嵌入式系統(tǒng)與應(yīng)用課程教學(xué)大綱

精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)專心---專注---專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)《嵌入式系統(tǒng)與應(yīng)用》課程教學(xué)大綱課程名稱：嵌入式系統(tǒng)與應(yīng)用課程代碼：ELEA2028英文名稱：ThePrinciple&ApplicationsofEmbeddedSystem課程性質(zhì)：專業(yè)選修課程學(xué)分/學(xué)時：2學(xué)分/36學(xué)時(18+18)開課學(xué)期：第7學(xué)期適用專業(yè)：電氣工程及其自動化先修課程：計算機(jī)信息技術(shù)、C語言程序設(shè)計、計算機(jī)原理及應(yīng)用、單片機(jī)原理與應(yīng)用后續(xù)課程：無開課單位：機(jī)電工程學(xué)院課程負(fù)責(zé)人：王富東大綱執(zhí)筆人：王家善大綱審核人：余雷一、課程性質(zhì)和教學(xué)目標(biāo)（在人才培養(yǎng)中的地位與性質(zhì)及主要內(nèi)容，指明學(xué)生需掌握知識與能力及其應(yīng)達(dá)到的水平）課程性質(zhì)：《嵌入式系統(tǒng)與應(yīng)用》是電氣工程及其自動化專業(yè)的一門專業(yè)選修課程。本課程針對電氣工程及其自動化專業(yè)的特點，結(jié)合單片機(jī)原理、電子技術(shù)和電力電子技術(shù)，以實際應(yīng)用為導(dǎo)向，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)字控制技術(shù)解決電氣領(lǐng)域?qū)嶋H工程問題的能力。教學(xué)目標(biāo)：嵌入式系統(tǒng)是運(yùn)用單片機(jī)技術(shù)，實現(xiàn)對各種模擬信號和數(shù)字信號的處理，并且結(jié)合具體的電路實現(xiàn)對于外部設(shè)備的控制。本課程的主要內(nèi)容包括：介紹嵌入式系統(tǒng)的基本概念，分類與定義、嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域。在此基礎(chǔ)上，講述應(yīng)用單片機(jī)進(jìn)行若干應(yīng)用系統(tǒng)的硬件與軟件設(shè)計的方法和技巧。進(jìn)一步了解和掌握嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計方法與具體實現(xiàn)。通過相關(guān)功能模塊的理論講授和實驗訓(xùn)練，使學(xué)生掌握具體功能程序的編寫和調(diào)試的能力，并通過參數(shù)設(shè)置與頻率測量系統(tǒng)等綜合設(shè)計實驗，使學(xué)生了解綜合軟硬件功能進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計，解決實際工程問題的路徑及方法。通過相關(guān)應(yīng)用專題的功能講解、技術(shù)剖析和代碼演示，拓展學(xué)生的知識，了解和熟悉嵌入式系統(tǒng)技術(shù)在專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用情況，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)技術(shù)解決與電氣專業(yè)相關(guān)的具體工程問題，培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力。本課程的具體教學(xué)目標(biāo)如下：理解和掌握嵌入式系統(tǒng)實驗箱的各個組成部分、功能以及詳細(xì)的電路設(shè)計，為嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)做好準(zhǔn)備；熟練掌握KEILuvision2(或者KEILuvision3等更高的版本)集成開發(fā)環(huán)境的使用方法，理解各種集成開發(fā)環(huán)境的參數(shù)含義和設(shè)置方法。學(xué)習(xí)和掌握使用C51語言進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的過程與技巧。