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通过嵌入式系统与应用的学习,使学生了解嵌入式系统的基本知识和原理,掌握嵌入式系统的软、硬件开发技术以及接口开发技术 1. 掌握STM32软硬件基础 2. 掌握STM32CubeMX的使用 3. 掌握 STM32GPIO输入/输出 4. 掌握FSMC连接TFT LCD 5. 掌握中断特性和编程 6. 掌握串口协议和编程和DMA 7. 掌握I2C总线通信SPI通信 8. 掌握STM32定时器和看门狗 应用型实验课共计16学时,完全由学生根据实验室提供的设备材料自主设计完成。共计8个实验项目。 通过 STM32F407 模拟实现对按键动作的检测和信号灯的控制,首先要了解信号的控制原理和按 键动作的捕获原理。通过将捕获按键动作和信号灯控制结合起来就可以实现两者的联动控制。 信号灯的控制方式为对电平输出的主动控制即:高电平输出和低电平输出,具体的输出方式要参考 信号灯的相关原理图。
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1
《嵌入式系统及应用》课程教学大纲
英文名称
Embedded System and
Application
课程编码
总学时
总学分
课程性质
课程类别
先修课程
数据通信、计算机基础、现代通信原理,微机原理、单片机原理
开课学期
适用专业
物联网工程
一、课程教学目标
《嵌入式系统与应用》是智能制造工程专业的一门专业选修课程,本课程针对智能制造工程专业的特点,结合
单片机原理、电子技术和控制工程等,以实际应用为导向,培养学生运用数字控制技术解决实际工程问题的能力。
目前,嵌入式系统技术已被广泛地应用于工业控制系统、信息家电、通信设备、医疗仪器、智能仪器仪表等众多领
域。
课程的主要任务是:通过嵌入式系统与应用的学习,使学生了解嵌入式系统的基本知识和原理,掌握嵌入式系
统的软、硬件开发技术以及接口开发技术;学会利用计算机辅助设计软件进行嵌入式系统的分析、仿真与设计,锻
炼学生的动手操作能力,培养学生解决实际工程问题的能力,初步具备工程思想。通过完成本课程的实验学习,使
学生能够和小组成员沟通实验中所涉及的技术方案、实现方法等问题,准确表达自己的想法,培养团队协作精神。
通过对嵌入式技术在具体产品中的应用情况的讲解,激发学生的学习热情和科技报国的家国情怀和使命担当。在教
学过程中要掌握传授知识和培养智能的辩证关系,特变注意培养学生的分析问题和解决问题的能力,始终贯彻教书
育人的思想。讲授应灵活多样,始终贯彻启发式教学,做到重点突出、层次清楚、联系实际,充分利用多媒体课件
以及视频信息、实物展示等教学手段。提高学生的学习兴趣,激发学生的爱国情怀及热情。
课程实验课要求在单片机实验室分组进行,学生应在预习的基础上,在教师的指导下进行操作,并做好调试和
结果记录。课后完成相应实验报告。要求掌握:
1. 掌握 STM32 软硬件基础
2. 掌握 STM32CubeMX 的使用
3. 掌握 STM32GPIO 输入/输出
4. 掌握 FSMC 连接 TFT LCD
5. 掌握中断特性和编程
6. 掌握串口协议和编程和 DMA
7. 掌握 I2C 总线通信 SPI 通信
8. 掌握 STM32 定时器和看门狗
2
二、课程目标与毕业(培养)要求的对应关系
毕业(培养)要求
指标点(能力)
课程目标
工程知识:能够将数学、自然
科学、工程基础和专业知识用
于解决物联网领域的工程问题。
1.具有运用数学等科学基础知识分析物联网系
统工程问题的基本能力。
2.具有运用工程数学等知识建立物联网系统数
学物理模型并进行求解的基本能力。
教学目标 1、2
1.具有一定的计算思维能力,对基本数学问题进
行建模分析的能力。
教学目标 3
问题分析:能够应用数学、自
然科学和工程科学的基本原理,
识别、表达、并通过文献研究
分析物联网工程领域的工程问
题,以获得有效结论。
2.能够在课程考核、实践环节、科技活动,以及
毕业设计(论文)等中,应用数学、自然科学、
计算机科学与技术的方法对相关工程问题进行
分析、表述、推理与验证等。
3.具备采用现代软件工程思想和建模工具进行
软件分析、设计的能力;掌握外语、中外文文献
检索等知识。
教学目标 4
1.能够根据特定需求,清晰描述一个物联网工程
领域工程问题的设计任务,能够识别该任务面临
的各项制约条件,并能够完成综合性设计。
教学目标 5、6
设计/开发解决方案:能够设计
针对物联网工程领域的工程问
题的解决方案,设计满足特定
需求的系统、设备或网络结构,
并能够在设计环节中体现创新
意识,考虑社会、健康、安全、
法律、文化以及环境等因素。
2.综合运用物联网工程专业理论和技术手段设
计针对工程问题的解决方案,能够在设计中体现
创新意识。
教学目标 3、4、5、6、
7
