授课对象面向电气工程及其自动化专业、电子信息工程专业、物联网等相关专业以及社会学习爱好者。

本课程以工程应用为背景，结合CDIO工程教育理念，运用现代信息技术对课程体系、教学内容和教学方法进行改革：

（1）课程体系方面，打破章节结构，结合知识点和CDIO工程教育理念优化组织体系，在讲解基本原理的基础上，依托工程案例，对课程知识进行总结、归纳和应用，并结合Keli等软件开发平台，讲述基于STM32F103控制器的开发和应用。

（2）教学内容方面，根据知识点不同，进行模块化设计，每个模块涉及一部分知识点，包括原理、理论、电路设计、案例分析、编程及仿真实现几个部分进行讲解，以实际工程应用为背景，通过大量具有实际工程背景的教学案例，使学生明天“今天学的将是明天用的”，注重学生创新理念和创新能力的培养。

（3）教学方法上，利用多媒体和现代网络手段师生互动，进行网上答疑，和学生之间交流、讨论；电子教案、单元作业、单元测试及解答上网等方式帮助学生课前预习、课后复习。通过学、做、练一体化的教学手段，采用项目驱动式教学、翻转课堂、案例教学、探究式教学等方法进行教学模式改革；课堂上学生带电脑进教室，以“项目驱动”为载体，将理论与工程实践相结合，边讲解边操作，加强学生的实践操作、工程实践和创新能力；力求使学生达到懂原理、会设计、能制作、能应用的学习效果，达到重技能的培养目的。

      学院已建有嵌入式实验室，84m²,其中智能嵌入式实验开发系统20套，惠普电脑20台，基于Cortex-m4实训竞赛套件2套，嵌入式电机伺服控制实验系统（MPTS-MOTOR）10套，步进电动机驱动程序示例板20套，基于嵌入式技术的智能无人机3套，智能小车系统2套，自主循迹无人机飞行平台1套，室内自主避障无人机平台2套。

       根据STM32的应用，实现项目案例化教学改革，每个小组按要求用STM32实现一定的功能，如智能小车控制、无人机遥控器控制等。并对学生在实践过程中遇到的问题进行答疑辅导。

      目前已完成基于STM32的无人机遥控器模块的开发，可以提供学生电路设计原理图、PCB板图、参考程序及调试方式，达到学以致用的目的。

《嵌入式系统原理与应用》课程教学大纲

一、课程性质及任务

嵌入式系统是电子信息专业的专业任选课之一。嵌入式系统是继IT 网络技术之后，又一个新的技术发展方向。本课程围绕目前流行的32位ARM处理器，讲述嵌入式系统的概念，软、硬件组成，开发过程以及嵌入式应用程序开发设计方法。通过本课程的学习，学生可以系统的掌握这一新的实用设计技术，为学生今后从事嵌入式系统研究与开发打下坚实的基础。

二、课程目标

通过对基于ARM嵌入式芯片的系统的基本组织结构与工作原理的学习， 使学生对系统的硬件部分有一个全面的了解，对嵌入式软件的开发过程有一个清楚的认识，在学习过程中，强调硬件与软件的协同设计。在硬件方面，通过学习，学生了解和掌握嵌入式系统的基本原理及相关微处理器、存储器、周边设备、接口的基本知识；在软件方面，通过学习，学生熟练掌握嵌入式的开发环境和开发方法，可以自学嵌入式操作系统，了解嵌入式系统的开发过程，了解实时操作系统（RTOS）的基本功能和设计方法，熟悉嵌入式系统的典型应用及产品设计开发的步骤等，也可以使学生具备软硬件综合测试与调试技能，为后续的学习打下坚实的基础。

本课程有力支持了学校的办学定位和人才培养目标，符合电子信息工程专业培养目标。通过该课程的学习，使学生初步具备电子信息工程领域中的嵌入式系统应用设计、分析和调试能力，培养学生分析问题与解决问题的能力、实事求是的科学态度和严谨细致的工作作风，具备较强的工程意识和创新创业意识，对电子信息工程后续专业课的学习，乃至从事该领域的科学技术研究、产品设计与研发、技术管理等方面的培养有着十分重要的作用。

三、课程的教学要求

（一）嵌入式系统概述

掌握嵌入式系统概念，嵌入式系统与ARM的关系，以及与嵌入式操作系统的关系，了解嵌入式系统研发特点；ARM发展历程及应用领域，理解ARM系列处理器核的命名规则与性能；嵌入式操作系统，主要特点。

重点：嵌入式系统概念，嵌入式系统与ARM的关系，嵌入式操作系统。

难点：嵌入式操作系统。

（二）STM32F103微控制器

掌握STM32F103微处理器概述，微处理器组成与引脚定义，芯片封装、引脚编号与引脚信号名；STM32F103微处理器架构；STM32F103微处理器的存储器简介；了解STM32F103的片内外设，及相关寄存器的功能；理解STM32F103微处理器异常与中断延迟的概念。

重点：STM32F103微处理器架构，STM32F103的片内外设。

难点：STM32F103微处理器架构，STM32F103的片内外设。

（三）STM32F103学习平台

掌握STM32F103核心电路、电源电路与按键电路、LED与蜂鸣器驱动电路、串口通信电路、Flash与EEPROM电路、温/湿度传感器电路、LCD屏接口电路、JTAG与复位电路、SRAM电路等电路的设计方法，以及与STM32F103微处理器的连接情况。

