嵌入式技術(shù)應(yīng)用課程實施方案

1、電子應(yīng)用技術(shù)專業(yè)核心課程嵌入式技術(shù)應(yīng)用課程實施方案嵌入式技術(shù)應(yīng)用課程團隊嵌入式技術(shù)應(yīng)用課程實施方案一、基本思路立足于嵌入式技術(shù)應(yīng)用課程標準的基本指導(dǎo)思想和原則，尤其應(yīng)圍繞“行業(yè)職業(yè)崗位任職標準融入課程教學(xué)”和“校企合作，工學(xué)結(jié)合”的基本理念指導(dǎo)課程教學(xué)方案的實施；同時，兼顧人才培養(yǎng)模式、課程體系建設(shè)和教學(xué)理念及方法的改革，確立了“理實一體化”的項目教學(xué)法的主導(dǎo)教學(xué)方法。采用基于工作過程的教學(xué)模式和“教、學(xué)、做”相結(jié)合的項目教學(xué)方法，立足于自編特色教材中的項目載體體系結(jié)構(gòu)和要求，根據(jù)“資訊、決策、計劃、實施、檢查、評價”六個階段組織教學(xué)。嵌入式技術(shù)應(yīng)用課程以上層應(yīng)用程序開發(fā)工程師及arm開發(fā)工程

2、師崗位為主要目標，培養(yǎng)和培訓(xùn)學(xué)生在嵌入式技術(shù)應(yīng)用的工程應(yīng)用技能，包括嵌入式微處理器與接口設(shè)計、嵌入式軟件程序設(shè)計、嵌入式軟件與操作系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與維護等知識。課程總課時數(shù)為100學(xué)時分為4個大項目，每個項目包含基礎(chǔ)知識和項目實踐兩個部分，根據(jù)項目復(fù)雜度，入門先后順序分配課時。下面將分別介紹各項目“理實一體化”的教學(xué)實施方案。項目一 lpc2131控制板設(shè)計（20學(xué)時，10學(xué)時講授，10學(xué)時實踐）一、教學(xué)目標1、了解嵌入式系統(tǒng)的概念，了解嵌入式處理器及嵌入式操作系統(tǒng)2、了解arm體系結(jié)構(gòu)、arm處理器模式及內(nèi)部寄存器3、掌握arm的尋址方式及各類指令4、了解lpc2000系列arm硬件結(jié)構(gòu)

3、，包括gpio，向量中斷控制器，外部中斷輸入等5、理解lpc213x最小系統(tǒng)工作原理6、理解io驅(qū)動、串口通信、spi接口硬件工作原理7、熟悉proteus仿真軟件的基本操作方法，掌握proteus仿真調(diào)試嵌入式系統(tǒng)的方法。8、了解arm與8位單片機的共同點與差異，理解arm體系的優(yōu)勢二、相關(guān)知識1、嵌入式系統(tǒng)的概念2、arm體系結(jié)構(gòu)、arm處理器模式及內(nèi)部寄存器3、arm的8種尋址方式，arm指令的特點、種類及功能4、lpc2000系列引腳功能、存儲器及其尋址、時鐘系統(tǒng)等三、活動設(shè)計1、教學(xué)場地和設(shè)備：教學(xué)做一體化教室2、教學(xué)過程：1）任務(wù)布置：（要求學(xué)生課前完成）讓學(xué)生上網(wǎng)查找arm相關(guān)知

4、識，了解其應(yīng)用領(lǐng)域及特點2）教師講解：使用引導(dǎo)教學(xué)法，使學(xué)生對嵌入式技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用領(lǐng)域進行了解，重點在自己身邊的嵌入式系統(tǒng)及其與單片機、dsp的聯(lián)系。進行實物現(xiàn)場演示一個水溫控制器，講解lpc2000系列的功能特性。在proteus演示該水溫控制器的運行，了解proteus的仿真功能。講解arm體系結(jié)構(gòu)，重點講解arm內(nèi)存結(jié)構(gòu)，尋址方式，寄存器的作用。3）任務(wù)實施：上機實踐，在isis 7中創(chuàng)建一個lpc213x典型控制板仿真電路；預(yù)設(shè)問題，控制板的電路原理，上拉電阻，電容參數(shù)如何選擇？4）檢查與考核評價：指導(dǎo)學(xué)生自主完成2131控制板項目；項目運行驗證；點評項目得失。具體考核辦法參見課程