个人和团队:能够在多学科背
景下的团队中承担个体、团队
成员以及负责人的角色。
1.具有自我管理与团队协作能力、组织沟通和
工程项目管理能力。
2.能够分析项目要求,并和指导老师讨论问题,
有自己独到的见解。
3.在项目模块选择中,能够和负责其他模块的团
队良好沟通
4.在小组中,完成承担模块部分内容,且学生在
小组内承担一定的工作任务。
5.在团队中,能够具有良好的工程素质。
教学目标 4
学习能力:具有自主学习、独
立学习、终身学习的能力,能
够不断更新专业知识、提升专
业实践能力,具备工匠精神。
1.能够在以上基础上开发其他的工程项目,并能
够条理清晰论述工程内容和过程。
教学目标 6、7、8
三、课程基本内容
3.1 理论教学(支撑教学目标 1、2、3、4、5、6、7、8)
1.STM32 处理器概述(支撑教学目标 1)
[教学目的与要求]:
(1) 掌握 STM32 的相关概念,处理器的硬件资源
(2) 了解 ARM 处理器架构特性和版本划分
(3) 了解 STM32 的应用意义
3
[本章主要内容]:
(1) STM32 处理器的硬件资源,系统寄存器
(2) ARM 处理器架构特性和版本划分
(3) STM32 的应用
[本章重点]:
(1) STM32 的相关概念,硬件资源
(2) STM32 的性能特点以及 STM32 的应用意义
[本章难点]:
(1) STM32 处理特性和版本划分
(2) STM32 开发环境的搭建
[思政融入点]:
2023 年 STM32 中国峰会以“STM32 释放你的创造力”为主题,通过围绕着智能工业与高性能 MCU/MPU、连接、
生态系统与开发者社区、人工智能与信息安全四大主题,联合众多全球生态合作伙伴,进行行业前沿解读、超 50
场技术研讨会,以及丰富多彩的 Demo 演示。与会者不仅可以面对面近距离参观体验,还能亲身动手操作,深入了
解基于 ST 及合作伙伴最新的嵌入式技术、产品、以及工具。通过 STM32 峰会,激发学生创新创造活力,增强学生
的公民意识和社会责任感,加强学生之间的合作意识。
2.STM32 寄存器和库函数
[教学目的与要求]:
(1) 掌握 STM32 处理器内部各个处理器的特性
(2) 掌握 MDK 下 C 语言基础知识
(3) 掌握 I/O 的 8 种工作模式及位操作
(4) 掌握 GPIO 口的初始化方法以及输入输出操作
(5) 熟悉 STM32 的 I/O 口内部结构
(6) 了解与 GPIO 端口相关的寄存器
[本章主要内容]:
(1) 掌握 STM32 处理器内部各个控制器的特性
(2) 掌握 GPIO 控制器的操作流程
(3) 掌握 GPIO 的八种工作模式
(4) 程序调试、下载及 STM32 固件库
[本章重点]:
(1)STM32 处理器内部各个控制器的特性
(2)GPIO 端口相关的寄存器及函数操作
4
(3)MDK 下 C 语言基础知识
[本章难点]:
(1)GPIO 端口相关的寄存器及函数操作
(2)STM32 处理器内部各个控制器的特性
[思政融入点]:
伴随着人工智能时代的发展,嵌入式必定又将迎来一次浪潮和技术的巨大变革。人工智能越是想要表达智能水
平,就越要依靠嵌入式技术,嵌入式技术将朝着自动化控制和人机交互发展,可以为学生激发自信心,树立正确的
价值观。
3.STM32 中断应用开发(支撑教学目标 2、3)
[教学目的与要求]
(1)掌握 STM32 中断的常用库函数
(2)理解 STM32 中断优先级仲裁方式,中断基础知识
(3)理解中断原理,中断请求响应模式
(4)完成 STM32 中断应用开发程序编写
(5)STM32 外部中断库函数的使用及配置步骤
[本章主要内容]:
(1) 理解 STM32 异常类型,中断控制器简介,中断控制器配置固件库
(2) 掌握中断优先级定义、分组,中断编程
(3) 掌握按键抖动原理和如何去除抖动的原理
(4) 掌握利用中断实现按键驱动的思想
(5) 了解 STM32 外部中断控制程序
[本章重点]:
(1)掌握按键抖动原理和如何去除抖动的原理
(2)掌握利用中断实现按键驱动
[本章难点]:
(1)掌握 STM32 中断特性
(2)STM32 外部中断库函数的使用及配置
[思政融入点]:
我国的嵌入式系统开发涉及的行业众多,水平参差不齐,大多数停留在 8 位单片机开发这个层面上,一部分单
位开始采用 32 位机,并采用了实时操作系统。而具有能够同时进行软件设计和芯片设计的 SOC 系统设计的系统级
高端人才几乎没有, 国际上领先的多核嵌入式系统设计, 可重构嵌入式系统设计在我国的应用还停留在少数研究
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xuanshang_yutou
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