《嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術》課程教學大綱一、課程基本信息課程名稱中文名稱嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術英文名稱EmbeddedSystemDevelopmentTechnology課程代碼1005402312課程性質專業(yè)選修開課學院軟件與物聯(lián)網(wǎng)工程學院課程負責人張勇授課學期2023-2024學年第二學期學分2任課教師張勇課程總學時48理論學時24實驗學時（含上機）24課內(nèi)實踐學時0課程類型□線上課程√線下課程□混合式課程線上學時線下學時適用專業(yè)及年級物聯(lián)網(wǎng)工程2年級、3年級授課語言中文先修課程電路原理、數(shù)電與模電、單片機原理和C語言程序設計等后續(xù)課程感測技術和無線傳感器網(wǎng)絡、物聯(lián)網(wǎng)智能控制技術課程簡介1.本課程的目的在于通過“嵌入式開發(fā)技術”課程的學習，幫助學生熟練掌握嵌入式的使用，并可以進行常規(guī)的嵌入式項目開發(fā)，為后續(xù)的電子設計與開發(fā)奠定良好的基礎，可作為物聯(lián)網(wǎng)工程的主要專業(yè)技能增強在嵌入式行業(yè)就業(yè)的競爭力。2.教學目標上：使學生全面掌握ARMCortex-M3內(nèi)核及其工作原理；掌握STM32F103微控制器的片上資源；熟練應用STM32F103對片外外設進行控制；能熟練應用KeilMDK開發(fā)環(huán)境編寫嵌入式程序；可熟練地對LCD屏進行顯示控制和動畫編程；使學生們著眼于為我國自動化和嵌入式行業(yè)發(fā)展做出貢獻。3.基本知識教學要求：掌據(jù)STM32F103的內(nèi)核架構、存儲器配置、NVIC中斷管理和各種片上資源；了解STM32F103的行業(yè)應用背景和前景：充分介紹溫度傳感器和LCD屏等外設的用法；可熟練地應用LCD屏顯示中英文、圖形和動畫，初步具備開發(fā)嵌入式系統(tǒng)軟件的能力。執(zhí)筆人張勇審定人李剛討論參與人李剛、陳偉大綱制定日期2024年2月

二、課程目標課程目標1：知識目標1.1掌握ARMCortex-M3內(nèi)核的架構和基本工作原理。1.2掌握STM32F103微控制器片內(nèi)資源和片上外設的使用方法。1.3理解常用的外設使用原理以及通信和控制時序及實現(xiàn)方法。課程目標2：能力目標2.1能夠正確熟練使用KeilMDK創(chuàng)建嵌入式工程。2.2能夠熟練編寫嵌入式程序，驅動溫度傳感器和LCD屏等外設。2.3能獨立地設計嵌入式系統(tǒng)，并開發(fā)相關的嵌入式軟件。課程目標3：素質目標3.1嵌入式開發(fā)技術課程是物聯(lián)網(wǎng)工程中數(shù)字信號處理、模擬電子技術、電路分析等課程的綜合進階課程，通過該課程可以體會嵌入式技術和數(shù)電、模電等的聯(lián)系、發(fā)展、綜合、衍生。3.2通過體會嵌入式技術和其他學科的聯(lián)系和發(fā)展，進而了解事物間的聯(lián)系和發(fā)展。3.3通過小組合作的形式，培養(yǎng)學生團結協(xié)作、主動學習、語言表達等能力。課程目標4：思政目標4.1學生通過學習課程內(nèi)容，掌握嵌入式系統(tǒng)的設計技巧，能夠獨立設計嵌入式系統(tǒng)解決實際物聯(lián)網(wǎng)工程問題，樹立科技報國志向。4.2通過對嵌入式系統(tǒng)的應用方法分析，加深對馬克思主義思想及原理的理解，深刻理解社會主義核心價值觀的精髓和內(nèi)涵。4.3通過對STM32F103微控制器控制方法和操作時序的分析比較，加深對唯物主義辯證法的理解。課程目標與畢業(yè)要求指標點對應關系表序號畢業(yè)要求支撐畢業(yè)要求指標點課程目標知識目標能力目標素質目標思政目標1.11.21.32.12.22.33.13.23.34.14.24.31√√√√√√√√2√√√√√√3√√√√√√4√√√√√√