5、標準所擬定的教學(xué)評價方法。四、學(xué)生易出現(xiàn)的錯誤1、proteus基本操作不熟悉，不理解一些基本操作的功能。2、電路參數(shù)設(shè)置不正確或忘記設(shè)計元件參數(shù)。五、教學(xué)建議1、介紹多款arm典型產(chǎn)品，分析arm優(yōu)勢，讓學(xué)生理解51單片機難以實現(xiàn)或不能實現(xiàn)的功能arm芯片能容易實現(xiàn)。2、現(xiàn)場仿真演示通過仿真軟件及相應(yīng)電路，觀察電路的連結(jié)。3、典型示例講解通過各種仿真結(jié)果演示，講解arm的功能4、實踐操作讓學(xué)生在isis 7界面自己設(shè)計電路圖。5、實踐操作讓學(xué)生設(shè)計繪畫控制板的pcb圖項目二 流水燈控制項目（30學(xué)時）一、教學(xué)目標1、了解嵌入式系統(tǒng)的概念，了解嵌入式處理器。2、了解arm體系結(jié)構(gòu)、arm處理器

6、模式及內(nèi)部寄存器。3、掌握ads1.2開發(fā)軟件和axd調(diào)試器的安裝、設(shè)置、使用方法。4、掌握基于zlg工程模板采用c語言開發(fā)程序的方法。5、了解lpc2000系列arm硬件結(jié)構(gòu)，包括gpio，向量中斷控制器，定時器等二、相關(guān)知識1、c語言使用指針對lpc內(nèi)部寄存器，內(nèi)存的訪問。2、lpc2000系列引腳功能、存儲器及其尋址、時鐘系統(tǒng)等。3、lpc2000系列引腳及其gpio特性，相關(guān)寄存器描述、應(yīng)用電路等。4、lpc2000系列向量中斷控制器及相關(guān)寄存器描述。5、lpc2000系列4路外部中斷及其相應(yīng)設(shè)置。6、lpc2000系列定時器及相關(guān)寄存器設(shè)置。6、相應(yīng)c語言編程知識。三、活動設(shè)計1、教

7、學(xué)場地和設(shè)備：教學(xué)做一體化教室2、教學(xué)過程：1）任務(wù)布置：（要求學(xué)生課前完成）讓學(xué)生上網(wǎng)查找arm相關(guān)知識，了解其應(yīng)用領(lǐng)域及特點，查找網(wǎng)上流水燈程序例子。2）教師講解：使用引導(dǎo)教學(xué)法，使學(xué)生對嵌入式技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用領(lǐng)域進行了解，重點在自己身邊的嵌入式系統(tǒng)及其與單片機、dsp的聯(lián)系。進行現(xiàn)場演示，講解lpc2000系列的gpio特性及其設(shè)置在相關(guān)軟件界面對gpio的特性進行仿真，觀察不同設(shè)置時流水燈的狀態(tài)在相關(guān)軟件界面現(xiàn)場演示及仿真向量中斷方式控制流水燈的狀態(tài)。在相關(guān)軟件界面現(xiàn)場演示及仿真外部中斷方式控制流水燈的狀態(tài)。介紹相關(guān)c語言編程實例，并通過修改程序，控制流水燈的不同狀態(tài)，實現(xiàn)花樣流水燈

8、的控制。3）任務(wù)實施：上機實踐， 使用isis 7在項目一基礎(chǔ)上創(chuàng)建一個流水燈仿真電路；設(shè)置相關(guān)引腳的gpio方式，使用軟件延時方法編寫相應(yīng)c語言程序控制燈的亮滅；采用定時器并使用向量中斷方式控制燈的亮滅，編寫相應(yīng)c語言程序；設(shè)計多種流水花樣，使用按鍵切換花樣，編寫相應(yīng)c語言程序；4）檢查與考核評價：指導(dǎo)學(xué)生自主完成流水燈控制項目；項目運行驗證；點評項目得失。具體考核辦法參見課程標準所擬定的教學(xué)評價方法。四、學(xué)生易出現(xiàn)的錯誤1、gpio設(shè)置時，寄存器狀態(tài)描述不當2、c語言中應(yīng)有相應(yīng)的延遲程序3、定時器延時時間的寄存器設(shè)置值計算方法五、教學(xué)建議1、現(xiàn)場仿真演示通過仿真軟件及相應(yīng)電路，觀察電路的連

