《嵌入式系统及应用》课程教学大纲（机器人工程专业）

《嵌入式系统及应用》课程教学大纲一、课程简介课程中文名嵌入式系统及应用课程英文名EmbeddedSystemandApplication双语授课□是eq\o\ac(□,√)否课程代码24112108课程学分2总学时数32课程类别□通识教育课程□公共基础课程eq\o\ac(□,√)专业教育课程□综合实践课程□教师教育课程课程性质eq\o\ac(□,√)必修□选修□其他课程形态□线上eq\o\ac(□,√)线下□线上线下混合式□社会实践□虚拟仿真实验教学考核方式eq\o\ac(□,√)闭卷□开卷□课程论文eq\o\ac(□,√)课程作品eq\o\ac(□,√)汇报展示□报告eq\o\ac(□,√)课堂表现□阶段性测试eq\o\ac(□,√)平时作业□其他（可多选）开课学院机器人工程学院开课系(教研室)机器人工程面向专业机器人工程开课学期第6期先修课程Python程序设计、电路分析、电子技术基础后续课程毕业设计（论文）选用教材冯占荣等主编.STM32单片机原理及应用.华中科技大学出版社,2021年.参考书目1.高显生编著.STM32F0实战—基于HAL库开发.机械工业出版社,2019年.2.刘火良等主编.嵌入式系统原理及应用:基于STM32和RT-Thread.机械工业出版社,2023年7月.课程资源/course/UESTC-1207429802?from=searchPage&outVendor=zw_mooc_pcssjg_课程简介本课程是一门面向非电类专业开设的技术核心课,本课程支撑专业毕业要求3、毕业要求5，要求学生掌握嵌入式系统硬件结构及常见外设模块的工作原理，掌握嵌入式设备驱动程序开发的基本流程，掌握嵌入式应用程序开发主要方法，为后续专业课程的学习提供支撑，并能够解决简单的工程实际问题。同时结合本专业发展方向，引导学生树立远大理想和爱国主义情怀，树立正确的世界观、人生观、价值观，勇敢地肩负起时代赋予的光荣使命，全面提高学生思想政治素质。结合知识点让学生了解课程相关技术世界最新进展，培养学生的责任感和使命感。二、课程目标表1课程目标序号具体课程目标课程目标1通过课程的学习，要求学生掌握嵌入式系统的基础知识；熟练掌握ARM内核微控制器的内部结构及片内外设的应用。课程目标2掌握嵌入式系统的设计及软硬件调试方法。能够设计、调试简单的嵌入式系统，使学生初步具备实际工作的能力。并从调试中寻找开发系统的乐趣和自信力，培养学生耐心，实干，刻苦钻研的工程师品质。课程目标3能够针对机器人工程领域复杂工程问题，开发、选择与使用恰当的嵌入式系统开发技术，对机器人工程领域复杂工程问题预测与模拟，并能够完成既定的功能，达到设计要求。表2课程目标与毕业要求对应关系毕业要求指标点课程目标毕业要求3:设计/开发解决方案：能够设计针对机器人工程领域复杂工程问题的解决方案，设计机器人硬件部件、软件系统及智能算法或机器人系统生产工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。【H】指标点3.2：能够设计满足特定需求的机器人硬件部件、软件系统及智能算法或机器人系统生产工艺流程。1，2毕业要求5：使用现代工具：能够针对复杂智能制造工程问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，实现对复杂工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性。【M】指标点5.1：能够在解决复杂机器人工程问题过程中，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具。2，3三、课程学习内容与方法（一）理论学习内容及要求表3课程目标、学习内容和教学方法对应关系序号课程模块学习内容学习任务课程目标学习重点难点教学方法学时1嵌入式系统基础1.1什么是嵌入式系统1.2嵌入式系统的特点性能1.3嵌入式系统的组成结构1.4嵌入式系统的要求1.5嵌入式技术发展趋势观察实际生活生产中嵌入式系统的应用场合1重点：1.嵌入式系统软硬结构。2.了解嵌入式系统的概念和组成；3.