《STM32技術(shù)及應(yīng)用》教學(xué)大綱

《STM32技術(shù)及應(yīng)用》教學(xué)大綱課程編號：13220417英文名稱：PrincipleandofApplicationsofSTM32學(xué)分：2.0學(xué)時(shí)：總學(xué)時(shí)40學(xué)時(shí)，其中理論24學(xué)時(shí)，實(shí)踐16學(xué)時(shí)先修課程：單片機(jī)原理與接口技術(shù)、傳感器與檢測技術(shù)課程類別：專業(yè)拓展課程授課對象：電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生教學(xué)單位：機(jī)械與電氣工程學(xué)院修讀學(xué)期：第5學(xué)期一、課程描述和目標(biāo)本課程是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用方面的一門重要課程。在嵌入式系統(tǒng)基本工作原理和STM32應(yīng)用方法的基礎(chǔ)上，以實(shí)際工程應(yīng)用為導(dǎo)向，結(jié)合電子技術(shù)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)等技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)字控制技術(shù)解決自動(dòng)化領(lǐng)域，特別是電工電子、環(huán)境監(jiān)測、電機(jī)驅(qū)動(dòng)等方向的實(shí)際電氣工程問題的能力。本課程擬達(dá)到的課程目標(biāo):課程目標(biāo)1：能運(yùn)用嵌入式系統(tǒng)基本原理和應(yīng)用技巧，借助網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源和文獻(xiàn)資料，分析確定電工電子、環(huán)境監(jiān)測、電機(jī)驅(qū)動(dòng)等電力系統(tǒng)的影響因素，比較、分析和總結(jié)實(shí)施方案。課程目標(biāo)2：能根據(jù)電工電子、環(huán)境監(jiān)測、電機(jī)驅(qū)動(dòng)等系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求，完成數(shù)據(jù)采集、控制算法、驅(qū)動(dòng)執(zhí)行等模塊的軟硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)；課程目標(biāo)3：理解嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工程師的職業(yè)道德、社會責(zé)任和工程規(guī)范，并從設(shè)備安全和軟件保護(hù)等角度在電工電子、環(huán)境監(jiān)測、電機(jī)驅(qū)動(dòng)等工程實(shí)踐中自覺踐行。二、課程目標(biāo)對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求觀測點(diǎn)課程目標(biāo)權(quán)重2.4能運(yùn)用相關(guān)基本原理，借助文獻(xiàn)研究，分析電氣工程實(shí)施過程中的影響因素，通過歸納總結(jié)獲得有效結(jié)論。課程目標(biāo)1H3.2能夠針對特定需求，完成輸電、變電、配電、拖動(dòng)等單元模塊的設(shè)計(jì)；課程目標(biāo)2M8.3理解工程師對公眾的安全、健康和福祉，以及環(huán)境保護(hù)的社會責(zé)任，并能夠在電氣工程相關(guān)領(lǐng)域的工程實(shí)踐中自覺履行責(zé)任。課程目標(biāo)3M三、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配（一）理論教學(xué)序號教學(xué)內(nèi)容基本要求及重、難點(diǎn)（含德育要求）學(xué)時(shí)教學(xué)方式對應(yīng)課程目標(biāo)1概述：嵌入式系統(tǒng)的概念和相關(guān)背景；嵌入式處理器分類和簡介；嵌入式操作系統(tǒng)概念、分類和常見系統(tǒng)簡介。基本要求：要求了解嵌入式系統(tǒng)的組成及分類，理解嵌入式系統(tǒng)的概念重點(diǎn)難點(diǎn)：嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用德育要求：職業(yè)道德2集中講授課程目標(biāo)12STM32最小系統(tǒng)：STM32最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案；晶振電路；復(fù)位電路；仿真下載電路。基本要求：理解STM32最小系統(tǒng)框圖，掌握STM32最小系統(tǒng)的應(yīng)用，包括仿真及下載的應(yīng)用重點(diǎn)難點(diǎn)：掌握STM32最小系統(tǒng)德育要求：社會責(zé)任2集中講授課程目標(biāo)13STM32程序設(shè)計(jì)：STM32固件庫；STM32指令集；應(yīng)用程序設(shè)計(jì)?