嵌入式系统设计 教学大纲

《嵌入式系统设计》课程教学大纲适用专业层次理论课学时实践课学时总学时学分课程性质电子信息工程本科4024644专业方向课（专业课）先修课程C语言程序设计，单片机原理与应用，ARM体系结构与编程一、课程简介该课程主要以ARM公司的STM32F429微控制器为对象讲解嵌入式系统的设计方法和设计实例。重点讲述嵌入式系统的基础知识、ARMcortex-M体系架构、STM32F429为微控制器内部构造及其常用的片上外设结构、应用实例、程序开发方法。通过本课程的学习，使学生基本掌握嵌入式系统的构成，嵌入式系统软件、硬件系统的设计，进而为后续嵌入式系统的学习打好基础。二、IntroductionThiscoursemainlytakesstm32f429microcontrollerofarmcompanyastheobjecttoexplainthedesignmethodanddesignexampleofembeddedsystem.Itfocusesonthebasicknowledgeofembeddedsystem,armCortex-Marchitecture,stm32f429astheinternalstructureofmicrocontrolleranditscommonlyusedon-chipperipheralstructure,applicationexamplesandprogramdevelopmentmethods.Throughthestudyofthiscourse,studentscanbasicallymasterthecompositionofembeddedsystem,thedesignofembeddedsystemsoftwareandhardwaresystem,andthenlayagoodfoundationforsubsequentembeddedsystemlearning.三、课程的目的和任务1目的和任务STM32F429是ST公司基于ARM公司Cortex-M系列内核设计的一款32位微控制器。因其具有优秀的配套程序库和丰富的参考设计资源，现在被嵌入按时系统设计者广泛学习及推广。学习这门课程是掌握嵌入式系统设计的必不可少的工具与手段，是电子类专业和计算机专业的一门必修课，是电子类专业基础课程的重要组成部分。2完成培养方案中哪项基本素质要求和业务培养要求基本素质要求掌握本学科必需的基本理论、基础知识、基本技能，了解相关学科的基本原理和方法，具有独立获取、更新知识的能力，具有团队合作精神、开拓进取的精神。培养学生扎实地掌握本专业的知识和理论，掌握本专业必需的实验、实践技能，了解本专业科学技术的新发展，获得初步的科学研究、工程实践能力，具有能综合应用所学知识独立地分析解决问题、独立地进行科技开发。业务培养要求熟练掌握嵌入式系统及ARMcortex-M体系架构的基础知识及结构原理。熟练掌握STM32F429为微控制器内部构造，并利用常用的片上外设结构实现编程能力。掌握USART、DMA、ADC、DAC、I2C、SPI的基础知识和编程应用能力。四、课程学时分配表序号教学内容学时分配讲课实验其他1第1章嵌入式系统202第2章ARMCortex-M结构403第3章STM32F429微控制器204第4章启动文件和SysTick205第5章GPIO486第6章NVIC207第7章EXIT248第8章时钟系统209第9章定时器系统4410第10章DMA控制器2011第11章USART4412第12章ADC2413第13章DAC2014第14章12c控制器2015第15章SPI控制器2016第16章外部存储控制器2017第17章LCD控制器00自学合计4024机动0总计64五、课程教学内容和教学基本要求第1章嵌入式系统本章理论教学2学时，习题0次，实验0次，共2学时。教学重点：：嵌入式发展方向、嵌入式系统的基本构造教学难点：嵌入式系统的软硬件构造主要教学内容及要求：了解嵌入式系统现状、嵌入式系统技术发展方向、掌握典型嵌入式系统基本结构；第2章ARMCortex・M结构本章理论教学4学时，习题。次，实验。次，共4学时。教学重点：STM32微处理器的基本构造、构造特点、指令集类型；教学难点:流水线概念及CISC与RISC的区别。主要教学内容及要求：了解STM32嵌入式处理器的类型、内部构造、指令集类型。掌握CPU\存储器配置类型；第3章STM32F429微控制器本章理论教学4学时，习题。次，实验。次，共2学时。教学重点：STM32微处理器的基本构造、构造特点、指令集类型；STM32F4内部存储器结构、存储器的类型、特点及使用方法；教学难点：存储系统扩展方法及Cache的存取策略。主要教学内容及要求：STM32F4内部存储器的分块及作用、SRAM、DRAM、EEPROM、NORFlash、NANDFlash以及Cash的特点及使用配置方法；：掌握STM32F4内部存储器的分块及作用。常用存储器类型、特性及其使用配置方法。第4章启动文件和SysTick本章理论教学2学时，习题。