《嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用》課程教學(xué)大綱（機(jī)器人工程專業(yè)）

《嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用》課程教學(xué)大綱一、課程簡介課程中文名嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用課程英文名EmbeddedSystemandApplication雙語授課□是eq\o\ac(□,√)否課程代碼24112108課程學(xué)分2總學(xué)時數(shù)32課程類別□通識教育課程□公共基礎(chǔ)課程eq\o\ac(□,√)專業(yè)教育課程□綜合實踐課程□教師教育課程課程性質(zhì)eq\o\ac(□,√)必修□選修□其他課程形態(tài)□線上eq\o\ac(□,√)線下□線上線下混合式□社會實踐□虛擬仿真實驗教學(xué)考核方式eq\o\ac(□,√)閉卷□開卷□課程論文eq\o\ac(□,√)課程作品eq\o\ac(□,√)匯報展示□報告eq\o\ac(□,√)課堂表現(xiàn)□階段性測試eq\o\ac(□,√)平時作業(yè)□其他（可多選）開課學(xué)院機(jī)器人工程學(xué)院開課系(教研室)機(jī)器人工程面向?qū)I(yè)機(jī)器人工程開課學(xué)期第6期先修課程Python程序設(shè)計、電路分析、電子技術(shù)基礎(chǔ)后續(xù)課程畢業(yè)設(shè)計（論文）選用教材馮占榮等主編.STM32單片機(jī)原理及應(yīng)用.華中科技大學(xué)出版社,2021年.參考書目1.高顯生編著.STM32F0實戰(zhàn)—基于HAL庫開發(fā).機(jī)械工業(yè)出版社,2019年.2.劉火良等主編.嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用:基于STM32和RT-Thread.機(jī)械工業(yè)出版社,2023年7月.課程資源/course/UESTC-1207429802?from=searchPage&outVendor=zw_mooc_pcssjg_課程簡介本課程是一門面向非電類專業(yè)開設(shè)的技術(shù)核心課,本課程支撐專業(yè)畢業(yè)要求3、畢業(yè)要求5，要求學(xué)生掌握嵌入式系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及常見外設(shè)模塊的工作原理，掌握嵌入式設(shè)備驅(qū)動程序開發(fā)的基本流程，掌握嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)主要方法，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)提供支撐，并能夠解決簡單的工程實際問題。同時結(jié)合本專業(yè)發(fā)展方向，引導(dǎo)學(xué)生樹立遠(yuǎn)大理想和愛國主義情懷，樹立正確的世界觀、人生觀、價值觀，勇敢地肩負(fù)起時代賦予的光榮使命，全面提高學(xué)生思想政治素質(zhì)。結(jié)合知識點(diǎn)讓學(xué)生了解課程相關(guān)技術(shù)世界最新進(jìn)展，培養(yǎng)學(xué)生的責(zé)任感和使命感。二、課程目標(biāo)表1課程目標(biāo)序號具體課程目標(biāo)課程目標(biāo)1通過課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握嵌入式系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識；熟練掌握ARM內(nèi)核微控制器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及片內(nèi)外設(shè)的應(yīng)用。課程目標(biāo)2掌握嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計及軟硬件調(diào)試方法。能夠設(shè)計、調(diào)試簡單的嵌入式系統(tǒng)，使學(xué)生初步具備實際工作的能力。并從調(diào)試中尋找開發(fā)系統(tǒng)的樂趣和自信力，培養(yǎng)學(xué)生耐心，實干，刻苦鉆研的工程師品質(zhì)。