；疽螅毫私釹TM32指令集、理解STM32固件庫的結(jié)構(gòu)。初步掌握STM32應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法重點(diǎn)難點(diǎn)：STM32固件庫的靈活應(yīng)用德育要求：厚德載物2集中講授+資料查閱課程目標(biāo)14GPIO應(yīng)用：GPIO功能、特點(diǎn)；GPIO庫函數(shù)及引腳配置與應(yīng)用基本要求：掌握GPIO引腳的配置，與庫函數(shù)應(yīng)用重點(diǎn)難點(diǎn)：庫函數(shù)的靈活應(yīng)用德育要求：自力更生4集中講授課程目標(biāo)15STM32中斷系統(tǒng)：TM32定時(shí)器的種類；通用定時(shí)器介紹；通用定時(shí)器基本應(yīng)用程序設(shè)計(jì)；通用定時(shí)器常用模式；SysTick定時(shí)器；RTC定時(shí)器等?；疽螅毫私釹TM32中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，掌握STM32中斷通道配置和優(yōu)先級配置，掌握STM32中斷庫函數(shù)的運(yùn)用，掌握STM32中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)。重點(diǎn)難點(diǎn)：中斷通道配置、優(yōu)先級配置和靈活應(yīng)用。德育要求：探索精神2集中講授課程目標(biāo)1課程目標(biāo)26環(huán)境監(jiān)測單元：溫濕度參數(shù)采集、系統(tǒng)通訊與就地顯示；采集單元；接口電路以及程序設(shè)計(jì)方法基本要求：了解不同類型傳感器的使用范圍，項(xiàng)目實(shí)施過程中各種因素對傳感器選用的影響。能設(shè)計(jì)典型傳感器的接口電路，能編寫C語言程序完成溫度采集。重點(diǎn)難點(diǎn)：通訊協(xié)議與系統(tǒng)安全，環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用與設(shè)計(jì)德育要求：工匠精神4集中講授+資料分析課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)37電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元直流電機(jī)的接口電路設(shè)計(jì)、STM32定時(shí)器以及程序設(shè)計(jì)方法?；疽螅赫莆针姍C(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)方法、STM32定時(shí)器的初始化、定時(shí)中斷、IC捕獲、PWM輸出，能具備電機(jī)速度采集、轉(zhuǎn)速控制和PWM輸出執(zhí)行等設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)能力重點(diǎn)難點(diǎn)：定時(shí)器初始化和編程應(yīng)用；電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的靈活設(shè)計(jì)和應(yīng)用德育要求：創(chuàng)新精神4集中講授+團(tuán)隊(duì)討論課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)38嵌入式系統(tǒng)案例：通過典型案例講解的方法，系統(tǒng)介紹嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法、過程以及具體的電路圖和軟件流程圖。同時(shí)布置課程項(xiàng)目設(shè)計(jì)與實(shí)物制作的任務(wù)，通過完成一個(gè)典型嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)物制作。基本要求：了解嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法、過程以及具體的電路圖和軟件流程圖設(shè)計(jì)。能夠針對具體任務(wù)完成系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)、芯片選型、原理圖設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)，完成實(shí)物制作。