《低功耗ARM处理器与编程》课程教学大纲

1、低功耗ARM处理器与编程课程教学大纲课程编号：081338262课程名称：低功耗ARM处理器与编程英文名称：Low power ARM processor and programming课程类型：专业课课程要求：选修学时/学分：32/2（讲课学时：24 实验学时：8）适用专业：计算机科学与技术一、课程性质与任务“低功耗ARM处理器与编程”计算机科学与技术及其相关专业的一门专业选修课。主要介绍ARM处理器原理及接口驱动程序开发的课程。课程的任务是培养、锻炼学生的硬件编程能力，使学生得到更好的软硬件方式的结合，提高学生的系统逻辑推理、解决问题的能力，为从事工程应用提供坚实的实践基础。在内容上涉及S

2、TM32软件开发、GPIO开发、处理器系统结构、ARM汇编程序设计、C与汇编程序混合编程、ARM异常中断处理及程序设计、嵌入式系统启动代码分析、嵌入式系统接口及驱动程序开发、uC/OS-II 操作系统在ARM处理器上的移植。学生学习完本课程之后，能够理解ARM处理器体系结构、初步掌握ARM编程方法，初步掌握基于ARM的32位嵌入式系统的开发流程，了解S3C2410处理器的基本接口技术。通过教学，使学生能够理解最基本的概念、了解最重要的成果和行业的发展趋势，并自如地运用到实际项目中，掌握基本的结构代码实现方式，提高硬件编程能力。通过本课程学习，使学生能够将硬件知识用于解决计算机系统和软硬件工程问

3、题，应用硬件的基本原理，识别、表达工程问题，以获得有效结论，并通过信息综合得到合理有效的结论，从而为后续更高阶课程的学习打下基础。二、课程与其他课程的联系先修课程：C语言程序设计、面向对象程序设计（C+）、计算机操作系统。后续课程：毕业设计。本课程以介绍ARM处理器与编程知识为主，但在构成一个嵌入式计算机应用系统时，需要具有用汇编语言、C或C+语言及程序设计编制源程序的能力，软硬件结合是本课程的一个特点。先修课程对本课程起概念性支撑作用，但需要从基本的编程思维模式跳出，理解硬件的编程的原理，从而能将软硬件编程进行有机的集合，最终实现到工程领域中；学生在毕业设计时，可以选用ARM处理器与编程方面

4、的课题。三、课程教学目标1. 能够编写简单的ARM C程序，能够阅读的较复杂的ARM C程序，掌握硬件设备的调试和加载方式，可以进行自主测试，从而提高利用工具实现学生规划硬件结构问题的能力，及其设计思维模式的培养。（支撑毕业能力要求1）。2. 能够编写简单的无操作系统驱动程序，能够读懂较复杂的驱动程序，进而提高学生根据软件硬件系统分析解决实际问题能力，并且能够根据硬件系统结构实现出基本程序代码，文档及其特征算法。（支撑毕业能力要求2）。3. 能够熟练的使用实验室的ARM实验平台，并能从事简单的嵌入式ARM程序开发，从而提高学生软硬件分析能力，及其工程问题解决能力。（支撑毕业能力要求3、5）。4

5、. 能够编写简单的嵌入式系统驱动程序，从而提高学生的程序创新意识，同时加强学生的技术、资源和工具的使用能力，对复杂工程问题的预测、模拟能力。（支撑毕业能力要求3、5）。5. 在教师指导下，能够完成小型的的嵌入式项目开发。提高学生的工程问题的解决能力和使用恰当的技术对嵌入式工程问题的实现。（支撑毕业能力要求3、5）。四、教学内容、基本要求与学时分配序号教学内容教学要求学时教学方式对应课程教学目标1一、STM32概述1. 介绍STM32系列处理器特点，产品的分类。2. 介绍STM32处理器的结构。3. STM32各个部件的特点及简介。4. STM32引脚的作用。5. 介绍STM32处理器的系统架构

6、。6. STM32处理器内部总线简介。7. 存储器的组织及存储方式。1. 能够描述STM32处理器的系统架构。2. 能够掌握存储器的组织及存储方式。3. 理解Cortex结构体系。4. 掌握硬件手册文档的阅读方式。5. 理解总线的结构形式。6. 能够掌握存储器的结构和存储原理。2讲授1、22二、STM32软件开发环境1. 讲解库开发的方法以及和寄存器开发的区别。2. 讲解固件库与CMSIS标准及关系。3. 主要讲解ST官方提供的STM32固件库包的结构。4. 介绍MDK SDK。5. 讲解MDK安装以及建立固件库开发标准模板。6. MDK下的软件仿真调试介绍7. 讲解STM32程序的烧写过程8

