《嵌入式系統(tǒng)原理及應用》課程教學大綱

《嵌入式系統(tǒng)原理及應用》教學大綱適用范圍：2020版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：07140201課程性質(zhì)：專業(yè)必修課學分：4學分學時：64學時（其中：理論48學時，實驗16學時）先修課程：電路、模擬電子技術、數(shù)字電子技術、C程序設計、單片機原理及應用等后續(xù)課程：專業(yè)方向課程設計、畢業(yè)設計適用專業(yè)：測控技術與儀器教材：《嵌入式單片機STM32原理及應用》，張淑清等編著，機械工業(yè)出版社，2019.10開課單位：電氣工程與自動化學院一、課程的性質(zhì)與任務課程性質(zhì)：本課程是測控技術與儀器專業(yè)本科學生的專業(yè)平臺必修課。課程任務：其任務主要是討論基于STM32和RT-Thread的嵌入式系統(tǒng)相關理論與設計方法。通過本課程的學習，使學生掌握嵌入式系統(tǒng)的概念、原理和應用設計方法，能夠利用STM32和RT-Thread獨立設計相關嵌入式產(chǎn)品，提高學生的實驗研究能力、系統(tǒng)設計能力、分析計算能力、總結(jié)歸納能力及自學新知識的能力。二、課程的基本內(nèi)容及要求（一）嵌入式系統(tǒng)概述1．課程教學內(nèi)容（1）嵌入式系統(tǒng)概念；（2）嵌入式系統(tǒng)應用領域；（3）常用嵌入式操作系統(tǒng)；（4）RT-Thread概述。2．課程重點難點重點:嵌入式系統(tǒng)概念、常用嵌入式操作系統(tǒng)、RT-Thread發(fā)展歷程、特點和應用領域。難點:RT-Thread特點和應用領域。3．課程教學要求（1）理解嵌入式系統(tǒng)相關概念；（2）了解嵌入式系統(tǒng)應用領域和常用嵌入式操作系統(tǒng)；（3）理解RT-Thread特點和應用領域。（二）嵌入式系統(tǒng)硬件和軟件基礎1．課程教學內(nèi)容（1）嵌入式系統(tǒng)中的電平特性；（2）基于STM32微控制器的嵌入式系統(tǒng)硬件設計基礎；（3）二進制、十進制和十六進制的轉(zhuǎn)換；（4）嵌入式C語言基礎。2．課程重點難點重點:基于STM32微控制器的嵌入式系統(tǒng)硬件設計。難點:STM32最小系統(tǒng)設計。3．課程教學要求（1）理解并掌握嵌入式最小系統(tǒng)的概念；（2）理解并掌握STM32最小系統(tǒng)設計；（3）掌握嵌入式系統(tǒng)中電平特性和進制轉(zhuǎn)換；（4）理解掌握嵌入式C語言基本知識。（三）STM32基本外設功能1．課程教學內(nèi)容（1）STM32的GPIO結(jié)構(gòu)特性和使用方法；（2）STM32的中斷及EXTI使用方法；（3）STM32的TIM功能及使用方法；（4）STM32的USART功能及使用方法。2．課程重點難點重點:STM32的GPIO、EXTI、TIM和USART的功能和使用方法。難點:STM32的GPIO、EXTI、TIM和USART的使用方法。3．課程教學要求（1）掌握STM32基本外設GPIO、EXTI、TIM和USART的功能；（2）掌握STM32基本外設GPIO、EXTI、TIM和USART的使用方法。（四）RT-Thread1．課程教學內(nèi)容（1）RT-Thread介紹及架構(gòu)；（2）RT-Thread獲取；（3）RT-Thread快速上手。2．課程重點難點重點:RT-Thread架構(gòu)和快速上手難點:RT-Thread架構(gòu)。3．課程教學要求（1）掌握RT-Thread架構(gòu)；（2）掌握RT-Thread環(huán)境配置及快速應用。（五）RT-Thread內(nèi)核基礎1．課程教學內(nèi)容（1）RT-Thread內(nèi)核介紹；（2）RT-Thread啟動流程；（3）RT-Thread程序內(nèi)存分布。（4）RT-Thread自動初始化機制；（5）RT-Thread內(nèi)核對象模型；（6）RT-Thread內(nèi)核配置示例。2．課程重點難點重點:RT-Thread啟動流程、程序內(nèi)存分布、內(nèi)核配置。難點:RT-Thread啟動流程、內(nèi)核對象模型、內(nèi)核配置。3．課程教學要求（1）掌握RT-Thread啟動流程和內(nèi)核配置；（2）理解RT-Thread程序內(nèi)存分布、自動初始化機制和內(nèi)核對象模型。（六）RT-Thread線程管理1．課程教學內(nèi)容（1）線程管理功能及特點；（2）線程工作機制；（3）線程管理方式；（4）線程應用示例。2．課程重點難點重點:線程管理功能及特點、線程工作機制及管理方式、線程應用。難點:線程工作機制、線程應用。3．課程教學要求（1）掌握線程工作機制、管理方式及應用。（2）理解線程功能及特點。（七）I/O設備管理1．課程教學內(nèi)容（1）I/O設備概念；（2）創(chuàng)建和注冊I/O設備；（3）訪問I/O設備；（4）I/O設備應用示例。2．課程重點難點重點:I/O設備概念、創(chuàng)建、注冊、訪問及應用。難點:I/O設備概念及應用。3．課程教學要求（1）理解I/O設備概念；（2）掌握I/O設備應用。（八）嵌入式系統(tǒng)綜合設計案例解析1．課程教學內(nèi)容（1）需求分析；（2）功能實現(xiàn)；（3）調(diào)試測試。2．課程重點難點重點:功能實現(xiàn)。難點:功能實現(xiàn)。3．課程教學要求掌握嵌入式系統(tǒng)設計方法及步驟；三、課程學時分配教學章節(jié)理論實踐（驗）討論、習題一、嵌入式系統(tǒng)概述2二、嵌入式系統(tǒng)硬件和軟件基礎4三、STM32基本外設功能1442四、初識RT-Thread2五、RT-Thread內(nèi)核基礎64六、RT-Thread線程管理842七、I/O設備管理64八、嵌入式系統(tǒng)綜合設計案例解析2總計44164四、課程考核方式與要求考核方式：本課程主要以作業(yè)評價、課堂討論、課內(nèi)實驗、期末考試等方式對學生進行考核評價?？己嘶疽螅海訌娺^程考核）考核總成績由期末試卷成績和過程性評價成績組成。其中：期末試卷成績?yōu)?00分（權重50%），試題類型為填空題、選擇題、簡答題、分析設計題等類型，試卷中基本知識、基本理論、基本技能的試題分值不超過50%，綜合應用題、分析題不低于50%；作業(yè)評價、課堂討論、課內(nèi)實驗等過程性評價成績?yōu)?00分（權重50%）；過程性評價和考試試題分值分配應與教學大綱各章節(jié)的學時基本成比例。五、課程資源庫1.楊百軍.輕松玩轉(zhuǎn)STM32微控制器[M]，電子工業(yè)出版社，2017.8．2.張淑清等.嵌入式單片機STM32設計及應用技術[M]，國防工業(yè)出版社，2015.5．3.楊余柳.基于ARMCortex-M3的STM32微控制器實戰(zhàn)教程（第2版）[M]，電子工業(yè)出版社，2017.9．4.儀器儀表學報，中國儀器儀表學會主辦．5.電子測量與儀器學報，中國電子學會與中國儀器儀表學