课程：无开课单位：XXXXX课程网址：无一、课程简介与特色C《PrincipleofSingle-chipandEmbeddedSystem》isaprofessionalcourseforinformationmajors.Thepurposeistohelpstudentsmasterthebasicprinciplesanddevelopmentmethodsofsinglechipmicrocomputer(MCS51)andembedded(STM32)technology.Throughclassroomteachingcombiningsystemtechnologytheoryandcase,studentscanunderstandtheworkingprinciple,architecture,assemblylanguageandClanguageprogrammingandresourceson-chiputilizationanddevelopmentofsingle-chipmicrocomputerandembeddedsystem.Itprovidestheknowledgefoundationofthedesign,developmentandapplicationofhouseholdappliances,industrialcontrolandotherfields.MCS51I/O/计数器、串行接口等知识点；在此基础上，围绕实际广泛应用的嵌入式系统，以STM32Thiscourseisanimportantprofessionalcoursewithstrongpracticalityininformationmajors.therapiddevelopmentofcomputertechnology,studentsarerequiredtokeepupwiththedevelopmentofthetimesandrecognizeandapplynewdevelopmenttechnologies.ThiscoursestartswiththeMCS51single-chipmicrocomputer,andteachestheknowledgepointsofthesingle-chipmicrocomputeroverview,instructionsystem,interruptsystem,I/Ointerface,timer/counter,serialinterface,etc.;onthisbasis,aroundtheactualandwidelyusedembeddedsystem,STM32isusedasHardwarecarrier,teachesthearchitecture,operatingprinciplesandpracticalapplicationsofembeddedsystems.Thiscourseteachestherelatedknowledgeofsingle-chipmicrocomputerandembeddedsysteminasimpleandsimpleIthasthecharacteristicsofstrongsystem,strongcomprehensivenessandstrongpracticality.二、课程教学团队团队负责人：XXX团队成员：XXXXX企业（科研院所）兼职导师：XXXX三、课程教学目标及其对专业毕业要求的支撑本课程的教学目标如下：掌握从事单片机及嵌入式系统所需的分析、设计和应用等专业知识，能用于解决电子信息工程领域的复杂工程问题。能够运用单片机及嵌入式系统课程所讲授的工程设计方法和特定系统设掌握单片机及嵌入式系统的性能和指标的获取方法，具备应用工具对单片机及嵌入式系统的测试与调试的基本技能，能综合利用所学科学原理及方法对模块、系统等相关的各类特性，设计可行的实验方案。了解单片机及嵌入式系统技术前沿与新型应用的特点，理解单片机与嵌入式系统技术进步对相关行业与产业升级所带来的重要意义。表1课程教学目标对专业毕业要求的支撑毕业要求指标点课程教学目标1234毕业要求1.3：掌握从事电子信息工程领域的复杂工程问题。H毕业要求3.1：能够运用电子信息工程专业所讲授的工程设计方法息工程专业复杂工程问题的解决方案，并具有一定的创新意识。H5.2局限性。M解拓展知识和能力的途径。M四、教学内容进度安排及对应课程目标本课程教学内容主要包括单片机理论教学和嵌入式系统理论教学两个部分：单片机理论教学包含计算机基础知识（2）与工作原理（2、51（251（6（3I/O2/（4（4（5入式系统理论教学包含嵌入式系统概述（2学时、ARM处理器（2学时、ARMC（2ARM（3ARM（4学时）ARM（52。表2教学内容进度安排序号知识模块教学内容学时分配教学组织1计算机基础知识（2）计算机的架构和指令集分类（冯CISCRISC）常用的数制分类（2、8、10、16进制）（）二进制数的算术运算（进位、溢）（BCDASCII）2PPTPCDSPCISC和RI据在计算机内的表示；带符号二进制数的表示法（出等概念2计算机工作原理（（）CPU)I/O总线（片内、片外及接口总线，USB/PCI）计算机系统（不涉及寄存器，仅）2CPU1 以PC机引出单251单片机的内部结构片机，然后区别3程序存储器1各种单片机的特4外部数据存储器点，并介绍515内部数据存储器单片机的分类。此后的课程，全351单片机概述（2）1部以51单片机为蓝本。重点：51单片机的内部结构；内部数据存储器；特殊功能寄存器；时钟电路与复位电路；引脚功能1程序设计语言以大一学习的C2寻址方式语言引出51单(1)立即寻址(#data)(2)直接寻址统。