7、. 讲解STM32硬件调试过程1. 掌握MDK安装以及建立固件库开发标准模板。2. 能够在MDK下进行软件仿真调试。3. 能够理解固件包结构。4. 掌握硬件下载程序流程。5. 掌握硬件开发流程及其调试方式。6. 能够理解系统环境搭建方式。2讲授33三、STM32开发基础1. 讲解STM32时钟的构成。2. 讲解STM32的各种时钟源。3. 端口复用功能简介。4. 端口重映射功能简介。5. 介绍Cortex M3中断机制。6. 介绍STM32中断管理。1. 掌握STM32中断管理。2. 理解Cortex M3中断机制。3. 理解时钟寄存器的配置方式。4. 掌握接口复用的实现。5. 能够掌握中断寄

8、存器的配置内容。6. 理解英文资料的配置内容。7. 掌握系统中断机制。2讲授1、24四、GPIO开发1. 介绍GPIO的基本功能。2. 介绍通用GPIO。3. 介绍GPIO相关的寄存器及库函数。4. 跑马灯实例。5. 键盘输入实例。6. 精确延时实例。1. 掌握GPIO基本功能。2. 能掌握基本GPIO寄存器。3. 掌握GPIO涉及的C语言库的使用。4. 能够利用基本GPIO实现一些控制功能。5. 通过GPIO实现读入写出，软延时的效果。4讲授3、45五、串口编程1. 串口基本原理简介。2. 串口中断配置。3. 模式配置。4. 相关库函数介绍。5. 单机通信实例与printf重定向。1. 掌握

9、UART的基本原理。2. 掌握中断的寄存器配置方式。3. 掌握基本模式的配置流程。4. 掌握基本库函数的使用。5. 串行通信方式的实现。4讲授3、46六、外部中断1. 介绍外部中断。2. 介绍外部中断相关的库函数。3. led与外部中断实例。4. 按键实例外部中断。5. 外部中断控制蜂鸣器实例。1. 掌握外部中断相关的库。2. 理解外部中断控制。3. 外部库函数的引用。4. 外部中断寄存器的配置及其功能复用。2讲授1、27七、定时器1. 通用定时器介绍。2. 通用定时器寄存器描述。3. 配置通用定时器。4. 通用定时器中断。5. 使用定时器控制走马灯。1. 掌握ARM程序和Thumb程序混合。

10、2. 理解ARM程序和Thumb程序混合使用方法。3. 掌握延时效果的不同形式。4. 掌握定时器的不同模式的实现。5. 利用定时器实现功能的延时效果，同步系统的时钟。4讲授3、48八、LCD显示1. LCD原理。2. LCD控制芯片介绍。3. LCD寄存器读写。4. LCD显示存储器读写。5. LCD显示ASCII字符。6. LCD显示汉字。1. 理解LCD原理。2. 掌握LCD显示汉字方法。3. 掌握LCD和内存寄存器的配置。4. 掌握LCD控制时序图。5. 掌握LCD的信号线，数据线，总线的作用。2讲授3、49九、触摸屏1. 触摸屏结构与原理。2. 触摸屏实例。1. 能够了解触摸屏的分类。

11、2. 掌握触摸屏的实现方式。3. 能够对触摸屏的采集数据进行解析。4. 能够利用AD实现模拟与数字的转换。2讲授110实验1：跑马灯实验能够通过控制STM32开发板上的两个LED灯：DS0和DS1交替闪烁，实现类似跑马灯的效果。4实验311实验2： HYPERLINK /GSH_Hello_World/article/details/73833713 在ARM实验板LCD上显示汉字1编写能够在ARM实验板LCD上显示汉字的程序。2能够在Ubuntu系统中建立交叉编译环境，编译上述程序生成.o文件。3能够制作root文件系统，下载到开发板中验证。4实验5五、其他教学环节（课外教学环节、要求、目标

12、）作业：（课外24学时）编写一个小型计算器，要求使用键盘、数码管、中断等硬件资源，完成计算器一般功能。该内容利用课程中的基本知识点进行实现，主要需要利用寄存器的配置，GPIO实现，键盘的扫描形式，数据的读写操作，中断子程序的实现，定时器的利用。通过该作业可以提高学生的硬件编程思维，从而强化的学生的逻辑思维能力，实际操作能力，实现了软硬件联合编程，做到终端和服务端的有效结合，同时为后续课程及其项目提供了有效的支撑。六、教学方法1. 采用多种教学模式。(1) 以教师讲解演示为主，学生为辅的教学方式。(2) 录制学习视频供学生课后学习。(3) 合理利用CAI，结合实际产品实物教学，重视理论与实践相结合，调动学生积极思考，激发学生的潜能，在实践中培养学生动手能力和创新能力。2. 强调实践性，引导学生主动思考、分析、动手实作和交流协作。(1) 增加实验项目，引入实际案例，通过参加实际项目设计，巩固所学的理论知识。(2) 实验内容注重工程实践性，以设计性实验为主，培养学生的实践能力和创新能力。七、考核及成绩评定