《嵌入式技术及应用》课程教学大纲

PAGEPAGE6《嵌入式技术及应用》课程教学大纲课程编号:课程名称：嵌入式技术及应用英文名称：ApplicationanddevelopmentofEmbeddedTechnology课程类型：专业核心课总学时：48理论学时：24实验学时：24适用对象：课程简介：嵌入式系统是当今物联网、人工智能、智能控制等不可或缺的重要组成部分，也是最为关键技术之一。本课程主要讲授嵌入式系统基本概念、STM32开发系统、STM32系统结构、库函数与寄存器、GPIO端口应用、定时与中断系统、显示与键盘接口技术、串行通信技术以及模数转换技术等内容。在电子信息工程技术专业的课程设置上，本课程起着承上启下的作用。其特点是软硬件复杂、功能强大和应用广泛。课程性质、目的和任务本课程为“电子信息工程技术”专业的一门必修课程。本课程的目的和任务是使学生全面地了解和掌握嵌入式系统基本知识和嵌入式应用系统的设计、运行与调试，从嵌入式系统应用开发的角度领会嵌入式系统原理。通过本课程的学习，可以使学生系统、科学地受到分析问题和解决问题的训练，提高运用理论知识解决实际问题的能力。具体内容如下：1．学习嵌入式的STM32系列处理器，包括嵌入式系统基本原理、Cortex-M3处理器结构、STM32系统结构、STM32时钟配置、STM32存储器映射和I/O口的位操作等；2．通过显示与键盘接口技术的学习，理解GPIO端口的设计技术。利用STM32库函数与寄存器，掌握嵌入式系统应用软硬件设计的方法和技巧。3．通过嵌入式系统应用项目的学习，理解和掌握STM32定时器、中断系统、串行通信技术以及模数转换技术在设计嵌入式系统产品时的方法；4．培养学生的嵌入式系统应用的设计、运行与调试的能力，同时也为后继课程的学习打好基础。二、教学基本要求通过本课程的学习，使学生初步掌握嵌入式系统的基本原理，提高学生对嵌入式系统的感性认识和实践能力，提高嵌入式系统应用的开发能力。教学内容及要求（一）LED控制设计与实现【掌握】1、嵌入式系统基本概念；2、STM32固件库；3、LED控制设计、运行与调试【熟悉】建立基于STM32固件库的工程模板；新建KeilμVision4工程、工程配置与编译。【了解】 STM32处理器命名规则。（二）跑马灯控制设计与实现【掌握】STM32的GPIO端口寄存器；STM32的I/O口8种模式；使用寄存器和库函数控制GPIO端口的输出；LED循环点亮控制和跑马灯控制设计、运行与调试。【熟悉】Cortex-M3处理器结构；STM32系统结构；STM32时钟配置。【了解】Cortex-M3的编程模式；使用寄存器和库函数配置STM32的GPIO输入输出模式的方法。（三）数码管显示设计与实现【掌握】Cortex-M3存储器映射；STM32存储器映射；位带区与位带别名区；数码管显示控制设计、运行与调试。【熟悉】1、I/O口的位操作实现；2、数码管显示控制方法。【了解】LED数码管的结构、工作原理和显示方式。（四）按键控制设计与实现【掌握】端口复用使用；端口复用重映射；STM32外部中断编程；按键控制设计、运行与调试。【熟悉】GPIO寄存器地址映射；端口复用及重映射；STM32中断。【了解】1、按键识别和软件消除按键抖动的方法；2、程序下载与调试。(五)定时器应用设计与实现【掌握】1、SysTick相关函数；2、STM32定时器相关的寄存器和库函数；3、STM32的PWM输出相关的寄存器和库函数；4、定时器定时和PWM输出控制设计。【熟悉】SysTick定时器；STM32定时器。【了解】STM32定时器的分类和使用方法。（六）串行通信设计与实现【掌握】USART串口硬件连接的方法；STM32的USART串口编程相关的寄存器和库函数；STM32的串行通信的设计、运行与调试。【熟悉】串行通信基本知识；STM32的USART串口。【了解】基于ZigBee的STM32串口无线传输设计方法。