課程目標(biāo)3能夠針對機(jī)器人工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題，開發(fā)、選擇與使用恰當(dāng)?shù)那度胧较到y(tǒng)開發(fā)技術(shù)，對機(jī)器人工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題預(yù)測與模擬，并能夠完成既定的功能，達(dá)到設(shè)計要求。表2課程目標(biāo)與畢業(yè)要求對應(yīng)關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)畢業(yè)要求3:設(shè)計/開發(fā)解決方案：能夠設(shè)計針對機(jī)器人工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的解決方案，設(shè)計機(jī)器人硬件部件、軟件系統(tǒng)及智能算法或機(jī)器人系統(tǒng)生產(chǎn)工藝流程，并能夠在設(shè)計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素?！綡】指標(biāo)點(diǎn)3.2：能夠設(shè)計滿足特定需求的機(jī)器人硬件部件、軟件系統(tǒng)及智能算法或機(jī)器人系統(tǒng)生產(chǎn)工藝流程。1，2畢業(yè)要求5：使用現(xiàn)代工具：能夠針對復(fù)雜智能制造工程問題，開發(fā)、選擇與使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，實現(xiàn)對復(fù)雜工程問題的預(yù)測與模擬，并能夠理解其局限性?！綧】指標(biāo)點(diǎn)5.1：能夠在解決復(fù)雜機(jī)器人工程問題過程中，開發(fā)、選擇與使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具。2，3三、課程學(xué)習(xí)內(nèi)容與方法（一）理論學(xué)習(xí)內(nèi)容及要求表3課程目標(biāo)、學(xué)習(xí)內(nèi)容和教學(xué)方法對應(yīng)關(guān)系序號課程模塊學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)任務(wù)課程目標(biāo)學(xué)習(xí)重點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)方法學(xué)時1嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)1.1什么是嵌入式系統(tǒng)1.2嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)性能1.3嵌入式系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)1.4嵌入式系統(tǒng)的要求1.5嵌入式技術(shù)發(fā)展趨勢觀察實際生活生產(chǎn)中嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用場合1重點(diǎn)：1.嵌入式系統(tǒng)軟硬結(jié)構(gòu)。2.了解嵌入式系統(tǒng)的概念和組成；3.了解嵌入式系統(tǒng)的編程模式及程序開發(fā)方式。難點(diǎn)：4.硬件抽象層設(shè)計思想。講授法：引導(dǎo)學(xué)生理解嵌入式系統(tǒng)的硬件抽象層設(shè)計思想42STM32F4微控制器介紹2.1STM32微控制器簡介2.2STM32F407ZGT6開發(fā)板簡介2.3STM32F407ZGT6最小系統(tǒng)設(shè)計2.4STM32F407ZGT6外圍電路認(rèn)識搭建最小系統(tǒng)1，3重點(diǎn)：1.了解STM32微控制器的特點(diǎn)；2.掌握STM32F407ZGT6開發(fā)板的設(shè)計原理;難點(diǎn)：3.熟練應(yīng)用電路設(shè)計軟件完成微控制器最小系統(tǒng)設(shè)計。講授法案例教學(xué)83STM32微控制器開發(fā)環(huán)境的搭建3.1STM32系統(tǒng)介紹3.2STM32CubeMX的下載及安裝3.3MDK-ARM的下載及安裝3.4ST-Link仿真器驅(qū)動程序的安裝下載并安裝MDK-ARM1，2重點(diǎn)：1.了解STM32Cube生態(tài)系統(tǒng)的組成；2.了解STM32CubeMX軟件的開發(fā)特點(diǎn)及開發(fā)流程。