《嵌入式系統項目實訓》教學大綱課程性質：專業核心課學分：2總學時：32理論學時：0實踐學時：32一、適用專業智能控制技術專業（本科）四年制二、課程教學目的及基本要求《嵌入式系統項目實訓》是智能控制技術的專業核心課程，課程將運用藍橋杯嵌入式比賽用板，進行各基礎資源的設計開發應用。每個實驗配合《嵌入式系統開發與設計》課程的理論教學，共精選了8個實驗。由于學院多次參加“藍橋杯”嵌入式設計比賽，為引導學生以賽促教，本指導書將硬件平臺定為嵌入式競賽訓練板（CT1117E），并從基礎Keil集成開發環境安裝與操作應用，到標準庫函數介紹和庫函數編程。根據學習的深入，增加了競賽擴展板后，增加了競賽擴展板上的功能模塊的使用實驗。其大部分實驗為現實生產生活中常見的實例部分功能，旨在訓練學生嵌入式系統綜合應用的實踐能力。通過本課程的學習，我們要掌握以STM32F1ARM處理器為基礎的應用，采用藍橋杯比賽嵌入式用板為基礎，學習嵌入式開發軟件的安裝及配制使用。標準庫中GPIO端口的閃爍燈實驗、獨立按鍵、數碼管顯示控制等基礎實驗功能實現；再深入進行中斷、異步串行口、定時器、PWM等外設基礎功能的應用；最后對RTC功能、ADC轉換及DHT11溫濕度傳感器、IIC存儲器等外部設備的功能應用；使學生全面多方面的深入學習嵌入式開發。三、課程教學時數分配序號教學內容學時課時分配講課實驗（實訓）1MDK-ARM軟件安裝及設置4042GPIO端口控制4043NVIV外部中斷4044USART串口4045定時器定時功能4046定時器PWM功能4047ADC轉換4048外設驅動控制404小計32032四、課程單元教學目的、教學內容和要求、教學重點與難點第一章MDK-ARM軟件安裝及設置1.教學目的通過本章學習，進行Keill軟件安裝，熟悉固件包結構，能進行項目工程移植。通過創建及使用工程模板，熟悉并掌握工程編譯環境的設置。2.教學內容和要求學習MDK473軟件的安裝及注冊。了解：了解軟件的安裝。理解：能進行工程環境的配制。掌握：電動機的點動運行及自鎖電氣控制原理。固件庫FWLibV3.5的結構。了解：固件庫的結構。理解：各文件夾下文件分類。掌握：固件庫中文件的移植。項目工程的創建。了解：項目工程的結構。理解：新建項目工程步驟。掌握：項目工程的配置。（4）仿真驅動安裝，使用了解：硬件仿真器特點。理解：仿真器的使用原理。掌握：能使用仿真器，進行項目程序的仿真。能配置好相關的仿真設置，進行單步、跳過、運行等實際仿真功能應用。3.教學重點與難點（1）教學重點:掌握開發板的硬件資源。熟練使用KEIL軟件進行項目程序設計開發。（2）教學難點:使用KEIL軟件，進行項目工程配置。能進行程序的仿真、問題的查找，并能下載程序。第二章GPIO端口控制

1.教學目的STM32最簡單的外設就是IO口的高低電平控制了，本實驗采用標準庫函數的方式，實現LED燈的閃爍控制；學習庫函數GPIO端口輸出控制的方法。本實驗實現開發板上的一排LED燈，每秒進行一次狀態翻轉，實現閃爍燈效果。2.教學內容和要求（1）掌握在工程項目中，對標準庫函數驅動的調用了解：項目工程中文件的調用。理解：庫函數的驅動，對庫文件調用。掌握：庫中文件的使用。（2）進行GPIO端口的驅動了解：GPIO端口工作原理。理解：端口的輸入輸出功能。掌握：對外部LED的驅動。（3）GPIO端口鎖存器的驅動了解：鎖存芯片的原理。理解：鎖存器的驅動。掌握：實現對外部LED的驅動。3.教學重點與難點（1）教學重點:學習GPIO端口的驅動控制，實現流水燈功能。（2）教學難點:GPIO端口時序的模擬，實現鎖存器的控制驅動。第三章NVIV外部中斷1.教學目的通過本章學習，使用STM32F1的外部輸入中斷功能。在前面的實驗中，我們已掌握了STM32F1的IO口的最基本的操作。本次我們將介紹如何將STM32的IO口作為外部中斷功能輸入，實現中斷檢測外部獨立按鍵功能。具體任務為B1－B4按鍵按下時分別控制LED1－LED4指示燈點亮控制。2.教學內容和要求（1）NVIC中斷的工作原理了解：對芯片的中斷工作原理。理解：如何進行中斷優先級配置，實現中斷通道與外部中斷的連接。掌握：中斷優先級設置及中斷源與中斷通道參數設置。（2）外部引腳中斷處理了解：中斷系統中外部中斷工作過程。理解：外部中斷與中斷通道的關系。掌握：外部引腳中斷的實現。（3）標準庫中中斷函數調用，總中斷的開啟與關閉了解：中斷的控制。理解：中斷庫文件的使用。掌握：正確初始化中斷，設置中斷通道與中斷源的參數。3.教學重點與難點（1）教學重點:掌握外部中斷的使用，能進行中斷源與中斷通道的參數設置，進行外部中斷沿的配置。（2）教學難點:中斷優先級及中斷源的關系，如何進行外部中斷沿設置。第四章USART串口1.