《嵌入式系統(tǒng)》課程教學(xué)大綱一、課程編碼、名稱和性質(zhì)課程編碼：課程名稱（中文）：嵌入式系統(tǒng)英文名稱（英文）：EmbeddedSystem課程性質(zhì)：專業(yè)課二、學(xué)時、學(xué)分總學(xué)時數(shù)：48，其中，講授學(xué)時：48，實踐（實驗）學(xué)時：0，學(xué)分：3三、適用專業(yè)及開設(shè)學(xué)期適用專業(yè)：電子信息工程、自動化、通信工程、電氣工程及其自動化開設(shè)學(xué)期：第6學(xué)期四、課程描述本課程是一門理論與實踐融合的課程。該課程系統(tǒng)地介紹了嵌入式系統(tǒng)的基本概念和組成以及嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的一般流程，針對具體的微控制器STM32詳細(xì)介紹五大外設(shè)模塊（通用輸入輸出、中斷、串口通信、定時器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器）的原理及應(yīng)用。該課程著重強(qiáng)調(diào)動手實踐采用項目案例結(jié)合時代熱點(diǎn)、學(xué)科前言進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)，以更有效的理解和掌握嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)的完整流程，使學(xué)生可以了解嵌入式系統(tǒng)技術(shù)基本概念、特點(diǎn)、分類，掌握嵌入式系統(tǒng)軟硬件設(shè)計的基本方法。五、教學(xué)目標(biāo)（1）能夠在理解嵌入式系統(tǒng)的基本概念、發(fā)展歷史的內(nèi)涵以及外延的基礎(chǔ)上，總結(jié)和預(yù)測嵌入式系統(tǒng)行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，培養(yǎng)學(xué)生分析和總結(jié)問題的能力；（2）能夠在理解嵌入式系統(tǒng)組成原理的基礎(chǔ)上，掌握嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)的一般流程；（3）理解和掌握ARM體系結(jié)構(gòu)及STM32微控制器內(nèi)核架構(gòu)；（4）能夠熟練使用嵌入式主流的開發(fā)工具，掌握工程的代碼編輯、程序編譯、仿真和調(diào)試等能力。（5）理解和掌握嵌入式微控制器STM32的硬件外設(shè)資源（GPIO、EXTI、USART、TIM、ADC等）及嵌入式操作系統(tǒng)，能夠基于STM32的外設(shè)模塊進(jìn)行外設(shè)的應(yīng)用與實踐；（6）通過項目案例，重點(diǎn)掌握嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)，能夠根據(jù)系統(tǒng)要求，進(jìn)行系統(tǒng)的芯片選型，采用合適的開發(fā)工具，針對實際項目需求，進(jìn)行系統(tǒng)方案的總體設(shè)計、硬件設(shè)計以及軟件設(shè)計，并在設(shè)計過程中體現(xiàn)分析問題、項目設(shè)計與實施、團(tuán)隊協(xié)作、項目管理等能力。六、教學(xué)范式本課程主要通過講授、翻轉(zhuǎn)課堂、項目案例式以及項目協(xié)作開發(fā)等教學(xué)方法進(jìn)行課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)，通過翻轉(zhuǎn)課堂使學(xué)生主動了解和掌握嵌入式系統(tǒng)的基本概念、基本原理，培養(yǎng)學(xué)生充分利用互聯(lián)網(wǎng)的資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)；針對嵌入式微控制器的外設(shè)資源通過項目案例式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)的分析與設(shè)計能力；通過項目協(xié)作開發(fā)方式，注重培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)的總體設(shè)計能力、項目實施能力、團(tuán)隊協(xié)作能力、項目管理能力等。七、本課程與其它課程的關(guān)系先修課程：《電路分析》、《C語言程序與設(shè)計》、《數(shù)字電子技術(shù)》、《模擬電子技術(shù)》、《微機(jī)原理》八、主要內(nèi)容及學(xué)時分配本課程總學(xué)時數(shù)為48學(xué)時，其中，講授學(xué)時：48，實踐（實驗）學(xué)時：0。理論講授主要分為嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識、嵌入式微控制器以及嵌入式項目案例三大模塊。其中嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識模塊主要講授嵌入式系統(tǒng)概述，講授學(xué)時為3個學(xué)時；ARMCortex-M內(nèi)核及STM32微控制器，講授學(xué)時為3個學(xué)時，嵌入式微控制器模塊主要講授嵌入式微控制器STM32外設(shè)的工作原理、應(yīng)用以及嵌入式操作系統(tǒng)等，其中GPIO模塊講授6個學(xué)時，EXTI模塊講授6個學(xué)時，USART模塊講授6個學(xué)時，TIM模塊講授6個學(xué)時，DMA模塊講授3個學(xué)時，ADC模塊講授6個學(xué)時，嵌入式操作系統(tǒng)講授6個學(xué)時，嵌入式項目案例依托具體的工程案例簡單介紹嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的完整流程，講授學(xué)時為3個學(xué)時。本部分內(nèi)容示例：（一）嵌入式系統(tǒng)概述（3學(xué)時）1.教學(xué)內(nèi)容（1）嵌入式系統(tǒng)的概念、定義、分類（理解，核心）。（2）嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域（如：工業(yè)控制、可穿戴設(shè)備、無人機(jī)等）（了解，推薦）（3）嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷史、趨勢，理解嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)的一般流程。