教案嵌入式应用基础（项目1第1周）

无锡科技职业学院《嵌入式应用与开发》教案授课周次1授课课时4教学目标知识目标：理解单片机的概念、特点，掌握STM8S208MB单片机的基本I/O端口，掌握IAR开发环境的使用。技能目标：能够识别单片机最小系统的常用元器件，根据开发板的构成和元件分布开发简单的项目，基于STM8S208MB单片机的GPIO库函数实现流水灯闪烁。素养目标：学习宋彪同学坚持努力、勇于追求的精神，培养职业院校学生通过技能提升实现个人价值与社会贡献的职业发展观，传承精益求精的工匠精神。教学内容GPIO引脚模块GPIO库函数IAR软件安装使用教学重点GPIO引脚模块教学难点IAR软件安装使用GPIO库函数教学方法讲授法+演示法+任务驱动法+案例教学法教学体会或反思教学设计：（包括教学准备、课堂导入、教学实施、作业布置等各个环节的教学内容（活动安排）、教学方法和时间分配等）一、课堂导入（5分钟）本环节首先通过单片机发展历史，引出STM8系列单片机。接着向学生介绍STM8系列单片机的三大类——STM8S（标准款）、STM8L（低功耗款）、STM8A（汽车专用款）。然后展示本书所用的开发板——STM8S208MB，引导学生关注引脚。二、教学实施（110分钟）环节一：GPIO引脚讲授本环节首先向学生系统讲解GPIO引脚在单片机STM8S208MB中的基本情况。结合图1.1.1所示的STM8S208MB最小系统芯片引脚图，讲解该单片机由哪些GPIO端口组成，每个端口最多有多少个引脚，每个引脚有哪些功能，由引脚图中引脚说明中带有“/”标志指出引脚的功能复用特性，并强调一个引脚不能同时使用多种复用功能。然后根据表1.1.1中列出的GPIO引脚输入/输出工作模式进行讲解，其中输入模式共4种，输出模式共8种，解释每种工作模式的特点和区别。环节二：IAR软件使用讲解在掌握STM8S208MB单片机的基础上，本环节转入IAR软件的讲解。首先，教师按照图1.1.4~图1.1.12演示如何从官网下载IAR软件并注册账号。接着，教师按照图1.1.13~图1.1.32演示如何安装并激活IAR软件。最后，教师按照图1.1.33~1.1.55演示如何使用IAR软件开发嵌入式应用项目并烧写程序到开发板。环节三：硬件平台讲解本环节聚焦于LED模块的分析。首先强调LED灯单向导电特性，以及该特性可以用来确定GPIO引脚电平（电压）的高低。接着结合图1.1.3所示的LED灯电路原理图，介绍各电子元器件，分析LED两端电平（电压）的高低情况。然后教师调整电路图中部分元器件的位置和朝向，带领学生分析相应的电平情况，帮助学生掌握LED灯电路原理。环节四：软件配置教学本环节详细讲解STM8S208MB单片机GPIO常用库函数的讲解，包括初始化（GPIO_Init）、置位（GPIO_WriteHigh）、复位（GPIO_WriteLow）、取反（GPIO_WriteReverse）等操作。以初始化操作为例，首先讲解初始化操作本身包括的具体步骤，如定位引脚、各寄存器设置等，并写出寄存器级别的C语言代码。然后讲解由ST公司封装的STM8S208MB单片机GPIO初始化函数GPIO_Init的用法，并基于该函数写出与寄存器级别C语言代码等价的代码。接着对比两种写法，指出后者在开发过程中更有优势。最后依次介绍其余库函数的用法，并用具体取值演示这些库函数的调用。环节五：代码实践学生根据讲解内容进行独立编程实践。首先编写main.c主程序，在BSP_Configuration函数中调用CLK_Configuration配置内部16M时钟1分频，调用LED_Init完成GPIO初始化，主循环中进行LED_Demo1或LED_Demo2（必须2选1）。随后编写led.h头文件：先后定义PE0、PA3、PA6等引脚的端口号和引脚号宏替换（格式分别为LEDx_PORT和LEDx_PIN）、LED灯亮灭控制宏替换（格式为LEDx_L、LEDx_H和LEDx_R，x取值1~3），声明LED_Init初始化函数、LED_Demo1业务函数和LED_Demo2业务函数等函数原型。重点编写led.c源文件：LED_Init函数调用GPIO_Init库函数将LED1~LED3的引脚初始化为慢速开漏输出高阻态的工作模式；LED_Demo1函数先调用3个LEDx_L函数点亮LED灯，通过delay_ms函数维持一段时间，再调用3个LEDx_H函数熄灭LED灯；LED_Demo2函数调用LEDx_R函数，通过delay_ms函数维持一段时间，效果与LED_Demo1函数等价。接着编写pbdata.h头文件：声明delay_us和delay_ms函数。最后重点编写pbdata.c源文件：delay_us函数实现1微秒的延时；delay_ms函数基于delay_us函数实现1毫秒的延时。教师巡回指导，协助解决时钟配置错误、引脚复用冲突等常见问题。环节六：联调测试程序编译通过后进入软硬件联合调试阶段。学生首先使用USB线链接开发板和PC机。下载程序并运行后，观察如图1.1.57所示的开发板中3个LED灯是否同时亮灭。鼓励学生尝试LED_Demo1和LED_Demo2函数2选1调用，观察效果是否等价；并且尝试修改初始化操作的参数，加深对GPIO的理解。三、布置作业及下一次课内容的预习要求课后作业包括三个部分：一是书面