難點(diǎn)：3.完成STM32開發(fā)環(huán)境的搭建。講授法專題討論44STM32CubeMX軟件的使用4.1HAL庫基本特點(diǎn)4.2STM32CubeMX軟件簡介4.3STM32CubeMX軟件使用步驟4.4在MDK中編寫應(yīng)用程序1.學(xué)習(xí)使用HAL庫；2.在MDK中編寫應(yīng)用程序。1，2重點(diǎn)：1.了解HAL庫的基本特點(diǎn)；2.STM32CubeMX的使用流程。難點(diǎn)：3.熟練掌握；熟練掌握MDK軟件的程序編寫和程序下載方法。1.講授法：引導(dǎo)學(xué)生掌握STM32CubeMX軟件使用。45MDK-ARM開發(fā)軟件的使用5.1MDK-ARM軟件簡介5.2MDK-ARM軟件基本配置介紹5.3MDK-ARM軟件調(diào)試方法介紹5.4MDK-ARM實用功能5.5RTE工具和CubeMX聯(lián)合使用MDK-ARM軟件調(diào)試1，2重點(diǎn)：1.熟練掌握MDK-ARM的使用流程；2.熟練MDK-ARM軟件的RTE工具：3.掌握軟件的調(diào)試方式。1.講授法：引導(dǎo)學(xué)生熟練掌握MDK-ARM軟件的RTE工具；2.練習(xí)法：調(diào)試。46通用輸入/輸出接口6.1GPIO功能概述6.2GPIO寄存器介紹6.3基于指針方式訪問單個寄存器6.4基于結(jié)構(gòu)體指針方式訪問寄存器組6.5GPIO外設(shè)的HAL庫數(shù)據(jù)類型定義6.6GPIO外設(shè)的HAL庫接口函數(shù)定義6.7HAL庫設(shè)計思想6.8基本任務(wù)：離散信號檢測6.9進(jìn)階任務(wù)：按鍵檢測6.10挑戰(zhàn)任務(wù)：采用狀態(tài)機(jī)方式讀取按鍵6.11指示燈硬件抽象層的設(shè)計實現(xiàn)6.12指示燈硬件抽象層的移植步驟1.離散信號檢測；2.小組作業(yè)：按鍵讀取。1，2，3重點(diǎn)：1．了解GPIO的功能和特點(diǎn)；2．了解庫函數(shù)的設(shè)計思想；掌握基于寄存器和基于庫函數(shù)的程序開發(fā)方式。難點(diǎn)：3.掌握硬件抽象層的設(shè)計思想和實現(xiàn)方法。1.案例教學(xué)：引導(dǎo)學(xué)生掌握硬件抽象層的設(shè)計思想和實現(xiàn)方法；2.練習(xí)法：主要針對第8，9條。8四、課程考核（一）考核內(nèi)容與考核方式表4課程目標(biāo)、考核內(nèi)容與考核方式對應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)考核內(nèi)容所屬學(xué)習(xí)模塊/項目考核占比考核方式課程目標(biāo)11.微控制器的程序開發(fā)方式。120%開卷考試2.STM32微控制器組成。23.STM32CubeMX軟件使用步驟。4課程目標(biāo)21.GPIO寄存器應(yīng)用630%開卷考試2.MDK-ARM軟件使用。53.HAL庫設(shè)計應(yīng)用。6課程目標(biāo)31.嵌入式系統(tǒng)開發(fā)步驟。150%開卷考試2.STM32F4微控制器電路設(shè)計。23.STM32微控制器開發(fā)環(huán)境的搭建。34.在MDK中編寫和調(diào)試應(yīng)用程序。55.硬件抽象層的移植步驟。6表5課程目標(biāo)與考核方式矩陣關(guān)系課程目標(biāo)考核方式考核占比期末考試成績比例60%平時作業(yè)成績比例32%課堂表現(xiàn)成績比例8%課程目標(biāo)110%30%40%22%課程目標(biāo)240%30%30%39%課程目標(biāo)350%40%30%49%（二）成績評定1.平時成績評定（1）課堂表現(xiàn)（20%）：通過學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)情況、發(fā)言與提問情況，來評價學(xué)生相關(guān)的能力。（2）作業(yè)完成情況（80%）：圍繞課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行作業(yè)的設(shè)計。如讓學(xué)生簡述對知識的認(rèn)識，考核學(xué)生對于概念的理解情況，幫助學(xué)生將定義轉(zhuǎn)化為自己的理解。2.期末成績評定期末考核內(nèi)容如表4所示，主要考察學(xué)生對基本概念、操作程序和具體方法的理解與運(yùn)用等。卷面總分100分，要求學(xué)生掌握基本概念、操作程序，運(yùn)用具體方法解決相關(guān)問題