《STM32嵌入式应用开发》教学大纲

《STM32嵌入式应用开发》教学大纲课程类别：□通识课程□学科基础课程☑专业课程□其他一、课程概述（一）基本信息适用专业专业代码修读性质讲授实践实训实验总学时周学时学分通信工程080703选修400165643（二）先修课程1.C2.单片机与接口技术（三）后续课程1.GUI2.嵌入式实时操作系统3.STM32开发课程设计（四）课程简介1.课程开设依据STM32是意法半导体（ST）公司推出的一种基于ARMCortex-M3内核的32位微控MCUThumb-28/16，STM32STM32F103系列微控制器为平台，采用HAL库开发模式，系统讲解GPIO、中断、串口通信、DMA、I2C、SPI、定时器、ADCOLEDFlashSTM32HALSTM32STM32STM32CubeMXKeilMDK3.课程主要内容主要内容包括：ARMCortex-M3内核体系结构，STM32F10x系列微控制器的内外部结构、时钟系统、存储器组织和最小系统电路设计；STM32开发环境搭建（KeilMDK、STM32CubeMX）；GPIO通用输入输出（8种工作模式、HAL库接口函数）；外部中断EXTI（NVIC中断管理、优先级分组）；串口通信USART/UART（轮询和中断方式）；DMA（固定长度和变长数据传输）；I2COLED；SPI（PWM、输出比较、输入捕获）；ADCDMA）。（五）课程目标课程目标1：知识目标1.掌握ARMCortex-M3体系架构及STM32F10x系列微控制器的结构特点；2.掌握STM32HAL库及KeilMDK、STM32CubeMX开发工具的使用；3.掌握STM32中断系统、定时器、GPIO的结构原理及编程方法；4.掌握STM32串口通信、DMA、I2C、SPI等通信接口的编程方法；5.ADC2：能力目标1.能独立完成小型STM32控制系统的设计；2.能够熟练使用C语言和HAL库编写单片机程序；3.能够熟练使用STM32开发板及常用调试工具；4.能对软硬件系统统一调试，具备嵌入式系统综合开发能力；5.具备仪器设备的使用、EDA软件、项目开发、电路板设计、电子产品制造、检测的应用能力。课程目标3：情感目标1.激发学生对单片机开发的兴趣，提升学生的就业意向；2.有良好的心理素质、健全的人格、坚强的意志和乐观向上的精神风貌；3.培养学生自学能力、创新能力、及时适应岗位需求的能力和正确的职业操守。二、课程内容教学内容教学方式掌握程度课程思政元素及融入方式教学主要手段学时数作业第1章ARMCortex-M3内核与STM32微控制器教学内容教学方式掌握程度课程思政元素及融入方式教学主要手段学时数作业STM32微控制器概述、ARM处理器体系结构理论了解讲授芯片的制造过程，及我国在半导体产业链上的优势和劣PPT投影讲授理论:2习题ARMCortex-M3处理器特点、STM32F10x系列命名规则与引脚功能理论熟悉势，结合最新时事比如科技战，激发学生的爱国情怀PPT投影讲授STM32F10x内部总线、时钟系统、复位系统与存储器结构理论熟悉PPT投影讲授第2章STM32开发环境搭建教学内容教学方式掌握程度课程思政元素及融入方式教学主要手段学时数作业STM32开发模式（寄存器、标准外设库、HAL库）理论熟悉1.开源软件知识产权合规：HALBSDGPLPPT投影讲授理论:4习题交叉编译环境搭建、ST-Link驱动安装、Keil与STM32CubeMX安装实操掌握上机操作STM32F1固件库文件结构与STM32CubeMX工程结构理论熟悉PPT投影讲授第3章GPIO通用输入/输出教学内容教学方式掌握程度课程思政元素及融入方式教学主要手段学时数作业GPIO功能概述与基本结构理论熟悉1LEDLEDGPIOPPT投影讲授理论:4实验:4程序设计GPIO8理论熟悉PPT投影讲授GPIO的HAL库接口函数理论熟悉PPT投影讲授示例1：阻塞方式LED闪烁示例2：非阻塞方式LED闪烁示例3：按键输入实操掌握示例演示第4章外部中断EXTI教学内容教学方式掌握程度课程思政元素及融入方式教学主要手段学时数作业中断相关概念（中断、优先级、嵌套、执行流程）理论理解1MCUPPT投影讲授理论:4实验:2程序设计STM32理论理解PPT投影讲授EXTIHAL库接口函数理论理解PPT投影讲授EXTI应用示例与中断优先级测试实操掌握示例演示第5章串口通信教学内容教学方式掌握程度课程思政元素及融入方式教学主要手段学时数作业通信概述与异步串行通信