课程详情
课程评价
spContent=嵌入式系统课程是电子、通信等电子信息大类的学科通修课程。本课程在学生先修微机原理、单片机原理等课程的基础上,帮助学生建立起嵌入式工程应用系统性概念。本课程实践性很强,实验部分占整个课程的40%。本课程也是学生参加各类电子设计大赛和创新创业的入门课程。
—— 课程团队
课程概述

本课程是电子信息科学技术专业的核心基础课,是电子系统设计和集成电路应用开发的入门课程。本课程主要包括嵌入式系统概述,ARM Cortex处理器架构,软硬件开发环境,基本内部硬件模块GPIO/定时器/PWM/ADC模块,通用外设通信接口UART/I2C/SPI接口,TCP/IP网络协议及其实现,嵌入式操作系统内部机制及其移植,SoPC异构嵌入式设计等内容。通过本课程的学习,让学生掌握嵌入式系统的概念及其开发方法,并且能够利用所学内容进行嵌入式系统的开发设计。本课程覆盖面广,体现电子学科模拟电路、数字电路和软件基础等三四门课程的基础知识及其综合应用,对学生实际动手能力有很高的要求。在教学上,突出理论和实验并重的特点,让学生在理论和实践的不断循环中掌握和消化知识。


授课目标

通过本课程学习,使学生掌握以下知识:1.掌握有关嵌入式系统的概念以及发展趋势,了解嵌入式体系架构、嵌入式微控制器结构;2.掌握嵌入式系统开发的过程和方法,掌握嵌入式软硬件定制开发的基本知识和技能;3.掌握嵌入式操作系统内部机制和移植方法,并基于嵌入式操作系统进行应用程序开发。4.了解嵌入式的未来发展趋势。

课程大纲

《嵌入式系统与实验》课程导学(第一周)

《嵌入式系统与实验》课程导学

第一章嵌入式系统概述(第一周)

1.1嵌入式系统概述

Introduction to embedded system (English version)

Introduction to embedded system

1.2嵌入式系统特点和示例(第二周)

嵌入式系统特点和示例1

嵌入式系统特点和示例2

嵌入式系统特点和示例3

1.3 微控制器核心板及扩展板简介(实验部分)(第三周)

微控制器核心板及扩展板简介(实验部分)

1.4软件集成开发环境CCS简介(实验部分)(第三周)

嵌入式系统概述单元测验

1.4软件集成开发环境CCS简介(实验部分)

第二章微控制器架构(第三周)

2.1嵌入式微处理器指令集架构

2.2 ARM Cortex-M3/4微处理器(第四周)

ARM Cortex-M3/4微处理器

2.3存储器空间映射(第四周)

2.3存储器空间映射

2.4中断和异常处理系统(第四周)

中断和异常处理系统

第二章微控制器架构单元测验(第四周)

第三章基本硬件模块(第五周)

3.1通用输入输出接口GPIO(理论部分)

3.2通用输入输出接口GPIO(实验部分)

3.3通用定时器(第五周)

3.3通用定时器(理论部分)

3.4通用定时器(实验部分)

3.5 PWM应用与实验(第六周)

3.5 PWM应用(理论部分)

3.6 PWM应用(实验部分)

3.7TivaWare介绍及单元测验(第六周)

基本硬件模块单元测验

3.7 TivaWare介绍

4.2点阵液晶显示器实验(第七周)

4.2 点阵液晶显示器实验(上)

4.3 点阵液晶显示器实验(下)

第四章通信接口(第七周)

4.1SSI同步串行接口

4.4 I2C接口和实验(第八周)

4.4 I2C接口(原理部分)

4.5 I2C接口(实验部分)

4.6串行接口数模转换器(DAC)实验(第八周)

4.6串行接口数模转换器(实验原理)

4.7串行接口数模转换器(实验内容与操作指导)

5.3 CMSIS-DSP库函数(第九周)

5.3 CMSIS-DSP库函数

第五章 实时数字信号处理(第九周)

5.1 I2S接口及其音频处理(理论部分)

5.2 I2S接口及其音频处理(实验部分)

第六章 TCP/IP协议及其应用(第十周)

6.1 TCP/IP协议概述

6.2 TCP/IP协议概述(cont)

5.4 综合示例:模拟信号频谱分析(第十周)

5.4 综合示例:模拟信号频谱分析

6.5 基于lwIP的Web应用开发实验(第十一周)

6.5 基于lwIP的Web应用开发实验

6.3 Lightweight IP概述(第十一周)

Lightweight IP概述

6.4 基于lwIP的Web应用开发(第十一周)

6.4 基于lwIP的Web应用开发

第七章实时操作系统和异构嵌入式系统(第十二周)

7.1 FreeRTOS 嵌入式实时操作系统的应用(上)

7.2 FreeRTOS 嵌入式实时操作系统的应用(下)

7.4基于SoPC的异构嵌入式系统实验(第十三周)

7.4基于SoPC的异构嵌入式系统实验

7.3基于SoPC的异构嵌入式系统(第十三周)

7.3基于SoPC的异构嵌入式系统

7.5 基于SoPC的嵌入式Linux系统实验(第十三周)

7.5 基于SoPC的嵌入式Linux系统实验(上)

7.6 基于SoPC的嵌入式Linux系统实验(下)

预备知识


1.具备C语言程序设计能力,掌握程序的基本调试方法;

2.学习过计算机和软件技术基础等相关课程;

3.有模拟电路和数字电路技术基础,了解基本电路知识,读懂电路原理图和框图。

4.有基础的网络通信知识。


证书要求

1.积极参加课堂讨论,发表自己的观点。

2.完成单元测试题。

3.完成课程考试。

4.优秀学员要求:

4.1完成以上1~3。

4.2课程成绩80分以上。


考核方式:

课堂讨论10%+单元测试30%+课程考试60%


参考资料

[1]沈建华、郝立平等编著,嵌入式系统教程——基于Tiva C系列ARM Cortex-M4微控制器,北京航空航天大学出版社,2015年5月

[2]Joseph Yiu著, ARM Cortex-M3与Cortex-M4权威指南,清华大学出版社,2015年9月

[3]TI Tiva C series MCU 数据手册



常见问题

很多学习者对于嵌入式的概念性问题,认识非常模糊,因此对于嵌入式的初学者来说,扫盲这些问题显得非常关键这些看似泛泛的概念性知识,对于后续嵌入式课程的学习起着非常重要的引导作用。

       嵌入式系统开发学习如何起步、如何深入?

       嵌入式系统开发学习需要理论和实验相结合,通过理论课程掌握嵌入式系统的概念和开发流程、步骤,以及所使用的开发工具,包括系统开发的仿真平台和通用的集成开发环境。在实验中结合具体的项目进行开发和设计,实现各自不同的系统应用。这样才能真正理解和掌握嵌入式系统开发。