特别强调：(3)寄存器寻址2高级语言、汇编(4)寄存器间接寻址语言的编译方式(5)变址寻址和运行特点。然451单片机指令系统（6）(6)相对寻址后详细讲解立即(7)位寻址3.指令系统寄存器寻址；寄（1）数据传送指令存器间接寻址等（2）算术运算指令（3）逻辑运算指令4寻址方式，并与C语言的存储方（4）位操作指令式对比（5）控制转移指令1中断的基本概念（注意不是单片机）常用中断的概念和中断的基本特点，然后介绍51单片机的中断系统；最后介绍51单片机的中断结构和编程。本章所有内容都属于重点。(1)中断、中断系统和中断源(2)中断的种类(3)中断的处理过程(4)中断优先级和中断嵌套1251单片机的中断系统(1)中断源651单片机中断系统（3）(2)51单片机中断寄存器3MCS-51中断处理过程(1)中断响应条件(2)中断响应过程(3)中断的清除24中断的程序设计(1)中断初始化(2)主程序的安排(3)中断编程举例I/O接口的区别（狭再介751I/O（2）P0-P3(1)功能和内部结构(2)负载能力I/O2绍51单片机的I/O口；然后用电扇、电机、灯等日常生活中的例子讲解51单片机的I/O应用。重点：功能和内部结构1概述首先从秒表和啤（1）定时与计数的概念酒生产线引出定（2）定时的方法（3）初始值与溢出2念，并与《数字251单片机定时/计数器工作原理电路》课程中的（1）单片机定时/计数器结构计数芯片关联起（2）定时器/计数器的寄存器来。然后介绍计算机（注意不是单片机）中定时851单片机定时/计数器（4）51(1)工作方式(2)初始值C及加载51/(1)定时/计数器的初始化(2)应用编程举例2再讲解51单片机中的定时/计51单片机的定时/章所有内容都属于重点。1概述首先介绍常用的(1)同步和异步方式(2)通信方向TCP/IP、(3)串行通信接口的任务USBWIFI951单片机的串行接口（4）(4)波特率和发送接收时钟(5)RS-232介绍及通信线的连接(6)单片机串行通信电路1等，从而引出计251单片机串行口的结构与工作原算机（注意不是理单片机）中的串(1)串行口结构口概念和特点；(2)工作原理2通过提问的方式(3)波特率的设定引出51单片机3串行口的控制寄存器的串行接口。重4串行口的工作方式点：单片机串行口的结构与工作原理；串行口结5串行口的应用编程(1)查询方式(2)中断方式1构；串行口的控制寄存器；串行口的工作方式；串行口的应用编程1单片机系统总线和由计算机网卡、系统扩展方法声卡、显卡等常(1)单片机系统引脚规律见接口引出计算(2)外围芯片的引脚规律2机接口的概念。(3)系统扩展的方法提问计算机上的2译码方法各种板卡是如何（线选、译码器）与CPU相连接的。然后讲解单片机是如何扩展各种接口，单片机用什么引脚连接。如何连接三1051单片机的扩展（5）总线（地址、数3存储器的扩展(1)存储器的引脚规律(2)时序(3)程序存储器的扩展3展、I/O口的扩展。重点：单片(4)数据存储器的扩展机系统总线和系统扩展方法；单片机系统引脚规律；外围芯片的引脚规律；系统扩展的方法；译码方法；存储器的扩展1嵌入式系统介绍0.5从国内外嵌入式系统应用实例出发，激发学生兴11嵌入式系统概述（2）2嵌入式系统特点、分类和应用0.5趣，通过讨论嵌入式系统的结构3嵌入式处理器介绍0.5功能，进一步了解嵌入式系统的4嵌入式操作系统介绍0.5应用。12ARM处理器（2）1.ARM公司简介0.5ARMARM微处理器的结构。2.ARM微处理0.53.ARM微处理器的体系结构（以STM32为例）113ARM的C语言程序设计（2）1.嵌入式系统中的C语言1CARMCC本结构。2.嵌入式C程序的基本结构114ARM（3）1.开发工具概述1ARMMDK2.MDK开发工具0.53．固件库（库函数）及MDK工程模板创建14.软件模拟仿真0.515ARM硬件系统设计（4）1.硬件的选择0.5ARMSTM32STM322.嵌入式硬件系统的结构0.53.STM32芯片概述14.单元电路设计0.55.STM32最小系统0.56.硬件电路板设计注意事项0.57.硬件电路的调试0.516ARM应用开发（5）1.GPIO应用1ARM2.定时器与PWM应用0.5ARM应用开发，程，GPIO3.按键与蜂鸣器0.5显示，中断，定时及PWMA/D4.数码管显示0.5转换，SPI驱动ARM用开发的知识点5.中断系统应用0.5都详细讲解。6.串行通信17.SPI通信应用0.58.模数转换应用0.5针对上述教学内容，各教学内容与课程目标对应关系如表3所示：表3教学内容与课程目标对应关系教学环节教学内容学时课程思政引领教学形式考核要求对应课程目标课堂讲授线上学习专题研讨其他计算机基础知识1培养学生精益求精的大国工匠精神√作业/考试课程目标1、2计算机工作原理2强化学生工程伦理教育√作业/考试课程目标1、251单片机概述4强化学生工程伦理教育√作业/考试课程目标1、251单片机指令系统5提高学生正确认识问题、分析问题和解决问题的能力√作业/考试课程目标1、251单片机中断系统4提高学生正确认识问题、分析问题和解决问题的能力√作业/考试课程目标1、251单片机I/O接口2提高学生正确认识问题、分析问题和解决问题的能力√作业/考试课程目标1、251单片机定时/计数4提高学生正确√作业/考试课程目标1、2器认识问题、分析问题和解决问题的能力51单片机串行接口4提高学生正确认识问题、分析问题和解决问题的能力√作业/考试课程目标1、251单片机扩展4激发学生科技报国的家国情怀和使命担当√作业/考试课程目标1、2嵌入式系统概述2培养学生精益求精的大国工匠精神√仿真报告课程目标1、2ARM处理器2培养学生精益求精的大国工匠精神√仿真报告课程目标1、2ARMC语言程序设计2提高学生正确认识问题、分析问题和解决问题的能力√仿真报告课程目标3ARM开发工具使用3提高学生正