协议理论理解1RS485TI/MAXIMPPT投影讲授理论:4实验:2程序设计STM32USART理论理解PPT投影讲授HAL（功能函数、宏函数、中断回调）理论理解PPT投影讲授示例1：轮询方式串口通信示例2：中断方式串口通信实操掌握示例演示第6章DMA教学内容教学方式掌握程度课程思政元素及融入方式教学主要手段学时数作业STM32DMA（请求与通道、仲裁器）理论理解1DMAMCUDMACPU休眠，延长在轨寿命PPT投影讲授理论:2实验:2程序设计DMAHAL理论理解PPT投影讲授示例1：固定长度数据收发示例2：接收不定长度数据和简易数据包解析实操掌握示例演示第7章I2C通信教学内容教学方式掌握程度课程思政元素及融入方式教学主要手段学时数作业I2C总线和通信协议（物理层、协议层、工作特性）理论理解1.国产OLED全产业链自主：京东方、维信诺量产OLED，SSD1306兼容国产驱动芯片批量供货；2.适老化智能终端开发：I2C接口OLED用于老年一键呼叫、健康监测设备PPT投影讲授理论:4实验:2程序设计I2CHAL（阻塞、中断、DMA理论理解PPT投影讲授OLEDSSD1306理论熟悉PPT投影讲授I2COLED显示实操掌握示例演示第8章SPI通信教学内容教学方式掌握程度课程思政元素及融入方式教学主要手段学时数作业SPI接口和通信协议（硬件接口、传输协议、CPOL/CPHA）理论理解1.存储涨价下国产Flash保供突围：兆易GD25系列替代SPIPPT投影讲授理论:4实验:2程序设计SPIHAL（阻塞、中断、DMA理论理解PPT投影讲授Flash存储芯片W25Q64（存储结构、操作指令、状态寄存器）理论熟悉PPT投影讲授SPI应用示例：轮询方式读写W25Q64实操掌握示例演示第9章基础定时器教学内容教学方式掌握程度课程思政元素及融入方式教学主要手段学时数作业定时器概述与分类理论理解1MCU2.PPT投影讲授理论:2实验:2程序设计基础定时器工作特性和内部结构理论理解PPT投影讲授基础定时器HAL驱动程序（主要函数、中断处理）理论理解PPT投影讲授基础定时器应用示例实操掌握示例演示第10章通用定时器教学内容教学方式掌握程度课程思政元素及融入方式教学主要手段学时数作业通用定时器功能概述与内理论理解1.国产工业机器人伺服驱PPT投影理论:4程序设部结构动：汇川、埃斯顿自主研发PWMPWMMCU全国产化实现弯道超车讲授实验:2计常用功能原理和HAL驱动（PWM波、输出比较、输入捕获、PWM输入模式）理论理解PPT投影讲授示例1：生成PWM波（固定/可调占空比）实操掌握示例演示示例2：输出比较示例3：PWM输入捕获实操掌握示例演示第11章ADC模拟数字转换教学内容教学方式掌握程度课程思政元素及融入方式教学主要手段学时数作业ADC功能概述（特性、工作原理、多重ADC模式）理论理解1ADCPPT投影讲授理论:6实验:2程序设计ADCHAL（常规通道、注入通道、多重ADC）理论理解PPT投影讲授1ADC转换实操掌握示例演示2ADC示例3：多通道和DMA传输实操掌握示例演示注：理论学时合计40学时，实验学时合计16学时，总学时56学时。三、课程评价（一）课程百分制评价方式考核项目考核项目考核标准考核方法评分比例过程考核学习态度是否认真是否积极参与回答问题讨论5%上课考勤是否出勤是否迟到早退课堂考勤5%作业是否完成作业作业完成情况作业批改10%实验成绩是否完成实验实验完成情况实验报告批改10%结果考核期末考查项目完成度提交设计作品70%总评成绩100（二）期末考查方式学生以2-3人为一组自由组队，从下面的经典嵌入式系统（题目每年都会更新）中选2（1）基于图像识别的垃圾分类系统（2）基于语音识别的垃圾分类系统（3）STM32智能手表制作（4）平衡小车设计（5）指纹识别密码锁系统设计（6）简易数字示波器设计（7）简易数字万用表（8）信号发生器（9）STM32智能桌面宠物（10）三子棋游戏装置设计报告设计报告项目主要内容满分系统方案系统总体方案设计10电路与程序设计总体电路图和程序设计10测试方案与测试结果测试数据完整性测试结果分析5设计报告结构及规范性摘要、设计报告正文的结构图表的规范性5基本要求完成（1）10完成（2）10完成（3）15完成（4）15发挥部分完成（1）10完成（2）10总分100四、课程资源（一）教材1.王维波，《STM32Cube高效开发教程》，2021年，第1版，人民邮电出版社。2.STM32（库函数版）》，20152（二）参考书目1.蒙