重點(diǎn)難點(diǎn)：設(shè)計(jì)方案的綜合分析與比較；社會責(zé)任與規(guī)范踐行德育要求：職業(yè)規(guī)范4項(xiàng)目設(shè)計(jì)與實(shí)物制作課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3合計(jì)24（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)序號實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求學(xué)時(shí)類型對應(yīng)課程目標(biāo)1STM32開發(fā)環(huán)境搭建能安裝STM32的開發(fā)環(huán)境，能利用J-Link、ST-Link或其他仿真器，實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目的編寫、編譯、鏈接、下載和仿真調(diào)試。2驗(yàn)證課程目標(biāo)22GPIO編程及應(yīng)用能根據(jù)要求配置GPIO口的工作模式和參數(shù)，編寫程序，完成按鍵控制流水燈或其他預(yù)定的功能。2驗(yàn)證課程目標(biāo)1課程目標(biāo)23STM32的中斷系統(tǒng)編程及應(yīng)用能根據(jù)要求配置中斷系統(tǒng)的工作模式和參數(shù)，編寫程序，按鍵信號以中斷的方式控制跑馬燈。2驗(yàn)證課程目標(biāo)1課程目標(biāo)24溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)茉O(shè)計(jì)STM32芯片與DS18B20或其他溫度傳感器之間的接口電路，將數(shù)據(jù)顯示在LCD或者OLED屏上。4設(shè)計(jì)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)35基本定時(shí)器編程及應(yīng)用能根據(jù)要求配置基本定時(shí)器的工作模式和參數(shù)，編寫程序，完成LED等的閃爍功能。2驗(yàn)證課程目標(biāo)1課程目標(biāo)26電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)茉O(shè)計(jì)STM32芯片與直流電機(jī)或者步進(jìn)電機(jī)間的接口電路，通過程序控制。4設(shè)計(jì)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3合計(jì)16四、課程教學(xué)方法（1）理論學(xué)習(xí)以集中授課的形式為主，小組討論為輔；（2）綜合項(xiàng)目設(shè)計(jì)以小組形式，課外分散完成集中評價(jià)。五、學(xué)業(yè)評價(jià)和課程考核（一）考核方式及具體要求1.課程成績構(gòu)成與要求課程考核注重形成性和終結(jié)性評價(jià)相結(jié)合，考核內(nèi)容主要由平時(shí)作業(yè)、課程實(shí)驗(yàn)、上機(jī)測試和綜合設(shè)計(jì)項(xiàng)目（期末考核）組成，均按百分制計(jì)分，其中綜合設(shè)計(jì)項(xiàng)目(期末考核)成績占50%、平時(shí)作業(yè)成績占15%、課程實(shí)驗(yàn)成績占20%、上機(jī)測試成績占15%。2.課程目標(biāo)達(dá)成考核與評價(jià)序號教學(xué)環(huán)節(jié)課程目標(biāo)1（分值）課程目標(biāo)2（分值）課程目標(biāo)3（分值）合計(jì)1平時(shí)作業(yè)105152課程實(shí)驗(yàn)1055203上機(jī)測試105154綜合設(shè)計(jì)項(xiàng)目10202050課程目標(biāo)對應(yīng)分值403525100（二）考核與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)1.平時(shí)成績考核與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分值觀測點(diǎn)90-100分70-89分60-69分0-59分作業(yè)能較好的利用嵌入式知識，分析確定影響因素，完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行有效分析與總結(jié)。能較好的利用嵌入式知識，分析確定影響因素，完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)，但分析與總結(jié)能力不足。能完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)，但不具備根據(jù)系統(tǒng)特點(diǎn)進(jìn)行針對性分析、設(shè)計(jì)與總結(jié)。無法分析嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用與設(shè)計(jì)的影響因素，未完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)，分析總結(jié)能力不足。2.