9、結(jié)，相應(yīng)c語言程序的編寫，及輸入輸出的變化。2、典型示例講解通過各種仿真結(jié)果演示，講解gpio的設(shè)置，外部中斷方式及外部輸入中斷的使用3、實踐操作讓學(xué)生在isis 7界面自己操作各種流水燈的控制，體會引腳的連結(jié)，寄存器的設(shè)置，編程等知識。4、該項目是經(jīng)典的入門任務(wù)，分成簡單的軟件延時實現(xiàn)方式，使用定時器方式確定時間間隔方式，按鍵切換選擇不同流水燈花樣等三種實現(xiàn)方法。每種實現(xiàn)各占用10個學(xué)時，其中第一種實現(xiàn)方法重在讓學(xué)生熟悉嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)基本步驟，第二種重在讓學(xué)生掌握嵌入式重要的外設(shè)定時器，第三種讓學(xué)生體會嵌入式中斷的實現(xiàn)方法。以上用不同方法實現(xiàn)流水燈，主要為下一個綜合性項目打下堅實基礎(chǔ)。項目

10、三 水溫控制器的設(shè)計（40學(xué)時，分解為4個小項目）一、教學(xué)目標1、理解串行通信基本原理。2、掌握lpc2000系列芯片串口的用法。3、理解數(shù)據(jù)幀，掌握簡單數(shù)據(jù)幀的設(shè)計，編程實現(xiàn)方法。4、理解ad采樣基本原理。5、掌握lpc2000系列芯片ad的用法。6、掌握小信號放大、濾波電路的設(shè)計方法。7、理解負反饋控制原理，掌握簡單的開關(guān)控制算法。8、理解pid控制算法，pid三個參數(shù)對控制效果的影響。9、理解pwm波應(yīng)用原理。10、掌握掌握lpc2000系列芯片pwm功能外設(shè)的用法。11、掌握定時中斷編程方法。12、理解lcd顯示器基本原理，點陣液晶屏的行、列驅(qū)動模式，像素大小，漢字大小、字模及其編碼。

11、13、掌握lcd與arm處理器接口電路設(shè)計。14、理解c語言模塊化程序設(shè)計的基本實現(xiàn)方法，掌握lcd驅(qū)動程序設(shè)計方法。15、掌握常用的界面設(shè)計模式。二、相關(guān)知識1、串行通信基本原理、uart0、uart1相關(guān)控制寄存器、狀態(tài)寄存器、波特率、數(shù)據(jù)位、停止位等硬件握手協(xié)議設(shè)置方法，串口發(fā)送接收的查詢、中斷實現(xiàn)方式。2、常用小信號放大、低通濾波電路，ad采樣基本原理、ad相關(guān)控制寄存器、狀態(tài)寄存器、ad初始化、ad通道切換方法、ad采樣數(shù)據(jù)歸一化處理。3、負反饋控制原理，pid控制算法，pwm引腳描述，pwm相關(guān)控制寄存器、狀態(tài)寄存器，pwm占空比、周期設(shè)置方法，單邊沿、雙邊沿輸出方式及觸發(fā)。4、l

12、cd顯示器基本原理、點陣液晶屏的行、列驅(qū)動模式，像素大小，漢字大小、字模及其編碼，lcd模塊與lpc2100應(yīng)用連接、lcd變量、漢字的顯示。5、相關(guān)的c語言編程知識三、活動設(shè)計1、任務(wù)布置：本項目的最終完成需要綜合的知識和技能，為了降低難度讓學(xué)生能完成項目，按功能分解為串口通信、ad采樣、控制算法和pwm、lcd顯示4個子任務(wù)，每個任務(wù)有明確的接口、功能要求，能使學(xué)生最終順利將幾個功能部分整合實現(xiàn)水位控制器的功能。上網(wǎng)搜索相關(guān)資料；2、教師講授：1）介紹串口通信基本原理，lpc2000系列的串口控制寄存器、狀態(tài)寄存器，常用編程方法。2）介紹lpc2000系列的定時控制寄存器，以及定時器與vi