三、教學內(nèi)容及進度安排教學內(nèi)容及進度安排表序號章節(jié)內(nèi)容學生學習預期成效學時授課形式教學方式支撐課程目標1教師簡介、課程簡介第一章嵌入式系統(tǒng)概述第一節(jié)嵌入式系統(tǒng)范例第二節(jié)嵌入式系統(tǒng)概念第三節(jié)ARM發(fā)展歷程及應用領域第四節(jié)嵌入式操作系統(tǒng)第五節(jié)μC/OS-II與μC/OS-III第二章STM32F103微控制器第一節(jié)STM32F103概述第二節(jié)STM32F103RCT6引腳定義第三節(jié)STM32F103架構第四節(jié)STM32F103存儲器第五節(jié)STM32F103片內(nèi)外設第六節(jié)STM32F103異常與中斷【重點】ARMCortex-M3內(nèi)核的NVIC中斷管理方法、STM32F103引腳接口特性；STM32F103微控制器NVIC中斷配置方法。【難點】STM32F103端口寄存器；STM32F103存儲器配置。熟悉ARMCortex-M3內(nèi)核相關知識。了解STM32F103微控制器相關知識，特別是IO口、寄存器、時鐘的概念。6線下教師講授師生問答課堂討論啟發(fā)教學課程目標1.11.23.13.23.34.12第三章STM32F103學習平臺第一節(jié)STM32F103核心電路第二節(jié)電源電路與按鍵電路第三節(jié)LED與蜂鳴器驅動電路第四節(jié)串口通信電路第五節(jié)FLASH與EEPROM電路第六節(jié)溫度傳感器電路第七節(jié)復位電路、JTAG和ADC電路第八節(jié)ZLG7289B電路第九節(jié)LCD屏接口電路第十節(jié)聲碼器電路第十一節(jié)參考電路板【重點】STM32F103最小系統(tǒng)電路設計；各功能電路結構。【難點】STM32F103電路板PCB設計。了解STM32F103外圍電路設計，掌握電路設計相關知識。3線下教師講授師生問答課堂討論啟發(fā)教學課程目標1.11.22.33.13.23.34.24.33第四章LED燈控制與KeilMDK工程框架第一節(jié)STM32F103通用目的輸入/輸出口第二節(jié)STM32F103庫函數(shù)用法第三節(jié)KeilMDK工程框架第四節(jié)LED燈閃爍實例第五章按鍵與中斷處理第一節(jié)NVIC中斷工作原理第二節(jié)GPIO外部輸入中斷第三節(jié)用戶按鍵中斷實例第四節(jié)ZLG7289B按鍵、LED燈和數(shù)碼管【重點】LED流水燈控制程序設計；KeilMDK框架程序設計。【難點】STM32F103中CFGR寄存器配置和使用。實驗一、基于STM32F103微控制器與ZLG7289按鍵的流水燈實驗能分析LED電路，能通過學習板驅動LED閃爍，了解ZLG7289B的工作原理。6+3線下教師講授師生問答課堂討論啟發(fā)教學課程目標1.12.33.13.23.34.14.34第六章定時器第一節(jié)系統(tǒng)節(jié)拍定時器第二節(jié)看門狗定時器第三節(jié)實時時鐘第四節(jié)通用定時器【重點】各定時器的基本原理；寄存器的相關配置。【難點】各定時器的使用。實驗一、基于STM32F103微控制器與ZLG7289按鍵的流水燈實驗熟練掌握各類定時器的使用，能夠進行一定的程序設計。2+2線下教師講授師生問答實物展示課堂討論啟發(fā)教學課程目標1.11.21.32.12.23.13.23.34.35第七章串口通信與聲碼器第一節(jié)串口通信工作原理第二節(jié)STM32F103串口第三節(jié)串口通信寄存器類型實例第四節(jié)串口通信庫函數(shù)類型實例第五節(jié)聲碼器【重點】STM32F103串口通信程序設計方法；聲碼器語音合成技術。