最小微控制器系统设计
分享
课程详情
课程评价
spContent=本课程系电子科技大学全国大学生电子设计竞赛系列培训课程之一。课程围绕最新微控制器实验,以“做中学”的方式切实锻炼学生的工程实践能力。学生在本课程中,通过4个由浅入深的MSP430单片机实验和1个TMS320LF2812微控制器最小系统硬件设计项目,深入学习微控制器最小系统的设计与应用。
—— 课程团队
课程概述

大学生的科技活动已经成为人才培养的重要环节。开展大学生科技竞赛的训练和比赛可以检验学生所学课程知识的掌握程度,培养学生的科研能力和工程经验,搭起书本知识与工程实践的桥梁。微控制器最小系统是竞赛作品与制作的基础,其设计方法、电路制作是学生赛前训练与竞赛设计最重要的内容之一。

本课程旨在推广全国大学生电子竞赛培训经验,将其中微控制器最小系统设计与制作的方法普及到学生能力培养中,以提升学生的科研能力和工程素养。

学生通过学习本课程,能够了解目前最新的微控制器技术,并基于一些常用的微控制器芯片构建出最小系统,完成一定的应用。课程对于最小控制系统的设计及应用讨论分为三个部分进行:(1)首先介绍微控制器的基本概念,最小微控制器芯片及最小微控制器系统设计的关键技术。(2)基于市面上性价比较高、广泛应用的TI公司的MSP430单片机进行微控制器最小系统应用设计介绍围绕4个由浅入深的实验训练学生对于微控制器各外设的使用。(3)基于TI公司应用于数字控制领域的DSP芯片TMS320LF28x,进行最小微控制器系统硬件设计实验,使学生们切实掌握最小微控制器系统设计的步骤及注意事项

本课程授课方式是以案例作为切入点,让学生切实体验做中学的工程实践训练模式,通过大量的实验及实训来强化学生的工程实践能力

  课程中需要完成的四个MSP430实验分别是:(1)简易计数器(225Hz方波发生及幅度测量(3)基于I2C接口的数据采集(4PWM信号发生及频率和占空比测量。要求基于MSP430F5529Launchpad编写代码完成以上四个实验。基于TMS320LF2812完成的硬件设计实验需要在CAD软件中完成最小系统的原理图及印制板图设计。

授课目标

本课程旨在推广全国大学生电子竞赛培训经验,将其中微处理器最小系统设计与制作的方法普及到学生能力培养中,以提升学生的科研能力和工程素养。


课程大纲
预备知识

1、微机原理,单片机原理,简单的信号处理知识

2、请课前准备MSP430F5529Lauchpad及12864 OLED 1.3寸显示屏

证书要求

单元测验占20%:在每个topic结束后就本topic所学内容进行当堂测试,主要是客观题型,包含选择,判断及填空。

单元作业占60%:每个topic内容结束之后布置的相关内容的作业,主要是设计题目。(按要求完成实验设计,录制实验效果演示视频,上传视频,提交报告。)

课堂讨论占20%:课堂上布置相关的讨论题目,按学生参与情况给分。

按百分制计分,60分至84分为合格,85分至100分为优秀。


参考资料

1、《最小微控制器系统设计与应用》,李玉柏,杨鍊,唐续,林静然,高等教育出版社,2018年3月

2、《最小系统设计与应用》,李玉柏,杨鍊,唐续,林静然,电子科技大学出版社,20124

3、DSP技术的发展与应用》(第三版),彭启琮,李玉柏,管庆,高等教育出版社,20135月4、MCU工程师炼成记》我和MSP430单片机,丁武峰,庄严,周春阳,机械工业出版社,20139

常见问题

Q :  微处理器,微控制器,DSP处理器的区别。

A :  微处理器即我们常说的CPU(中央处理单元),一般不为某种特定计算目的而设计,其中包含ALU(算术逻辑单元)、寻址单元及总线等;微控制器又被称为单片机,一般一块芯片中包含CPU及一些与控制相关的外设模块,比如timer,CAN总线模块,串口,ADC等。其CPU内部结构与通用微处理的CPU结构一致。而DSP处理器则是专为做数字信号处理设计的一款微处理器,其结构类似于微控制器,即芯片中包含CPU及一些通用外设,但其CPU内部结构中一般除了ALU,还包含MAC(乘并累加单元)和移位器,在进行数字信号处理运算中特别高效。

Q :  什么是嵌入式系统。

A :  根据IEEE(电气和电子工程师协会)的定义,嵌入式系统是“控制、监视或者辅助装置、机器和设备运行的装置”(devices used to control,monitor,or assist the operation of equipment,machinery or plants)。从中可以看出嵌入式系统是软件和硬件的综合体。

嵌入式系统包括一个处理器,涉及对硬件的直接控制,是为了嵌入到对象体系中完成某种特定的功能而设计的,还包括软件,在软件的管理下完成应用功能。 

Q :  什么是最小微控制器系统设计。

A :  微控制器外围电路包括本身的基本引脚连接、总线驱动、时钟控制、引导程序方式控制、存储器配置、通信口配置、I/O口控制、时序设计等,其目的是保证微控制器的基本工作模式和环境。我们又把对微控制器的外围电路所进行的设计称为微控制器基本系统设计,或者称为微控制器最小系统设计。 

Q :  最小微控制器系统设计的步骤。

A :  ⑴ 系统硬件电路设计、组装、调试;

      ⑵ 系统应用软件的编制、调试;

      ⑶ 系统应用软件的链接调试、固化、脱机(脱离开发装置)运行。

Q :  最小微控制器系统的硬件设计包含哪些模块?

A :  包括:电源和地,复位模块;时钟模块;JTAG电路;外扩存储空间;重要引脚处理;外设电路模块。

Q :  本课程需要完成的4个MSP430实验,采用什么实验板?

A :  本课程要求完成的4个MSP430实验,需要采用TI公司的MSP430F5529launchpad和一个1.3寸OLED显示屏12864。