13、c的關(guān)系，通過定時器結(jié)構(gòu)圖，了解定時器各寄存器的分布及聯(lián)系。定時器0、1及其三種功能，每種功能的相關(guān)寄存器的描述、引腳分布及描述。定時器中斷及其注意事項。通過在相關(guān)軟件界面仿真現(xiàn)場演示各種功能的使用及應(yīng)用效果。3）常用小信號放大、低通濾波電路，ad采樣基本原理、ad相關(guān)控制寄存器、狀態(tài)寄存器、ad初始化、ad通道切換方法、ad采樣數(shù)據(jù)歸一化處理方法。并現(xiàn)場演示仿真結(jié)果。4）介紹lp2000系列pwm及其輸出方式，輸出觸發(fā)關(guān)系，硬件結(jié)構(gòu)圖，了解相關(guān)引腳和寄存器描述。pwm中斷及其與vic的關(guān)系，使用注意事項等。并通過仿真現(xiàn)場演示輸出的波形、占空比等。5）介紹負反饋控制原理，pid控制算法。6）介

14、紹lcd顯示器基本原理、點陣液晶屏的行、列驅(qū)動模式，像素大小，漢字大小、字模及其編碼，lcd模塊與lpc2100應(yīng)用連接、lcd變量、漢字的顯示。 以上內(nèi)容根據(jù)每個小項目需要的知識點分解到每一個小項目中講授。3、任務(wù)實踐：1）分組討論、查閱資料；2）擬定控制方案，老師審核，指導(dǎo)實施3）編程調(diào)試，教師巡視指導(dǎo)4）各功能模塊運行、調(diào)試、驗證；5）書寫項目總結(jié)報告；4、檢查與考核評價： 指導(dǎo)學(xué)生自主完成各個小項目，啟發(fā)學(xué)生完善項目；項目運行驗證，點評項目得失；了解各小組對拓展部分內(nèi)容和思考題學(xué)習(xí)情況；突出學(xué)生分析、解決問題的能力。具體考核辦法參見課程標準所擬定的教學(xué)評價方法。四、學(xué)生易出現(xiàn)的錯誤1、

15、仿真參數(shù)忘記設(shè)置，只使用默認參數(shù)。2、對相關(guān)程序理解不夠。3、不細心，寄存器設(shè)置的位發(fā)生錯誤。4、邏輯思維不夠靈活，不能將各個小項目整合完成最終的項目要求。五、教學(xué)建議1、教師演示最終項目完成的效果，加強學(xué)生信心。2、本部分設(shè)計功能較多，涉及較多寄存器，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)功能來學(xué)習(xí)寄存器描述。3、指導(dǎo)學(xué)生閱讀、理解、應(yīng)用芯片手冊和例程，養(yǎng)成吸收和共享他人成果的意識，提高解決問題效率。4、了解嵌入式系統(tǒng)選型、評價、電路設(shè)計、維護和管理及工程技術(shù)文檔常識，為從事嵌入式系統(tǒng)開發(fā)相關(guān)崗位奠定良好基礎(chǔ)。項目四 使用ucos-ii操作系統(tǒng)實現(xiàn)流水燈（10學(xué)時）一、教學(xué)目標1、了解嵌入式操作系統(tǒng)ucos-ii，掌握zlg的ucos-ii系統(tǒng)模板的導(dǎo)入和使用方法。2、理解ucos-ii的任務(wù)、任務(wù)切換、任務(wù)運行的特點，信號量在任務(wù)間通信的作用和用法。3、體會前后臺和基于ucos-ii平臺開發(fā)方式的不同，理解ucos-ii開發(fā)方式的優(yōu)勢。二、相關(guān)知識1、軟實時系統(tǒng)和硬實時系統(tǒng)2、前后臺系統(tǒng)3、臨界操作，可重入函數(shù)與不可重入函數(shù)4、任務(wù)的概念，任務(wù)優(yōu)先級，任務(wù)堆棧，任務(wù)的5種狀態(tài)，任務(wù)的調(diào)度5、ucosii的時基，延時函數(shù)三、活動設(shè)計1、任務(wù)布置：1）上網(wǎng)查找資料，了解ucos-ii的特性，功能，在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中的地位；簡單的入門例子程序。2、教師講解：嵌入