嵌入式技术与应用课程标准

1《嵌入式技术与应用》课程标准一、课程基本信息【课程名称】嵌入式技术与应用【课程代码】【开课时间】第3学期【学时/学分数】68学时/4学分【课程类型】专业核心课【授课对象】应用电子技术专业（物联网方向）二、课程定位本课程是为应用电子技术（物联网方向）专业学生开设的职业技能课。要求学生了解有关嵌入式系统的基本原理、设计方法以及嵌入式系统的最新发展；掌握STM32F103X系列嵌入式硬件系统的组成和使用；使学生初步掌握嵌入式系统开发的过程和常用方法，了解嵌入式实时操作系统µC/OS-II的基本功能和移植方法。本课程的学习将为学生今后学习及从事嵌入式系统相关工作打下基础。先导课程为《电子线路CAD基础》、《C语言程序设计》、《单片机应用技术》等。后继课程为《嵌入式实训》、《电子系统综合设计》、《毕业设计》等。三、课程培养目标本课程以学生前期所学的基础专业知识为基础，通过四个模块十二个子项目单元的学习锻炼，达到一定的嵌入式系统硬件驱动、软件移植、项目工程实施的能力。学生通过学习能够掌握Cortex-M3系列嵌入式硬件系统的结构和内部资源编程与配置，能够在KeilMDK开发环境下进行仿真、调试等操作；了解μC/OS-II操作系统内核机制，理解操作系统的移植条件及方法，最后能在硬件开发平台上进行开发移植等。在此过程中加强了学生分析问题和解决实际问题的能力，培养了团队合作意识，体现了知识的价值，使得学生初步成长为一个嵌入式系统助理工程师。1、专业能力了解嵌入式系统的定义、嵌入式系统分类、发展历程、特点、应用领域、发展趋势。掌握STM32F103X系列嵌入式硬件系统的组成、嵌入式微处理器的特点、存储器2结构。了解嵌入式软件的特点和分类、嵌入式操作系统结构、组成、功能、特点和发展趋势。了解嵌入式操作系统µC/OS-II任务的分类、主要特性及内容，任务管理机制，任务管理与调度中的任务定义，理解并掌握优先级反转及解决方法同步、互斥与通信机制、中断和时间管理及内存管理和I/O管理以及系统的移植方法。熟悉嵌入式软件开发工具的分类、交叉开发环境，理解嵌入式系统的开发模式，任务划分的方法。掌握MDK开发环境的操作。熟悉嵌入式系统的应用领域及其前沿技术动态。2、方法能力观察能力、模仿能力、思考能力。对所学知识整合和应用能力。自主学习、不断更新自身知识的能力。分析问题、独立解决问题的能力。知识归类、触类旁通、不断更新和升华的能力。超越和创新能力。3、社会能力良好的沟通能力、表达能力与良好的团队协作精神。公正坦诚、理解他人、尊重他人、学会助人、学会与人相处。认真仔细、有自制力、有较强的自信心、求知欲和进取心。有一定的组织协调能力和社会活动能力及决策能力。能够把握工作和学习进程、合理控制利用时间的能力。较强的环境意识、具有前沿的科技素养。3四、学习内容与学时分配序号学习模块名称子项目名称教学建议与说明参考学时1Cortex-M3体系结构与MDK工程模板建立项目一：Cortex-M3内核体系结构多媒体讲授法6项目二：MDK工程模板建立四步教学法2STM32F103处理器内部资源编程与调试项目一：GPIO控制LED灯闪烁教师主讲+四步教学法（视频、PPT）40项目二：中断按键控制LED灯闪烁项目三：USART实现与PC进行字符的发送与回显项目四：ADC采集当前电池的电压并将读取的数据发送到超级终端项目五：定时器PWM方式调节LCD液晶屏背光项目六：FSMC访问LCD液晶屏并实现图形的高速读写3µC/OS-II操作系统分析及移植项目一：µC/OS-II操作系统内核机制教师主讲+四步教学法（视频、PPT）14项目二：µC/OS-II操作系统应用程序开发项目三：µC/OS-II在STM32开发板上的移植API移植4基于µC/OS-II程序设计实例项目一：温湿度测量仪设计项目教学法8合计（学时）684五、学习模块教学设计1.