近年来,随着科技的快速发展,互联网的普及应用,物联网、智能制造、智能医疗、智能家居、智能城市等相关产业需求不断涌现。“智慧型城市”建设成为当前科技的发展趋势,二这些智能化建设,离不开嵌入式系统。结果,嵌入式工程师的需求日益旺盛, AIoT 时代呼唤嵌入式人才。
《嵌入式系统原理及应用》是本校自动化专业、测控技术与仪器专业的平台课,也是一门电子信息大类的专业基础课程。本课程首先选用意法半导体公司的STM32微控制器为载体,引导学生完成了解嵌入式系统基本知识,熟悉嵌入式系统组成;掌握嵌入式系统基本组件的应用开发,能应用嵌入式系统初步解决相关的复杂工程问题。
本课程与工程实践紧密结合,课程中融入了电路硬件设计、基于STM32嵌入式设备平台软件设计与应用等紧凑的工程能力训练环节,注重培养学生解决复杂工程问题的能力。
本课程的硬件平台选用以意法半导体公司的stm32F103芯片为核心的中科智博有限公司的开发板。该开发板采用USB接口供电,集成ST-Link(J-Link)仿真器,板载基本的指示灯和按键,LCD屏等。同时提供正点原子的stm32F103精英板若干和意法半导体公司的NucleoF411RE开发板供学生在老师的指导下利用开放实验室完成综合实验,并自主完成创新实验,以上开发板可以很方便地在淘宝等购物平台购买。
本课程分为16个教学单元,一共32个学时,每周发布4个学时,计划8周完成嵌入式系统原理及应用开发的基础学习,并辅以线下的实验进行知识的强化和能力的培养。
为了推广 STM32CubeMX,以及让更多用户使用 STM32CubeMX, ST在14、15年逐渐停止了对各MCU标准外设库的更新和维护,让用户转向了HAL和LL库。
为了方便更多学生紧跟当前主流开发工具STM32CubeMX及相关开发环境的变化,本课程特引用了电子科技大学漆强教授的“基于STM32CubeMX和HAL驱动库的嵌入式系统设计”课程,作为混合式教学的有益补充;课程可在进入综合型实验以后通过开放实验室等持续增加对学生的线下指导活动与帮助,以促进高年级学生的自主学习乃至满足其就业的基本需要。
本课程各教学单元的内容及学时分配如下:
1、嵌入式系统概要 2学时
2、STM32微控制器电路设计 2学时
3、STM32微控制器开发环境的搭建 2学时
4、MDK-ARM开发软件新建工程模板 2学时
5、通用输入/输出接口 4学时(含实验)
6、外部中断应用基础 4学时(含实验)
7、定时器及应用 4学时(含实验)
8、串口通信 4学时(含实验)
9、综合实验与设计 8学时课内指导
本课程的教学目标是使学生能够掌握嵌入式系统设计过程中的基本概念和原理,掌握嵌入式处理器结构,掌握嵌入式系统的定时器、输入输出系统,掌握嵌入式操作系统的移植方法,掌握嵌入式系统的程序设计,掌握嵌入式应用系统设计,使学生学会使用最新的嵌入式系统设计方法和典型开发工具。
平时:40%= 线上线下课程学习与自主测试(40%)
期末考试: 开卷考试(60%)
先修课程:《模拟电子技术》、《电路分析基础》、《C程序设计基础》、《单片机原理及接口技术》
本课程具有较强的实践性,课程内容符合就业需求和读研需求,可为后续继续深造读研或者就业提供较大帮助。
建议教材(或指定教材):
1.《嵌入式系统原理及应用》(第三版),马维华主编,北京邮电大学出版社,2019年3月第3版。
教学参考书:
2.《嵌入式系统原理及应用开发技术》(第二版),桑楠主编,高等教育出版社,2008年1月第2版
3.《嵌入式系统设计教程》(第二版),马洪连主编,电子工业出版社,2009年9月第2版
4.《嵌入式系统原理与开发》(第一版),范延滨主编,机械工业出版社,2010年2月第1版