培養(yǎng)學(xué)生綜合設(shè)計程序框架和整體邏輯結(jié)構(gòu)、解決工程實際應(yīng)用中具體問題的能力；熟悉單片機(jī)測量與控制技術(shù)在電氣工程領(lǐng)域?qū)嶋H應(yīng)用的相關(guān)知識，通過幾個基本的單片機(jī)實際應(yīng)用訓(xùn)練項目,掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)軟件開發(fā)基本技能。教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系：畢業(yè)要求指標(biāo)點課程目標(biāo)對應(yīng)關(guān)系說明畢業(yè)要求3：設(shè)計/開發(fā)解決方案3-1能針對復(fù)雜問題進(jìn)行調(diào)研并明確約束條件,完成電氣或自動化系統(tǒng)的軟硬件需求分析教學(xué)目標(biāo)1掌握嵌入式系統(tǒng)實驗箱的各個部分的組成結(jié)構(gòu),理解該系統(tǒng)的功能需求與約束。教學(xué)目標(biāo)2熟練掌握開發(fā)環(huán)境的使用方法與設(shè)置維護(hù);通過學(xué)習(xí)C51語言程序設(shè)計,理解軟件開發(fā)過程及其與匯編語言相比較的特點。3-2能針對需求獨立進(jìn)行算法和程序設(shè)計，并能驗證算法和程序的正確性教學(xué)目標(biāo)3要求掌握單片機(jī)基本外設(shè)的使用方法和常用算法。通過若干實際應(yīng)用訓(xùn)練項目,掌握嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)基本技能。二、課程教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時分配（含課程教學(xué)、自學(xué)、作業(yè)、討論等內(nèi)容和要求，指明重點內(nèi)容和難點內(nèi)容。重點內(nèi)容：；難點內(nèi)容：?）嵌入式系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識（2學(xué)時）（支撐教學(xué)目標(biāo)1、2）嵌入式系統(tǒng)的基本概念嵌入式系統(tǒng)的分類與特點嵌入式系統(tǒng)中的微處理器嵌入式系統(tǒng)的組成嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)與調(diào)試本課程的教學(xué)內(nèi)容、課程特點和學(xué)習(xí)要求目標(biāo)及要求：掌握嵌入式系統(tǒng)的基本概念，定義、分類、組成、特點及嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域了解嵌入式系統(tǒng)中各種微處理器：MPU、MCU、DSP、FPGA及SOC各自的特點?了解嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)與調(diào)試過程?了解本課程的主要教學(xué)內(nèi)容、學(xué)習(xí)方法和主要參考資料。討論內(nèi)容：討論單片機(jī)、DSP、FPGA的功能和應(yīng)用，討論它們之間的差異作業(yè)內(nèi)容：閱讀參考教材，復(fù)習(xí)相關(guān)內(nèi)容C語言程序設(shè)計基礎(chǔ)（2學(xué)時）（支撐教學(xué)目標(biāo)2）C語言的發(fā)展歷史ANSIC語言與各種版本的C語言的區(qū)別C語言的數(shù)據(jù)類型C語言的函數(shù)與頭文件、庫函數(shù)C語言的程序設(shè)計與開發(fā)過程目標(biāo)及要求：了解C語言的數(shù)據(jù)類型了解C語言的頭文件與函數(shù)、庫函數(shù)了解C語言的程序設(shè)計與開發(fā)過程討論內(nèi)容：討論C語言中的變量與存儲器的關(guān)系作業(yè)內(nèi)容：閱讀參考教材，復(fù)習(xí)C語言程序設(shè)計基礎(chǔ)知識從表準(zhǔn)C到C51（4學(xué)時）（支撐教學(xué)目標(biāo)2）C51的硬件關(guān)聯(lián)性C51擴(kuò)展關(guān)鍵字C51中的代碼和數(shù)據(jù)C51的函數(shù)目標(biāo)及要求：掌握的硬件關(guān)聯(lián)性、C51擴(kuò)展關(guān)鍵字掌握C51的存儲器說明與訪問方式了解C51的三種編譯模式掌握C51的數(shù)據(jù)類型與存儲?掌握C51中變量絕對地址的定義掌握C51中指針變量的使用方法了解C51中函數(shù)參數(shù)與返回值的傳遞，掌握工作寄存器組及中斷函數(shù)的使用，了解C51的可重入函數(shù)及代碼優(yōu)化?