重点：STM32F103各电路模块设计方法。

难点：STM32F103各电路模块设计方法。

（四）LED灯控制与Keil MDK工程框架

掌握STM32F103通用目的输入/输出口的基本结构和工作原理，了解GPIO和AFIO相关寄存器的含义；了解STM32F103库函数用法及相关寄存器的定义；掌握Keil MDK工程框架及开发环境的相关设置和项目开发过程；通过LED灯闪烁实例，掌握寄存器类型工程实例和库函数类型工程实例的实现方法。

重点：STM32F103通用目的输入/输出口的基本结构和工作原理，掌握寄存器类型工程实例和库函数类型工程实例的实现方法。

难点：寄存器类型工程实例和库函数类型工程实例的实现方法。

（五）按键与中断处理

掌握STM32F103微处理器的NVIC中断工作原理，及相关寄存器；掌握GPIO外部输入中断的引脚配置方法；通过用户按键中断实例，掌握寄存器类型工程实例和库函数类型工程实例编程实现，及相关头文件、中断函数等代码的编写和程序调试方法。

重点：STM32F103微处理器的NVIC中断工作原理。

难点：STM32F103微处理器的NVIC中断工作原理，寄存器类型工程实例和库函数类型工程实例。

（六）定时器

掌握STM32F103微处理器的系统节拍定时器基本结构和系统节拍定时器工作原理，以及相关寄存器的定义方法，通过系统节拍定时器实例掌握定时器的编程方法；掌握看门狗定时器的结构和工作原理，了解窗口看门狗定时器寄存器类型实例和窗口看门狗定时器库函数类型实例的编程方法。了解实时时钟的结构及工作原理，掌握实时时钟寄存器类型和库函数类型实例编程方法；掌握通用定时器结构及工作原理，掌握通用定时器寄存器类型库函数类型编程实现方法。

重点：STM32F103微处理器的系统节拍定时器、看门狗定时器、实时时钟、通用定时器。

难点：系统节拍定时器、通用定时器。

（七）串口通信

掌握串口通信工作原理，以及STM32F103串口的结构和相关寄存器；掌握串口通信寄存器类型和库函数类型的编程实现方法。

重点：STM32F103串口的结构，串口通信工作原理及编程实现方法。

难点：STM32F103串口编程实现方法。

（八）存储器管理

了解STM32F103访问SRAM、EEPROM、Flash三种存储器芯片的访问方法，了解访问SRAM存储器寄存器类型和库函数类型编程实例及程序实现方法；掌握访问EEPROM存储器寄存器类型和库函数类型编程实例及程序实现方法；了解访问Flash存储器寄存器类型和库函数类型编程实例及程序实现方法。

重点：STM32F103访问SRAM、EEPROM、Flash三种存储器芯片的访问方法及编程实现。

难点：STM32F103访问SRAM、EEPROM、Flash三种存储器芯片的编程实现。

（九）LCD屏与温/湿度传感器

了解LCD屏显示原理，及各模块编程方法；了解温/湿度传感器的读写时序原理，掌握温/湿度传感器应用案例及在LCD上显示的编程实现方法，包括寄存器类型和库函数类型实现方法。

重点：LCD控制器操作，温/湿度传感器的读写时序原理。

难点：温/湿度传感器及LCD的应用案例。 

（十）μC/OS-Ⅱ系统与移植

了解μC/OS-Ⅱ系统在STM32F103上的移植方法和步骤，了解μC/OS-Ⅱ系统配置剪裁方法，了解μC/OS-Ⅱ系统在空闲任务、统计任务、定时器任务的作用。

重点：μC/OS-Ⅱ系统在STM32F103上的移植方法和步骤。

难点：μC/OS-Ⅱ系统在STM32F103上的移植方法和步骤。

（十一）μC/OS-Ⅱ任务管理

了解统计任务的用法，了解μC/OS-Ⅱ用户任务相关的系统函数；了解μC/OS-Ⅱ用户任务的创建方法；了解应用库函数方法创建多任务工程。

重点：μC/OS-Ⅱ用户任务的创建方法。

难点：应用库函数方法创建多任务工程。

（十二）信号量与互斥信号量

了解μC/OS-Ⅱ系统互斥信号量的工作原理；了解μC/OS-Ⅱ系统信号量的工作原理；了解信号量的应用程序设计方法。

重点：μC/OS-Ⅱ系统互斥信号量的工作原理。

难点：信号量的应用程序设计方法。

（十三）消息邮箱与消息队列

了解μC/OS-Ⅱ消息邮箱的工作原理；了解消息邮箱与队列的系统函数；了解消息邮箱与队列的应用方法。

重点：μC/OS-Ⅱ消息邮箱的工作原理。

难点：μC/OS-Ⅱ消息邮箱的工作原理。

四、课程学时分配

五、课程的实验要求与内容

注：项目性质：演示、验证、综合、设计、创新

项目要求：必做、选做 

    六、考核与成绩评定

（一）课程考核综合成绩构成：本课程总成绩=平时占总成绩20%+末考占总成绩60%+实验占总成绩20%。（总成绩构成环节供选择参考，总成绩实际构成按实际采纳的考核环节为准。）

（二）课程各个环节考核

1.理论部分考核成绩构成：作业10%+出勤10%+期末考试60%+实验占总成绩20%等有关环节（以实际采取的环节为准）

2.考核方式：[闭卷] 

3.考核标准与依据：每个教学环节需要有科学的评分标准和依据（出勤、作业、试卷、实验报告等实际采用的检验教学效果的各项材料）

4.课程考核与成绩评定档案。根据课程教学过程、考核记录等教学历史材料，建设完整课程教学档案。

制定人：丁电宽

审定人：李艾华

学院审核人：田俊龙

2020年6月