【難點】STM32F103串口波特率（分數(shù)階）配置；聲碼器驅動程序設計。實驗二、基于STM32F103微控制器與聲碼器的語音播報實驗了解STM32F103串口和聲碼器工作原理，掌握STM32F103控制聲碼器的程序設計方法。1+4線下教師講授師生問答實物展示課堂討論啟發(fā)教學課程目標1.22.12.22.33.13.23.34.14.36第八章ADC與存儲器管理第一節(jié)STM32F103RCT6微控制器ADC第二節(jié)EEPROM存儲器第三節(jié)FLASH存儲器【重點】ADC模塊的工作原理；EEPROM存儲器；FLASH存儲器。【難點】EEPROM存儲器和FLASH存儲器使用。實驗三、基于STM32F103微控制器與LCD屏的圖形顯示實驗熟悉STM32F103的ADC模塊工作原理，了解EEPROM存儲器和FLASH存儲器的程序設計方法。1+8線下教師講授師生問答實物展示課堂討論啟發(fā)教學課程目標1.11.21.32.22.33.13.23.34.37第九章LCD屏與溫度傳感器第一節(jié)LCD屏顯示原理第二節(jié)溫度傳感器第三節(jié)LCD顯示實例【重點】溫度傳感器和LCD屏原理和使用。【難點】LCD屏驅動電路設計；STM32F103電路板PCB設計；實驗四、基于STM32F103微控制器與LCD屏的動態(tài)時間和溫度顯示實驗了解STM32F103觸摸屏、LCD屏和溫度傳感器工作原理；掌握LCD屏驅動方法。2+6線下教師講授師生問答實物展示課堂討論啟發(fā)教學課程目標1.11.32.12.23.13.23.34.2具體章節(jié)內(nèi)容第一章嵌入式系統(tǒng)概述第一節(jié)嵌入式系統(tǒng)范例第二節(jié)嵌入式系統(tǒng)概念第三節(jié)ARM發(fā)展歷程及應用領域第四節(jié)嵌入式操作系統(tǒng)第五節(jié)μC/OS-II與μC/OS-III【重點難點】【重點】ARMCortex-M3內(nèi)核的NVIC中斷管理方法。【難點】STM32F103端口寄存器；STM32F103存儲器配置。第二章STM32F103微控制器第一節(jié)STM32F103概述第二節(jié)STM32F103RCT6引腳定義第三節(jié)STM32F103架構第四節(jié)STM32F103存儲器第五節(jié)STM32F103片內(nèi)外設第六節(jié)STM32F103異常與中斷【重點難點】【重點】STM32F103引腳接口特性；STM32F103微控制器NVIC中斷配置方法。【難點】STM32F103端口寄存器；STM32F103存儲器配置。第三章STM32F103學習平臺第一節(jié)STM32F103核心電路第二節(jié)電源電路與按鍵電路第三節(jié)LED與蜂鳴器驅動電路第四節(jié)串口通信電路第五節(jié)FLASH與EEPROM電路第六節(jié)溫度傳感器電路第七節(jié)復位電路、JTAG和ADC電路第八節(jié)ZLG7289B電路第九節(jié)LCD屏接口電路第十節(jié)聲碼器電路第十一節(jié)參考電路板【重點難點】【重點】STM32F103最小系統(tǒng)電路設計；各功能電路結構。【難點】STM32F103電路板PCB設計。第四章LED燈控制與KeilMDK工程框架第一節(jié)STM32F103通用目的輸入/輸出口第二節(jié)STM32F103庫函數(shù)用法第三節(jié)KeilMDK工程框架第四節(jié)LED燈閃爍實例【重點難點】【重點】LED流水燈控制程序設計；KeilMDK框架程序設計。