討論內(nèi)容：討論代碼優(yōu)化的方法作業(yè)內(nèi)容：閱讀參考教材，復(fù)習(xí)8051單片機(jī)的存儲器組織及配置，復(fù)習(xí)C51語言程序設(shè)計基礎(chǔ)內(nèi)容C51的庫函數(shù)與頭文件（2學(xué)時）（支撐教學(xué)目標(biāo)2）頭文件中定義的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)類型各類頭文件C51的啟動文件和初始化文件目標(biāo)及要求：了解頭文件中定義的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)類型了解C51各類頭文件及其作用掌握常用庫函數(shù)的使用方法了解C51的啟動文件和初始化文件討論內(nèi)容：討論在C51中標(biāo)準(zhǔn)輸入/輸出函數(shù)的使用方法，并與其在標(biāo)準(zhǔn)C中的功能進(jìn)行比較作業(yè)內(nèi)容：閱讀參考教材，復(fù)習(xí)、閱讀課上相關(guān)內(nèi)容編譯預(yù)處理和編譯控制（2學(xué)時）（支撐教學(xué)目標(biāo)2）編譯預(yù)處理編譯控制目標(biāo)及要求：了解文件包含、宏定義及條件編譯等編譯預(yù)處理命令了解編譯的文件產(chǎn)物、編譯控制命令的分類和實現(xiàn)、編譯控制命令的具體描述討論內(nèi)容：比較匯編與編譯過程作業(yè)內(nèi)容：閱讀參考教材，復(fù)習(xí)、閱讀編譯預(yù)處理和編譯控制相關(guān)內(nèi)容自學(xué)拓展：閱讀參考資料，學(xué)習(xí)編譯原理C51中的混合編程（2學(xué)時）（支撐教學(xué)目標(biāo)2）C51程序的制作過程在C51程序中插入?yún)R編行編寫帶有C51接口的匯編模塊目標(biāo)及要求：了解C51程序的制作過程、段的屬性和段名前綴、數(shù)據(jù)目標(biāo)及程序目標(biāo)掌握在C51程序中插入?yún)R編行的方法通過實例，了解編寫帶有C51接口的匯編模塊的方法?討論內(nèi)容：匯編模塊制作方法討論；匯編語言、C語言混合編程的好處μVision下的典型設(shè)置和典型操作（2學(xué)時）（支撐教學(xué)目標(biāo)2）項目的創(chuàng)建、打開和關(guān)閉項目選項的設(shè)置項目中的文件設(shè)置項目制作項目調(diào)試項目管理目標(biāo)及要求：了解集成開發(fā)平臺KeilμVision的功能和作用熟練掌握μVision下，項目的創(chuàng)建、打開和關(guān)閉熟練掌握μVision下，項目中的文件設(shè)置熟練掌握μVision下，項目的制作、調(diào)試、管理討論內(nèi)容：開發(fā)平臺對嵌入式系統(tǒng)研發(fā)的重要性，理想的IDE應(yīng)包括哪些功能？作業(yè)內(nèi)容：自行下載μVision軟件，反復(fù)練習(xí)μVision的典型設(shè)置和典型操作自學(xué)拓展：自學(xué)其它IDE（集成開發(fā)軟件平臺）軟件實驗一：代碼轉(zhuǎn)換（3學(xué)時）（支撐教學(xué)目標(biāo)1）采用直接地址訪問分離多字節(jié)壓縮BCD碼采用變量操作分離多字節(jié)壓縮BCD碼目標(biāo)及要求：分別采用直接地址訪問與變量操作分離多字節(jié)壓縮BCD碼，將30H單元開始的連續(xù)5個壓縮BCD碼轉(zhuǎn)換為ASCII碼并存放在40H開始的單元熟悉μVision集成開發(fā)工具在軟件模擬時的環(huán)境設(shè)置進(jìn)一步熟練掌握μVision下，項目的制作、調(diào)試、管理通過編程實驗，掌握BCD碼、壓縮BCD碼和ASCII碼間的區(qū)別和相互轉(zhuǎn)換，掌握有限次循環(huán)程序的編寫方法，掌握訪問內(nèi)部RAM和外部RAM的方法討論內(nèi)容：如果是反向轉(zhuǎn)換，程序應(yīng)如何修改？存放數(shù)據(jù)的存儲器如是外部RAM，程序應(yīng)如何修改？