嵌入式控制系统及应用是自动化专业的专业核心课程,涉及嵌入式计算机系统技术、软件设计技术、自动控制原理等学科领域的知识,是一门多学科交叉领域的课程。
课程内容包括:嵌入式控制系统的基础知识、嵌入式微处理器基础、嵌入式控制系统设计基础、嵌入式控制系统接口设计、嵌入式控制系统软件设计以及嵌入式控制系统的调试与测试等。本课程具有较大的综合性,理论与实践联系较紧密,是一门实用性、实践性较强的课程。
本课程教学目标是使学生了解嵌入式控制系统的基本知识和原理,掌握嵌入式控制系统的接口开发技术,系统设计流程与方法,学会利用计算机辅助设计软件进行嵌入式控制系统的分析、仿真与设计。
本课程以基于嵌入式计算机的自动控制系统为载体,一方面介绍这类系统的设计原理与方法,另一方面讲述如何将“控制工程基础”、“现代控制理论”等课程中学习到的理论知识应用并指导实际自动控制系统的分析与设计,是专业基础理论与实际工程设计的接口课程,是一门兼顾理论与应用技术、实践性较强的课程。
本课程所教授的理论、方法和技术在后续的专业课程、实践类课程、创新创业类课程、各类科技竞赛活动中均有应用。对于培养自动化专业人才,自动化卓越工程师的素质和技能具有不可忽视的作用。
(1)了解嵌入式控制系统的基础知识;
(2)学会利用数学工具与现代仿真、设计软件,进行嵌入式控制系统的分析与设计;
(3)学会利用专业理论知识,分析嵌入式控制系统设计过程中的问题,并提出解决方案。
总分的60%以上为合格。
第一章 嵌入式控制系统概述
第1节 嵌入式控制系统的定义与组成
第2节 嵌入式控制系统的工作原理
第3节 嵌入式控制系统的开发环境
第一单元测试
第一单元测试II
第二章 嵌入式微处理器简介
第1节 嵌入式微处理器概述
第2节 ARM微处理器的编程模式I
第3节 ARM微处理器的编程模式II
第二单元测试
第二单元测试II
第三章 嵌入式控制控制系统设计基础
第1节 嵌入式控制系统的设计流程
第2节 嵌入式控制系统的总体结构与控制算法
第3节 嵌入式控制系统常用的软件架构
第三单元测试
第四章 嵌入式控制系统接口技术
第1节 嵌入式微处理器的最小系统电路
第2节 嵌入式微处理器的存储器扩展
第4节 嵌入式控制系统的串行通信接口
第5节 嵌入式控制系统的A/D和D/A接口
第6节 嵌入式控制系统的人机接口
第3节 嵌入式微处理器的GPIO端口
第四单元测试
第五章 嵌入式实时操作系统简介
第1节 嵌入式实时操作系统的基本概念
第2节 嵌入式实时操作系统的基本概念
第五单元测试
第六章 嵌入式控制系统的调试与测试
第1节 嵌入式控制系统设计回顾
第2节 嵌入式控制系统的算法设计与实现
第3节 嵌入式控制系统的调试与测试
先修课程:
(1)C/C++语言程序设计
(2)数字电路
(3)模拟电子线路
(4)控制工程基础或自动控制原理
[1] 樊卫华. 嵌入式控制系统原理及设计. 机械工业出版社, 2020.
[2] [美] 王加存. 实时嵌入式系统. 机械工业出版社, 2019.
[3] (美)Jean J.Labrosse, 邵贝贝译. 嵌入式实时操作系统UC/OS-II. 北京航空航天大学出版社,2010.
[4] Joseph Yiu, 吴常玉 程凯译. ARM Cortex-M3权威指南(第2版). 清华大学出版社,2014.