【難點】STM32F103中CFGR寄存器配置和使用。實驗一、基于STM32F103微控制器與ZLG7289按鍵的流水燈實驗第五章按鍵與中斷處理第一節(jié)NVIC中斷工作原理第二節(jié)GPIO外部輸入中斷第三節(jié)用戶按鍵中斷實例第四節(jié)ZLG7289B按鍵、LED燈和數(shù)碼管【重點難點】【重點】STM32F103中的NVIC中斷工作原理；KeilMDK框架程序設計。【難點】STM32F103中GPIO外部輸入中斷。實驗一、基于STM32F103微控制器與ZLG7289按鍵的流水燈實驗第六章定時器第一節(jié)系統(tǒng)節(jié)拍定時器第二節(jié)看門狗定時器第三節(jié)實時時鐘第四節(jié)通用定時器【重點難點】【重點】各定時器的基本原理；寄存器的相關配置。【難點】各定時器的使用。實驗一、基于STM32F103微控制器與ZLG7289按鍵的流水燈實驗第七章串口通信與聲碼器第一節(jié)串口通信工作原理第二節(jié)STM32F103串口第三節(jié)串口通信寄存器類型實例第四節(jié)串口通信庫函數(shù)類型實例第五節(jié)聲碼器【重點難點】【重點】STM32F103串口通信程序設計方法；聲碼器語音合成技術。【難點】STM32F103串口波特率（分數(shù)階）配置；聲碼器驅動程序設計。實驗二、基于STM32F103微控制器與聲碼器的語音播報實驗第八章ADC與存儲器管理第一節(jié)STM32F103RCT6微控制器ADC第二節(jié)EEPROM存儲器第三節(jié)FLASH存儲器【重點難點】【重點】ADC模塊的工作原理；EEPROM存儲器；FLASH存儲器。【難點】EEPROM存儲器和FLASH存儲器使用。實驗三、基于STM32F103微控制器與LCD屏的圖形顯示實驗第九章LCD屏與溫度傳感器第一節(jié)LCD屏顯示原理第二節(jié)溫度傳感器第三節(jié)LCD顯示實例【重點難點】【重點】溫度傳感器和LCD屏原理和使用。【難點】LCD屏驅動電路設計；STM32F103電路板PCB設計；實驗四、基于STM32F103微控制器與LCD屏的動態(tài)時間和溫度顯示實驗

四、課程評價本課程考核為百分制，由平時成績和大作業(yè)（實驗）兩部分組成，其中平時成績占比20%，大作業(yè)占80%。課程目標、評價內(nèi)容和評價依據(jù)對應表如下表所示。課程目標、評價內(nèi)容和評價依據(jù)對應表課程目標評價內(nèi)容評價依據(jù)成績比例（%）課堂表現(xiàn)練習基礎性實驗作業(yè)/綜合性實驗目標1課程基礎知識1010206030目標2應用所學知識分析系統(tǒng)的能力1010404030目標3簽到、課堂活動、作業(yè)完成情況、創(chuàng)造性地猜想或使用所學知識1020304025目標4課堂討論、作業(yè)完成情況、代碼實現(xiàn)、團隊合作，系統(tǒng)理解202030301510103050100考勤、作業(yè)及表現(xiàn)評分標準如下表所示。考勤、作業(yè)及表現(xiàn)評分標準序號評價環(huán)節(jié)占比“優(yōu)”級“良”級“中”級“及格”級“不及格”級1考勤30%無故缺課每次扣1分（滿分30分，扣到0分為止）2課內(nèi)練習30%不按時獨立完成作業(yè)每次扣3分（滿分30分，扣到0分為止）3表現(xiàn)40%非常積極主動參與課堂活動。[得36-40分]經(jīng)常參與課堂活動，能配合同學和老師。[得32-35分]能參與課堂活動，但需要引導或激勵。[得28-31分]參與課堂活動較少，多為被動。[得24-17分]參與課堂活動極少、從不參與或拒絕參與。[得0-23分]合計平時成績100%上面3項成績相加[得0-100分]五、課程資源1.建議使用教材張勇,陳愛國,李瑞友,等.《ARMCortex-M3嵌入式開發(fā)及應用——