作業(yè)內(nèi)容：用標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出函數(shù)實現(xiàn)本實驗的輸入、輸出軟件實驗二：多字節(jié)數(shù)加減（3學(xué)時）（支撐教學(xué)目標(biāo)1）三字節(jié)BCD碼相加三字節(jié)BCD碼相減目標(biāo)及要求：編程實現(xiàn)三字節(jié)BCD碼的加法，如H+H，其中被加數(shù)和加數(shù)分別存于內(nèi)部RAM30H~32H和33H~35H，兩數(shù)的和存入36H~38H，存儲方式均為“大端對齊”（高位數(shù)存于低地址，低位數(shù)存于高地址）編程實現(xiàn)三字節(jié)BCD碼的減加法，如H-H，其中被減數(shù)和減數(shù)分別存于內(nèi)部RAM30H~32H和33H~35H，兩數(shù)的差存入36H~38H，存儲方式均為“大端對齊”熟練掌握μVision集成開發(fā)工具在軟件模擬時的環(huán)境設(shè)置通過編程實驗掌握多字節(jié)數(shù)的加減運(yùn)算，掌握BCD加法調(diào)整指令及它的使用環(huán)境，了解數(shù)據(jù)存儲時“大端對齊”的概念討論內(nèi)容：BCD碼、壓縮BCD碼與二進(jìn)制數(shù)的區(qū)別軟件實驗三：批量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與排序（3學(xué)時）（支撐教學(xué)目標(biāo)1）有符號數(shù)的統(tǒng)計無符號數(shù)的排序目標(biāo)及要求：片內(nèi)RAM40H開始，連續(xù)存放有10個有符號數(shù)（自行設(shè)置10個單字節(jié)數(shù)），編程統(tǒng)計數(shù)據(jù)區(qū)中負(fù)數(shù)、0、正數(shù)的個數(shù)，分別存入30H~32H片內(nèi)RAM30H開始，連續(xù)無序存放有10個無符號數(shù)（自行設(shè)置10個單字節(jié)數(shù)），編程將這批數(shù)據(jù)安升序排列整齊通過編程實驗，掌握有符號數(shù)和無符號數(shù)的區(qū)別，掌握標(biāo)志位和條件轉(zhuǎn)移指令的使用，掌握多分支程序的編寫，掌握不定循環(huán)次數(shù)程序的編寫討論內(nèi)容：本實驗如要改為降序排列，應(yīng)如何改程序？實驗裝置介紹（2學(xué)時）（支撐教學(xué)目標(biāo)1）實驗板總體結(jié)構(gòu)和元器件布局板上的實驗資源各單元電路的結(jié)構(gòu)及使用目標(biāo)及要求：了解實驗板總體結(jié)構(gòu)、元器件布局熟悉了解板上的實驗資源熟練掌握各單元電路的結(jié)構(gòu)及使用方法?自學(xué)拓展：自學(xué)拓展電磁兼容性方面的知識，了解供電電源、元器件布局、PCB制作對嵌入式系統(tǒng)電磁兼容性能的影響硬件實驗一：參數(shù)設(shè)置操作界面（3學(xué)時）（支撐教學(xué)目標(biāo)1、2、3）LED數(shù)碼管的顯示驅(qū)動按鍵操控顯示目標(biāo)及要求：編程實現(xiàn)對一組參數(shù)（30個參數(shù)）進(jìn)行管理，通過4個按鍵來實現(xiàn)所有參數(shù)的顯示、修改和存儲通過對硬件電路的分析理解，掌握LED數(shù)碼管的顯示驅(qū)動方法，掌握軟件讀取各按鍵按下、釋放狀態(tài)的方法按鍵處理程序要能夠消除機(jī)械按鍵的抖動，能夠適應(yīng)不同人群的操作習(xí)慣，具有快速調(diào)整功能，具有一鍵多能的功能，調(diào)整與設(shè)置參數(shù)時要有上限和下限（0~200），要能夠?qū)崿F(xiàn)屏幕保護(hù)功能（檢測出用戶在給定時間內(nèi)未按鍵）?討論內(nèi)容：增大上限和下限，對編程有何影響？作業(yè)內(nèi)容：完成未及完成的程序硬件實驗二：數(shù)字秒表設(shè)計（3學(xué)時）（支撐教學(xué)目標(biāo)1、2、3）定時器/計數(shù)器的設(shè)置及控制定時中斷的設(shè)置中斷程序的編寫目標(biāo)及要求：編程實現(xiàn)數(shù)字秒表功能，計時精度為0.01秒，需用3個按鍵進(jìn)行操作：“開始”、“停止”、“清除”，用四位數(shù)碼管顯示00.00秒~99.99秒理解并掌握定時器/計數(shù)器的設(shè)置及控制?掌握定時中斷的設(shè)置?掌握中斷程序的編寫方法?討論內(nèi)容：按鍵需要消抖處理嗎？用定時器不同的工作方式對定時精度的影響影響秒表計時精度的因素有哪些？作業(yè)內(nèi)容：完成未及完成的程序硬件實驗三：數(shù)字頻率表設(shè)計（3學(xué)時）（支撐教學(xué)目標(biāo)1、2、3）頻率測量的M法頻率測量的T法頻率測量的M/T法目標(biāo)及要求：編程實現(xiàn)以M/T法測量被測信號的頻率，并用四位數(shù)碼管顯示之了解板上振蕩電路的工作原理進(jìn)一步強(qiáng)化定時中斷的應(yīng)用理解并掌握頻率測量的三種方法，各自的適用范圍?討論內(nèi)容：影響頻率測量精度的因素有哪些?