了解嵌入式系统的编程模式及程序开发方式。难点：4.硬件抽象层设计思想。讲授法：引导学生理解嵌入式系统的硬件抽象层设计思想42STM32F4微控制器介绍2.1STM32微控制器简介2.2STM32F407ZGT6开发板简介2.3STM32F407ZGT6最小系统设计2.4STM32F407ZGT6外围电路认识搭建最小系统1，3重点：1.了解STM32微控制器的特点；2.掌握STM32F407ZGT6开发板的设计原理;难点：3.熟练应用电路设计软件完成微控制器最小系统设计。讲授法案例教学83STM32微控制器开发环境的搭建3.1STM32系统介绍3.2STM32CubeMX的下载及安装3.3MDK-ARM的下载及安装3.4ST-Link仿真器驱动程序的安装下载并安装MDK-ARM1，2重点：1.了解STM32Cube生态系统的组成；2.了解STM32CubeMX软件的开发特点及开发流程。难点：3.完成STM32开发环境的搭建。讲授法专题讨论44STM32CubeMX软件的使用4.1HAL库基本特点4.2STM32CubeMX软件简介4.3STM32CubeMX软件使用步骤4.4在MDK中编写应用程序1.学习使用HAL库；2.在MDK中编写应用程序。1，2重点：1.了解HAL库的基本特点；2.STM32CubeMX的使用流程。难点：3.熟练掌握；熟练掌握MDK软件的程序编写和程序下载方法。1.讲授法：引导学生掌握STM32CubeMX软件使用。45MDK-ARM开发软件的使用5.1MDK-ARM软件简介5.2MDK-ARM软件基本配置介绍5.3MDK-ARM软件调试方法介绍5.4MDK-ARM实用功能5.5RTE工具和CubeMX联合使用MDK-ARM软件调试1，2重点：1.熟练掌握MDK-ARM的使用流程；2.熟练MDK-ARM软件的RTE工具：3.掌握软件的调试方式。1.讲授法：引导学生熟练掌握MDK-ARM软件的RTE工具；2.练习法：调试。46通用输入/输出接口6.1GPIO功能概述6.2GPIO寄存器介绍6.3基于指针方式访问单个寄存器6.4基于结构体指针方式访问寄存器组6.5GPIO外设的HAL库数据类型定义6.6GPIO外设的HAL库接口函数定义6.7HAL库设计思想6.8基本任务：离散信号检测6.9进阶任务：按键检测6.10挑战任务：采用状态机方式读取按键6.11指示灯硬件抽象层的设计实现6.12指示灯硬件抽象层的移植步骤1.离散信号检测；2.小组作业：按键读取。1，2，3重点：1．了解GPIO的功能和特点；2．了解库函数的设计思想；掌握基于寄存器和基于库函数的程序开发方式。难点：3.掌握硬件抽象层的设计思想和实现方法。1.案例教学：引导学生掌握硬件抽象层的设计思想和实现方法；2.练习法：主要针对第8，9条。8四、课程考核（一）考核内容与考核方式表4课程目标、考核内容与考核方式对应关系课程目标考核内容所属学习模块/项目考核占比考核方式课程目标11.微控制器的程序开发方式。120%开卷考试2.STM32微控制器组成。23.STM32CubeMX软件使用步骤。4课程目标21.GPIO寄存器应用630%开卷考试2.MDK-ARM软件使用。53.HAL库设计应用。6课程目标31.嵌入式系统开发步骤。150%开卷考试2.STM32F4微控制器电路设计。23.STM32微控制器开发环境的搭建。34.在MDK中编写和调试应用程序。55.硬件抽象层的移植步骤。6表5课程目标与考核方式矩阵关系课程目标考核方式考核占比期末考试成绩比例60%平时作业成绩比例32%课堂表现成绩比例8%课程目标110%30%40%22%课程目标240%30%30%39%课程目标350%40%30%49%（二）成绩评定1.平时成绩评定（1）课堂表现（20%）：通过学生在课堂上的表现情况、发言与提问情况，来评价学生相关的能力。（2）作业完成情况（80%）：围绕课程的学习目标进行作业的设计。如让学生简述对知识的认识，考核学生对于概念的理解情况，帮助学生将定义转化为自己的理解。2.期末成绩评定期末考核内容如表4所示，主要考察学生对基本概念、操作程序和具体方法的理解与运用等。卷面总分100分，要求学生掌握基本概念、操作程序，运用具体方法解决相关问题