学习模块设计学习模块一：Cortex-M3体系结构与MDK工程模板建立学时：6学习目标通过此情境的学习使学生了解Cortex-M3内核体系结构、以及Cortex-M3内核所支持的Thumb-2指令集。在此基础上，熟悉MDK嵌入式编程的环境、编程方法和工程模板的建立。学习内容项目单元名称主要学习内容项目一：Cortex-M3内核体系结构项目二：MDK工程模板建立Cortex-M3内核介绍Cortex-M3工作模式Cortex-M3异常处理Thumb2指令集MDK开发环境操作及工程模板建立需导入技术标准STM32固件库V3.5教学方法设计1、多媒体讲授法应用多媒体将课件、录像、动画等教学资源和教学内容生动地展示给学生。激发了学生的兴趣，也极大地有助于学生对知识的理解和掌握。2．四步教学法（演示、学习、模仿、练习）四步教学法中的四步指的是“演示”、“学习”、“模仿”、“练习”四个步骤。在每一次教学过程中教师先对要完成的子项目进行一次完整的演示，学生对教师的演示过程进行学习模仿，完成完整的学习总结，并配合习题练习进一步巩固所学知识。教学条件中控广播及投影仪PC机及KeilMDK软件嵌入式实验实训设备（STM32开发板）成果考核评价详见考核标准与方式备注5学习模块二：STM32F103处理器内部资源编程与调试学时：40学习目标通过此模块的学习使学生掌握STM32F103处理器常用接口开发。本部分内容实用性及实践性较强，课程在分析接口操作方法后，安排了相应的实验。通过学习学生可以掌握多种接口操作的原理及STM32F103处理器常用接口配置与编程。学习内容项目单元名称主要学习内容项目一：GPIO控制LED灯闪烁项目二：中断按键控制LED灯闪烁项目三：USART实现与PC进行字符的发送与回显项目四：ADC采集当前电池的电压并将读取的数据发送到超级终端项目五：定时器PWM方式调节LCD液晶屏背光项目六：FSMC访问LCD液晶屏并实现图形的高速读写STM32F103组织结构STM32F103内存及启动模式STM32F103外围模块及特点简介STM32F103GPIO控制模块编程与实例STM32F103中断控制模块编程与实例STM32F103串口控制模块编程与实例STM32F103模数转换ADC控制模块编程与实例STM32F103定时器控制模块编程与实例STM32F103FSMC访问LCD模块编程与实例需导入技术标准STM32固件库V3.5教学方法设计1、多媒体讲授法应用多媒体将课件、录像、动画等教学资源和教学内容生动地展示给学生。激发了学生的兴趣，也极大地有助于学生对知识的理解和掌握。2．教师主讲由于本课程具有相当的难度，为清楚展示知识点，提高知识量，教师可以通过视频或PPT进行点评讲解，对难点部分反复讲解，直到学生掌握基础知识和操作方法。2．四步教学法（演示、学习、模仿、练习）四步教学法中的四步指的是“演示”、“学习”、“模仿”、“练习”四个步骤。在每一次教学过程中教师先对要完成的子项目进行一次完整的演示，学生对教师的演示过程进行学习模仿，完成完整的学习总结，并配合习题练习进一步巩固所学知识。教学条件中控广播及投影仪PC机及KeilMDK软件嵌入式实验实训设备（STM32开发板）成果考核评价详见考核标准与方式备注6学习模块三：µC/OS-II操作系统分析及移植学时：14学习目标通过此模块的学习使学生了解µC/OS-II操作系统结构、各个重要功能部分的概念及实现原理，在此基础上掌握µC/OS-II系统移植的条件和方法。学习内容项目单元名称主要学习内容项目一：µC/OS-II操作系统内核机制项目二：µC/OS-II操作系统应用程序开发项目三：µC/OS-II在STM32开发板上的移植操作系统及µC/OS-II概述任务、进程概念µC/OS-II内核结构µC/OS-II任务管理µC/OS-II时间管理任务之间通信与同步µC/OS-II变量类型及应用程序基本结构µC/OS-IIAPI介绍µC/OS-II多任务实现机制µC/OS-II移植条件µC/OS-II移植步骤需导入技术标准STM32固件库V3.5教学方法设计1、多媒体讲授法应用多媒体将课件、录像、动画等教学资源和教学内容生动地展示给学生。