作業(yè)內(nèi)容：完成未及完成的程序三、教學(xué)方法在教學(xué)方式上，根據(jù)具體教學(xué)內(nèi)容，綜合運(yùn)用課堂講授和演示、課堂討論、課堂練習(xí)、發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)法和自學(xué)指導(dǎo)法，通過引入問題和啟發(fā)式教學(xué)，使學(xué)生更加明確教學(xué)內(nèi)容的知識體系，引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)，激發(fā)內(nèi)在學(xué)習(xí)動機(jī)，提高課堂的積極性。在目前的實驗教學(xué)條件基礎(chǔ)上，及時采用實驗練習(xí)法，強(qiáng)化所學(xué)知識的理解和運(yùn)用，培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力。在實驗教學(xué)過程中，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，思考解決方案。結(jié)合具體教學(xué)內(nèi)容，本課程所采用的教學(xué)方法說明如下：根據(jù)基礎(chǔ)部分，由老師講解和教學(xué)演示。教學(xué)內(nèi)容的實踐性比較強(qiáng)，單純原理的講解較難理解，所以功能模塊的講解分解到各個功能模塊的編程中去，用到哪里講解到哪里，講完了就用，就進(jìn)行實踐，這樣學(xué)生更容易掌握，對知識的理解也更深入，交互式教學(xué)學(xué)生不懂直接提問加強(qiáng)師生之間的交流。利用實物投影儀和屏幕投影等方式，然學(xué)生有一個直觀的認(rèn)識，之后學(xué)生重復(fù)老師的程序進(jìn)行編寫、調(diào)試運(yùn)行。程序?qū)懗鰜砹?，直接顯示效果，提高學(xué)生的興趣，這樣對編程語言和程序的理解和掌握有更快的速度。根據(jù)從簡單到復(fù)雜，從單一到綜合的學(xué)習(xí)方法進(jìn)行教學(xué)。嵌入式系統(tǒng)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，教學(xué)中本著有簡答到復(fù)雜的原則進(jìn)行課程設(shè)計，老師先舉簡單的例子，老師編寫程序運(yùn)行調(diào)試過后，學(xué)生跟著編寫，調(diào)試通過了，再進(jìn)行功能拓展加大。學(xué)生需要在老師原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行拓展提高，這樣對原理和編程方法上更能容易掌握和提高。將一個問題先分解成簡單問題，然后再進(jìn)行綜合。分部先將單元模塊的編程進(jìn)行講解和實驗，然后再以小組的形式根據(jù)自己的設(shè)計，設(shè)計復(fù)雜工程，然后進(jìn)行編寫程序，這樣學(xué)生更容易上手，更利于解決復(fù)雜工程能力的培養(yǎng)。注重團(tuán)隊協(xié)作能力的培養(yǎng)，多進(jìn)行學(xué)生間、師生間的討論。單純的老師教學(xué)生學(xué)不利于知識的傳達(dá)和掌握。在課程設(shè)計的時候有很多學(xué)生動手實踐的時間，這個時候可以充分發(fā)揮學(xué)生之間的互幫互助能力，讓學(xué)生以小組進(jìn)行討論，共同解決遇到的困難，這樣的方式更有利于激發(fā)學(xué)生自己思考，自己探索的能力，這樣解決的問題學(xué)生印象深刻，同時可以起到培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊協(xié)作能力，傾聽其他人意見，與團(tuán)隊成員共享信息的能力，對今后踏入工作崗位也有益處。老師也可以參與學(xué)生的討論，幫組他們分析問題，引導(dǎo)式的啟發(fā)他們解決問題。引導(dǎo)式教育，規(guī)范學(xué)生編寫代碼的習(xí)慣，培養(yǎng)規(guī)范的作風(fēng)。在教學(xué)過程中，老師先編寫程序，然后學(xué)生學(xué)習(xí)，這樣有益于培養(yǎng)學(xué)生的編程風(fēng)格，規(guī)范他們的編寫代碼的習(xí)慣。當(dāng)今時代軟件產(chǎn)品早己步入團(tuán)隊協(xié)作式開發(fā)模式，要成為一支優(yōu)秀開發(fā)組的關(guān)鍵因素之一就是組員之間的密切交流，它體現(xiàn)在整個開發(fā)周期，從需求、計劃、測試案例、設(shè)計，到算法、實現(xiàn)方式等軟件工程各階段當(dāng)中。具體到每一個實現(xiàn)模塊的源代碼亦不例外。簡言之，就是你在編寫這段代碼時應(yīng)當(dāng)讓其他人清晰的了