《嵌入式系统原理及应用》课程教学大纲

《嵌入式系统原理及应用》教学大纲适用范围：2020版本科人才培养方案课程代码：07140201课程性质：专业必修课学分：4学分学时：64学时（其中：理论48学时，实验16学时）先修课程：电路、模拟电子技术、数字电子技术、C程序设计、单片机原理及应用等后续课程：专业方向课程设计、毕业设计适用专业：测控技术与仪器教材：《嵌入式单片机STM32原理及应用》，张淑清等编著，机械工业出版社，2019.10开课单位：电气工程与自动化学院一、课程的性质与任务课程性质：本课程是测控技术与仪器专业本科学生的专业平台必修课。课程任务：其任务主要是讨论基于STM32和RT-Thread的嵌入式系统相关理论与设计方法。通过本课程的学习，使学生掌握嵌入式系统的概念、原理和应用设计方法，能够利用STM32和RT-Thread独立设计相关嵌入式产品，提高学生的实验研究能力、系统设计能力、分析计算能力、总结归纳能力及自学新知识的能力。二、课程的基本内容及要求（一）嵌入式系统概述1．课程教学内容（1）嵌入式系统概念；（2）嵌入式系统应用领域；（3）常用嵌入式操作系统；（4）RT-Thread概述。2．课程重点难点重点:嵌入式系统概念、常用嵌入式操作系统、RT-Thread发展历程、特点和应用领域。难点:RT-Thread特点和应用领域。3．课程教学要求（1）理解嵌入式系统相关概念；（2）了解嵌入式系统应用领域和常用嵌入式操作系统；（3）理解RT-Thread特点和应用领域。（二）嵌入式系统硬件和软件基础1．课程教学内容（1）嵌入式系统中的电平特性；（2）基于STM32微控制器的嵌入式系统硬件设计基础；（3）二进制、十进制和十六进制的转换；（4）嵌入式C语言基础。2．课程重点难点重点:基于STM32微控制器的嵌入式系统硬件设计。难点:STM32最小系统设计。3．课程教学要求（1）理解并掌握嵌入式最小系统的概念；（2）理解并掌握STM32最小系统设计；（3）掌握嵌入式系统中电平特性和进制转换；（4）理解掌握嵌入式C语言基本知识。（三）STM32基本外设功能1．课程教学内容（1）STM32的GPIO结构特性和使用方法；（2）STM32的中断及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．课程重点难点重点:STM32的GPIO、EXTI、TIM和USART的功能和使用方法。难点:STM32的GPIO、EXTI、TIM和USART的使用方法。3．课程教学要求（1）掌握STM32基本外设GPIO、EXTI、TIM和USART的功能；（2）掌握STM32基本外设GPIO、EXTI、TIM和USART的使用方法。（四）RT-Thread1．课程教学内容（1）RT-Thread介绍及架构；（2）RT-Thread获取；（3）RT-Thread快速上手。2．课程重点难点重点:RT-Thread架构和快速上手难点:RT-Thread架构。3．课程教学要求（1）掌握RT-Thread架构；（2）掌握RT-Thread环境配置及快速应用。（五）RT-Thread内核基础1．课程教学内容（1）RT-Thread内核介绍；（2）RT-Thread启动流程；（3）RT-Thread程序内存分布。（4）RT-Thread自动初始化机制；（5）RT-Thread内核对象模型；（6）RT-Thread内核配置示例。2．课程重点难点重点:RT-Thread启动流程、程序内存分布、内核配置。难点:RT-Thread启动流程、内核对象模型、内核配置。3．课程教学要求（1）掌握RT-Thread启动流程和内核配置；（2）理解RT-Thread程序内存分布、自动初始化机制和内核对象模型。（六）RT-Thread线程管理1．课程教学内容（1）线程管理功能及特点；（2）线程工作机制；（3）线程管理方式；（4）线程应用示例。2．课程重点难点重点:线程管理功能及特点、线程工作机制及管理方式、线程应用。难点:线程工作机制、线程应用。3．课程教学要求（1）掌握线程工作机制、管理方式及应用。（2）理解线程功能及特点。（七）I/O设备管理1．课程教学内容（1）I/O设备概念；（2）创建和注册I/O设备；（3）访问I/O设备；（4）I/O设备应用示例。2．课程重点难点重点:I/O设备概念、创建、注册、访问及应用。难点:I/O设备概念及应用。3．课程教学要求（1）理解I/O设备概念；（2）掌握I/O设备应用。（八）嵌入式系统综合设计案例解析1．课程教学内容（1）需求分析；（2）功能实现；（3）调试测试。2．课程重点难点重点:功能实现。难点:功能实现。3．课程教学要求掌握嵌入式系统设计方法及步骤；三、课程学时分配教学章节理论实践（验）讨论、习题一、嵌入式系统概述2二、嵌入式系统硬件和软件基础4三、STM32基本外设功能1442四、初识RT-Thread2五、RT-Thread内核基础64六、RT-Thread线程管理842七、I/O设备管理64八、嵌入式系统综合设计案例解析2总计44164四、课程考核方式与要求考核方式：本课程主要以作业评价、课堂讨论、课内实验、期末考试等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：（加强过程考核）考核总成绩由期末试卷成绩和过程性评价成绩组成。其中：期末试卷成绩为100分（权重50%），试题类型为填空题、选择题、简答题、分析设计题等类型，试卷中基本知识、基本理论、基本技能的试题分值不超过50%，综合应用题、分析题不低于50%；作业评价、课堂讨论、课内实验等过程性评价成绩为100分（权重50%）；过程性评价和考试试题分值分配应与教学大纲各章节的学时基本成比例。五、课程资源库1.杨百军.轻松玩转STM32微控制器[M]，电子工业出版社，2017.8．2.张淑清等.嵌入式单片机STM32设计及应用技术[M]，国防工业出版社，2015.5．3.杨余柳.基于ARMCortex-M3的STM32微控制器实战教程（第2版）[M]，电子工业出版社，2017.9．4.仪器仪表学报，中国仪器仪表学会主办．5.电子测量与仪器学报，中国电子学会与中国仪器仪表学