教學目的通過本章學習，熟悉固件庫中串行端口的收、發實現。2.教學內容和要求（1）串行口發送實現了解：固件庫實現串行口功能原理理解：串行口發送的驅動函數實現掌握：使用固件庫，實現數據的發送功能。在pc電腦串口調試助手上能接收到開發板發送的數據。（2）串行口收、發實現了解：串口收、發數據原理理解：串行口接收、發送固件庫函數調用掌握：在藍橋杯開發板上，進行串行口的數據收發功能實現。使用標準庫的串行口驅動函數實現串口功能。3.教學重點與難點（1）教學重點:串行口的收、發功能實現。（2）教學難點:在開發板上，進行串行口的功能設計。使開發板能進行數據收、發的控制。第五章定時器定時功能1.教學目的通過本章學習如何使用STM32F1的通用定時器，STM32F1的定時器功能十分強大，有TIME1和TIME8等高級定時器，也有TIME2~TIME5等通用定時器，還有TIME6和TIME7等基本定時器。定時器在芯片參考手冊中的介紹占了1/5的篇幅，足見其重要性。任務要求是精準到達1S延時處理，進行LED1燈狀態改變。2.教學內容和要求（1）掌握STM32F1系列的定時實現方法了解：通用定時器的實現原理。理解：理解定時器的寄存器配置掌握：掌握定時器的定時功能實現。（2）定時器的時間計算方法了解：定時器的定時原理。理解：定時器的定時時間計算。掌握：根據定時器的工作頻率，計算定時器的定時時長。3.教學重點與難點（1）教學重點:掌握定時器的定時工作原理，寄存器的作用，實現定時功能的計算。（2）教學難點:如何實現長時間的定時要求，完成定時器的定時設置。第六章定時器PWM功能1.教學目的通過本章學習，掌握如何使用STM32F1的TIM2來產生PWM輸出。在本實驗中，將使用TIM2的通道2，產生25%的占空比，周期為1ms的控制信號。2.教學內容和要求（1）定時器PWM功能的輸出了解：PWM的概念理解：定時器中PWM固件庫函數的功能。掌握：使用PWM固件庫驅動，實現可調PWM功能實現。（2）定時器占空比的設置了解：占空比調節工作原理理解：定時器的占空比調節庫函數應用。掌握：實現PWM輸出的占空比調節。 3.教學重點與難點（1）教學重點:掌握PWM波的輸出功能，能使用PWM進行數模轉換功能。（2）教學難點:實現PWM輸出，并能進行占空比的調節，實現外部輸出模擬量可調功能。第七章ADC轉換1.教學目的控制系統和處理系統以及現代測量儀器常采用計算機進行控制和數據處理。計算機所處理的數據都是數字量，然而大多數的控制對象都是連續變化的模擬量，大多數傳感器的輸出也是模擬量，這就必須在模擬量和數字量之間進行轉換。將模擬量信號轉換成數字信號稱為模/數（A/D）轉換。本實驗，將實現外部電壓模擬量的信號采集及對芯片內部的溫度傳感器的溫度檢測。2.教學內容和要求（1）掌握STM32F1系列的外部模擬量及內部溫度檢測方法了解：外部的模擬量檢測方法，內部溫度檢測原理理解：使用規則檢測、注入檢測的區別。掌握：外部電壓，內部溫度的檢測讀取。（2）ADC轉換參數的設置了解：ADC相關寄存器的作用理解：使用ADC進行外部電壓檢測方法。掌握：使用規則方法，進行外部電壓檢測。使用注入檢測，進行內部溫度的讀取。 3.教學重點與難點（1）教學重點:ADC轉換的原理，實現外部模擬量的采集。（2）教學難點:能進行規則及注入式檢測，實現ADC轉換功能。第八章外設驅動控制1.教學目的利用STM32的一個GPIO端口，使用模擬時序方法，進行DHT11單線數字溫濕度傳感器的時序模擬控制。DHT11內部包含一個電阻式感濕元件和一個NTC（負溫度系數）測溫元件，此芯片在一些家電小設備中應用廣泛，價格便宜。本實驗任務是使用DHT11芯片，進行溫濕度采集，并將采集的溫濕度顯示到LCD屏上。2.教學內容和要求（1）掌握GPIO單總線的時序模擬方法了解：芯片控制時序的原理理解：GPIO控制時序的模擬。掌握：使用模擬時序，進行DHT11的驅動。（2）掌握DHT11采集的溫濕度數據的格式，能正確進行溫濕度解碼了解：DHT11芯片的工作原理理解：溫濕度芯片的引腳功能，實現數據的采集。掌握：使用DHT11芯片，進行外部環境的溫、濕度值的檢測實現。 3.教學重點與難點（1）教學重點:GPIO端口，進行各類驅動芯片的時序模擬。（2）教學難點:使用DHT11，檢測外部環境的溫、濕度。五、教學建議1.課堂講授可適當采用仿真軟件進行仿真，這樣可減少課程理論化太強帶來的缺點。能開拓學生眼界，配合主教材幫助學生更加形象地了解和掌握本課程的基本原理，另外去實驗室多做實驗。2.教學過程中應該盡量結合實踐生活，多采用案例進行例證:教學中多讓學生展開討論，充分發揮學生的積極性和主動性。3.作業數量最好一-章-練，作業或課外思考題型應充分考慮題型的全面性和科