次，实验。次，共2学时。教学重点：掌握STM32的上电后的启动过程。SysTick节拍计数器的应用。教学难点：启动文件代码的理解，SysTick节拍计数器的编程应用。主要教学内容及要求：掌握STM32的上电后的启动过程。了解启动文件代码；掌握利用SysTick计数器的配置过程及配置函数。掌握SysTick计数器的应用编程。第5章GPIO本章理论教学4学时，习题。次，实验4次，共8学时。教学重点：掌握GPIO的结构原理；掌握GPIO的常用库函数；掌握GPIO的应用编程教学难点：GPIO的结构原理及编程方式主要教学内容及要求：掌握GPIO的结构原理（输入输出配置）；了解GPIO的常用寄存器及设置方法。掌握GPIO的常用库函数；掌握GPIO的应用编程（点亮LED灯、读取按键值）第6章NVIC本章理论教学2学时，习题。次，实验。次，共2学时。教学重点：掌握NVIC的结构、掌握中断优先级分组教学难点：理解掌握中断优先级分组、NVIC的配置主要教学内容及要求：掌握NVIC的结构、掌握中断优先级分组、NVIC的配置步骤及相应的配置库函数第7章EXIT本章理论教学2学时，习题。次，实验2次，共6学时。教学重点：掌握中断的结构、掌握中断的配置教学难点：理解掌握中断的结构、中断的配置主要教学内容及要求：掌握中断的结构、掌握中断配置步骤及相应的配置库函数第8章时钟系统本章理论教学2学时，习题。次，实验。次，共2学时。教学重点：掌握时钟的结构、掌握时钟的配置教学难点：理解掌握时钟的结构、时钟的配置主要教学内容及要求：掌握时钟的结构、掌握时钟配置步骤及相应的配置库函数第9章定时器系统本章理论教学4学时，习题。次，实验2次，共8学时。教学重点：掌握时钟的结构、掌握基本时钟功能、捕抓/比较功能、编码器模式教学难点：理解掌握时钟的结构、时钟的配置主要教学内容及要求：掌握时钟的结构、掌握基本时钟功能、捕抓/比较功能、编码器模式；掌握基本时钟功能、捕抓/比较功能、编码器模式的配置步骤及相应的配置库函数。基本定时功能、PWM波产生。第10章DMA控制器本章理论教学2学时，习题。次，实验。次，共2学时。教学重点：掌握DMA的结构及工作原理、掌握DMA的配置教学难点：理解掌握DMA的结构及工作原理、DMA的配置主要教学内容及要求：掌握DMA的结构及工作原理；掌握DMA的配置步骤及相应的配置库函数。第11章USART本章理论教学2学时，习题0次，实验2次，共6学时。教学重点：掌握USART的结构及工作原理、掌握USART的配置教学难点：理解掌握USART的结构及工作原理、USART的配置主要教学内容及要求：掌握USART的结构及工作原理；掌握USART的配置步骤及相应的配置库函数。第12章ADC本章理论教学2学时，习题。次，实验。次，共2学时。教学重点：掌握ADC的结构及工作原理、掌握ADC的配置教学难点：理解掌握ADC的结构及工作原理、ADC的配置主要教学内容及要求：掌握ADC的结构及工作原理；掌握ADC的配置步骤及相应的配置库函数。第13章DAC本章理论教学2学时，习题0次，实验2次，共6学时。教学重点：掌握DAC的结构及工作原理、掌握DAC的配置教学难点：理解掌握DAC的结构及工作原理、DAC的配置主要教学内容及要求：掌握DAC的结构及工作原理；掌握DAC的配置步骤及相应的配置库函数。第14章I2C控制器本章理论教学2学时，习题。次，实验。次，共2学时。教学重点：掌握12c的结构及工作原理、掌握12c的配置教学难点：理解掌握12c的结构及工作原理、12c的配置主要教学内容及要求：掌握12c的结构及工作原理；掌握12c的配置步骤及相应的配置库函数。第15章SPI控制器本章理论教学2学时，习题。次，实验。次，共2学时。教学重点：掌握SPI控制器的结构及工作原理、掌握SPI控制器的配置教学难点：理解掌握SPI控制器的结构及工作原理、SPI控制器的配置主要教学内容及要求：掌握SPI控制器的结构及工作原理；掌握SPI控制器的配置步骤及相应的配置库函数。第16章外部存储控制器本章理论教学2学时，习题0次，实验。次，共2学时。教学重点：掌握外部存储控制器的结构及工作原理、掌握外部存储控制器的配置教学难点：理解掌握外部存储控制器的结构及工作原理、外部存储控制器的配置主要教学内容及要求：掌握外部存储控制器的结构及工作原理；掌握外部存储控制器的配置步骤及相应的配置库函数。第17章LCD控制器本章理论教学0学时，习题0次，实验。次，共0学时。教学重点：掌握LCD控制器的结构及工作原理、掌握LCD控制器的配置教学难点：理解掌握LCD控制器的结构及工作原理、LCD控制器的配置主要教学内容及要求：掌握LCD控制器的结构及工作原理；掌握LCD控制器的配置步骤及相应的配置库函数。六、实验课时安排本课程实验课共安排6次实验课，每次4学时，共计24学时。具体实验内容请参考《嵌入式系统设计》实验教学大纲及实验指导书中实验内容选择安排。实验课学时分配表序号教学内容学时分配讲课实验其他1实验一GPIO通用输出功能-点亮LED灯042实验二GPIO通用输入功能-按键控制LED灯041实