激发了学生的兴趣，也极大地有助于学生对知识的理解和掌握。2．教师主讲由于本课程具有相当的难度，为清楚展示知识点，提高知识量，教师可以通过视频或PPT进行点评讲解，对难点部分反复讲解，直到学生掌握基础知识和操作方法。2．四步教学法（演示、学习、模仿、练习）四步教学法中的四步指的是“演示”、“学习”、“模仿”、“练习”四个步骤。在每一次教学过程中教师先对要完成的子项目进行一次完整的演示，学生对教师的演示过程进行学习模仿，完成完整的学习总结，并配合习题练习进一步巩固所学知识。教学条件中控广播及投影仪PC机及KeilMDK软件嵌入式实验实训设备（STM32开发板）成果考核评价详见考核标准与方式备注7学习模块四：基于µC/OS-II程序设计实例学时：8学习目标通过此模块的学习使学生在掌握STM32开发平台上完成系统移植后，重点掌握如何在系统上开发出稳定、高效的应用程序。学习内容项目单元名称主要学习内容项目一：温湿度测量仪设计实例任务划分任务实现详解任务实施与完成任务测评需导入技术标准STM32固件库V3.5教学方法设计1、多媒体讲授法应用多媒体将课件、录像、动画等教学资源和教学内容生动地展示给学生。激发了学生的兴趣，也极大地有助于学生对知识的理解和掌握。2．项目教学法由教师给出一项较复杂的工作任务作为项，在任务书中指明项目的要求及最终需要完成的内容，由学生根据以往学习过程中得到的知识以小组为单位进行方案的确定、系统的设计到最终任务的完成。全过程以学生的独立思考作为主导，教师在这一过程中主要起到答疑解惑的作用，主要任务全部由学生独立完成。教学条件中控广播及投影仪PC机及KeilMDK软件嵌入式实验实训设备（STM32开发板）成果考核评价详见考核标准与方式备注2．实践教学装备标准序号设备名称单位数量备注PC机及KEILMDK软件台50安装Protel、Multisim、KeilMDK、Proteus等嵌入式实验实训设备（STM32开发板）套25STM32F103系列仿真器套25J-Link或U-Link万用表、示波器、稳压电源套25项目测试备用8六、学习资源的选用1．教材选用建议本课程相对高职高专合适的教材不多，选取教材过程中要考虑教材的难易程度、教材所涉及内容的全面性。教材的内容应兼顾嵌入式硬件、操作系统、实例等几方面的内容。推荐使用如下教材，如有更好更适合教材也可选取。《Cortex-M3+μC\OS-Ⅱ嵌入式系统开发入门与应用》陈瑶等人民邮电出版社本书以μC/OS-Ⅱ实时操作为例，由浅入深地介绍了Cortex-M3内核结构及以μC/OS-Ⅱ为基础的复杂系统的实现。全书共分两部分。第1部分详细介绍了Cortex-M3的内核结构、编程模式及其开发工具；第2部分从μC/OS-Ⅱ在Cortex-M3上的移植入手，用浅显易懂的语言讲述了在Cortex-M3平台上用μC/OS-Ⅱ操作系统开发的方法。2．教学参考书及参考资料《嵌入式实时操作系统μC/OS-II》第二版邵贝贝等译北京航空航天大学出版社《Cortex-M3嵌入式处理器原理与应用》范书瑞电子工业出版社《STM32F系列ARMCortex-M3核微控制器开发与应用》喻金钱清华大学出版社3．参考网站及期刊电子网周立功单片机网《单片机与嵌入式系统应用》、《今日电子》七、考核标准与方式建立过程考核与期末考评相结合的方法，强调过程考评的重要性。过程考评占60分，期末考评占40分。具体考核内容和评价标准见表2。学习情境考核评价标准表2序号学习情境名称考核内容(项目)建议考核方式评价方式评分1Cortex-M3体系结构与MDK工程模板建立MDK开发环境使用模仿、练习教师评