（七）模数转换设计与实现【掌握】STM32的模数转换；ADC相关的寄存器和库函数模数转换的设计、运行与调试。【熟悉】STM32的ADC设置；A/D转换程序的设计方法；【了解】STM32的ADC主要特征和结构。（八）嵌入式系统应用案例【掌握】串行通信的通信协议；嵌入式智能车巡航的控制方法；道闸的控制方法；立体车库的控制方法。【熟悉】嵌入式智能车组成；嵌入式远程控制的系统结构；嵌入式系统应用开发的流程。【了解】嵌入式系统应用领域。四、实验实验一LED闪烁控制设计实验类别：验证性、设计性实验。实验目的和要求：1．熟悉STM32开发环境；2．通过LED闪烁控制的设计，提高搭建STM32工程模板的能力，为后面的学习打下基础。实验内容：STM32的GPIO端口输出应用。实验学时：3。实验二跑马灯控制设计实验类别：设计性实验。实验目的和要求：1.掌握配置GPIO输入输出模式的方法；2.掌握控制GPIO端口输出的方法。实验内容：利用GPIO的寄存器和库函数，通过程序控制STM3F103R62芯片的GPIO口输出，实现跑马灯控制的设计、运行与调试。实验学时：3。实验三数码管显示设计实验类别：设计性实验。实验目的和要求：掌握位带区与位带别名区、IO口位操作实现的方法。实验内容：利用STM32与数码管的接口技术，完成STM32的数码管静态与动态显示电路设计，完成数码管静态和动态显示程序的设计、运行及调试。4）实验学时：3。实验四按键控制设计实验类别：设计性实验。实验目的和要求：掌握端口复用、端口复用重映射以及STM32外部中断。实验内容：利用STM32的中断，通过程序控制STM32的GPIO口输入输出，实现按键控制的设计、运行与调试。4）实验学时：3。实验五定时器应用设计实验类别：验证性、设计性实验。实验目的和要求：掌握STM32的系统滴答定时器（SysTick）和TIM定时器。实验内容：通过STM32定时器，实现定时器定时时间和PWM输出控制LED亮度的设计、运行与调试。实验学时：3。实验六串行通信设计实验类别：设计性实验。实验目的和要求：掌握STM32的USART串口编程相关的寄存器和库函数。实验内容：通过STM32的USART串口发送数据和接收数据，实现串行通信的设计、运行与调试。4）实验学时：3。实验七模数转换设计实验类别：设计性实验。实验目的和要求：掌握STM32的ADC编程相关的寄存器和库函数。实验内容：通过程序控制STM32的A/D转换，实现模拟电压的采集、显示采样值和电压值的设计、运行与调试。4）实验学时：3。实验八嵌入式系统应用实验类别：设计性实验。实验目的和要求：掌握嵌入式系统远程控制的方法。实验内容：利用ZigBee及串口通信协议，实现嵌入式智能车巡航、道闸和立体车库控制的设计、运行与调试。实验学时：3。五、教学方法与手段本课程采用讲授与上机实践相结合的教学方式，理论课讲授采用多媒体教学。充分利用多媒体与网络技术改进计算机教学手段和教学方式，以适应计算机教学的新环境和新对象，推进教学方法的改革，实现由单一的知识传授到能力培养的转变；从一般知识体系的灌输到拓展性学习的转变。在教学过程中采用以下几种教学方法：启发式教学：教学活动关注的重点从结果转向过程。激发思维，师生互动，增强学生学习的主动性、积极性和创造性；民主式教学：以学生为主体，以学习为中心，强化学生的学习主人翁意识。鼓励争辩，课堂氛围宽松和谐；开放式教学：课上课下融合，培养学生发散思维，增大学生的学习自主权；研究式教学：变灌输式为研讨式、探索式。教师给思路，指点学生自主获取知识；实践性教学：充分利用实验室，通过上机实习，加强学生的实践能力。六、各教学环节学时分配内容课堂讲授实验课小计（一）LED控制设计与实现336（二）跑马灯控制设计与实现336（三）数码管显示设计与实现336（四）按键控制设计与实现336（五）定时器应用设计与实现336（六）串行通信设计与实现336（七）模数转换设计与实现336（八）嵌入式系统应用