課程實(shí)驗(yàn)分值觀測點(diǎn)90-100分70-89分60-69分0-59分課程實(shí)驗(yàn)?zāi)芨鶕?jù)要求完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，并體現(xiàn)出較好的系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)能力，并在實(shí)驗(yàn)過程中踐行工程師規(guī)范和社會責(zé)任。能根據(jù)要求完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，具有一定的系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)能力，并在實(shí)驗(yàn)過程中踐行工程師規(guī)范和社會責(zé)任。能根據(jù)要求完成部分實(shí)驗(yàn)任務(wù)，系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)能力較弱，基本踐行工程師規(guī)范和社會責(zé)任。無法根據(jù)要求完成部分實(shí)驗(yàn)任務(wù)，不具備系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)能力，工程師規(guī)范和社會責(zé)任意識較差。3.上機(jī)測試根據(jù)測試題目及評分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行打分（百分制）。4.綜合設(shè)計(jì)項(xiàng)目分值觀測點(diǎn)90-100分70-89分60-69分0-59分綜合設(shè)計(jì)項(xiàng)目實(shí)施過程：踐行嵌入式系統(tǒng)工程師的職業(yè)道德、社會責(zé)任和工程規(guī)范。系統(tǒng)性能：能根據(jù)具體任務(wù)要求完成控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，性能指標(biāo)完全符合任務(wù)要求。答辯成績：能從嵌入式系統(tǒng)基本原理和應(yīng)用技巧，分析項(xiàng)目影響因素，闡述實(shí)施方案。項(xiàng)目報(bào)告：能借助網(wǎng)絡(luò)資源和文獻(xiàn)資料，對項(xiàng)目實(shí)施過程進(jìn)行有效分析和總結(jié)，并對項(xiàng)目中涉及的工程師職業(yè)道德、社會責(zé)任和工程規(guī)范進(jìn)行討論和評價(jià)。實(shí)施過程：踐行嵌入式系統(tǒng)工程師的職業(yè)道德、社會責(zé)任和工程規(guī)范。系統(tǒng)性能：能根據(jù)具體任務(wù)要求完成控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，性能指標(biāo)基本符合任務(wù)要求。答辯成績：能從嵌入式系統(tǒng)基本原理和應(yīng)用技巧，分析部分影響因素和實(shí)施方案。項(xiàng)目報(bào)告：能借助網(wǎng)絡(luò)資源和文獻(xiàn)資料，對項(xiàng)目實(shí)施過程進(jìn)行一定的分析和總結(jié)，并對項(xiàng)目中涉及的工程師職業(yè)道德、社會責(zé)任和工程規(guī)范進(jìn)行討論和評價(jià)。實(shí)施過程：踐行嵌入式系統(tǒng)工程師的職業(yè)道德、社會責(zé)任和工程規(guī)范。系統(tǒng)性能：能根據(jù)任務(wù)要求，基本完成控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，部分指標(biāo)達(dá)標(biāo)。答辯成績：項(xiàng)目影響因素和實(shí)施方案講解一般、回答問題不夠準(zhǔn)確。項(xiàng)目報(bào)告：能借助網(wǎng)絡(luò)資源和文獻(xiàn)資料，對項(xiàng)目實(shí)施過程有分析和總結(jié)，并對項(xiàng)目中涉及的工程師職業(yè)道德、社會責(zé)任和工程規(guī)范有討論和評價(jià)。實(shí)施過程：違反嵌入式系統(tǒng)工程師的職業(yè)道德、社會責(zé)任和工程規(guī)范。系統(tǒng)性能：大部分性能指標(biāo)不符合任務(wù)要求。答辯成績：無法能從嵌入式系統(tǒng)基本原理和應(yīng)用技巧，分析項(xiàng)目影響因素，闡述事實(shí)方案。項(xiàng)目報(bào)告：未對項(xiàng)目實(shí)施過程進(jìn)行分析和總結(jié)，未對項(xiàng)目中涉及的工程師職業(yè)道德、社會責(zé)任和工程規(guī)范進(jìn)行討論和評價(jià)。六、教材與參考書（一）推薦教材1．《嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)與實(shí)踐——基于ARMCortex-M3內(nèi)核的STM32微控制器》，劉黎明等編著，電子工業(yè)出版社，2020年9月版。（二）參考資料1．《STM32單片機(jī)應(yīng)用