（理解，核心）2.教學(xué)范式通過講授、翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)方式對嵌入式的基本概念、特點(diǎn)、應(yīng)用領(lǐng)域以及發(fā)展趨勢等課程內(nèi)容開展教學(xué)。3.本部分教學(xué)內(nèi)容對培養(yǎng)規(guī)格要求的支撐本部分教學(xué)內(nèi)容使學(xué)生能夠理解嵌入式系統(tǒng)的基本概念、發(fā)展歷史的內(nèi)涵以及外延，理解嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)的一般流程。支撐課程教學(xué)目標(biāo)1，支撐專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)1，支撐畢業(yè)要求2和3。（二）ARMCortex-M內(nèi)核及STM32微控制器（3學(xué)時）1.教學(xué)內(nèi)容（1）ARM體系結(jié)構(gòu)概述（了解，推薦）。（2）ARMCortex-M內(nèi)核架構(gòu)（指令集、寄存器組等）（理解，核心）。（3）STM32概述（芯片選型、開發(fā)模式、芯片手冊等）（了解，推薦）。（4）STM32微控制器內(nèi)核架構(gòu)（寄存器組、總線結(jié)構(gòu)、存儲結(jié)構(gòu)、中斷系統(tǒng)等）（理解，核心）。2.教學(xué)范式通過講授、翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)方式對ARM體系結(jié)構(gòu)、ARMCortex-M內(nèi)核架構(gòu)、STM32概述、以及STM32微控制器內(nèi)核結(jié)構(gòu)等課程內(nèi)容開展教學(xué)。3.本部分教學(xué)內(nèi)容對培養(yǎng)規(guī)格要求的支撐本部分教學(xué)內(nèi)容使學(xué)生重點(diǎn)理解和掌握ARM體系結(jié)構(gòu)。支撐課程教學(xué)目標(biāo)3，支撐專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)2，支撐畢業(yè)要求1。（三）通用輸入輸出GPIO（6學(xué)時）1.教學(xué)內(nèi)容（1）GPIO的基本概念（了解，推薦）。（2）STM32F103系列MCU的GPIO內(nèi)部結(jié)構(gòu)、輸出模式、輸入模式（理解，核心）。（3）STM32的GPIO模塊HAL庫接口函數(shù)（理解，核心）。（4）基于HAL庫進(jìn)行GPIO的應(yīng)用與實踐（運(yùn)用，核心）。2.教學(xué)范式通過講授、翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)方式對GPIO的概念、STM32F103微控制器的GPIO內(nèi)部架構(gòu)、輸入輸出模式、HAL庫GPIO接口函數(shù)等內(nèi)容開展教學(xué)。3.本部分教學(xué)內(nèi)容對培養(yǎng)規(guī)格要求的支撐本部分教學(xué)內(nèi)容使學(xué)生重點(diǎn)理解和掌握嵌入式微控制器STM32的GPIO模塊，并能夠基于庫函數(shù)進(jìn)行GPIO模塊的應(yīng)用與實踐。支撐課程教學(xué)目標(biāo)4和5，支撐專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)2，支撐畢業(yè)要求1、5和3。（四）中斷EXTI（6學(xué)時）1.教學(xué)內(nèi)容（1）中斷的概念及中斷處理過程（了解，推薦）。（2）STM32微控制器的外部中斷的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理（理解，核心）。（3）STM32的EXTI模塊HAL庫接口函數(shù)（理解，核心）。（4）基于HAL庫進(jìn)行EXTI的應(yīng)用與實踐（運(yùn)用，核心）。2.教學(xué)范式通過講授、翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)方式對外部中斷的概念、STM32F103微控制器的EXTI內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理、HAL庫EXTI接口函數(shù)等內(nèi)容開展教學(xué)。3.本部分教學(xué)內(nèi)容對培養(yǎng)規(guī)格要求的支撐本部分教學(xué)內(nèi)容使學(xué)生重點(diǎn)理解和掌握嵌入式微控制器STM32的EXTI模塊，并能夠基于庫函數(shù)進(jìn)行EXTI模塊的應(yīng)用與實踐。支撐課程教學(xué)目標(biāo)4和5，支撐專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)2，支撐畢業(yè)要求1、5和3。（五）串口通信（6學(xué)時）1.教學(xué)內(nèi)容（1）通信的基本概念（了解，推薦）。（2）異步串行通信的數(shù)據(jù)幀格式、波特率（理解，核心）。（3）STM32的UART模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理（4）STM32的UART模塊HAL庫接口函數(shù)（理解，核心）。（5）基于HAL庫進(jìn)行UART的應(yīng)用與實踐（運(yùn)用，核心）。2.教學(xué)范式通過講授、翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)方式對外部中斷的概念、STM32F103微控制器的UART內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理、HAL庫UART接口函數(shù)等內(nèi)容開展教學(xué)。3.本部分教學(xué)內(nèi)容對培養(yǎng)規(guī)格要求的支撐本部分教學(xué)內(nèi)容使學(xué)生重點(diǎn)理解和掌握嵌入式微控制器STM32的UART模塊，并能夠基于庫函數(shù)進(jìn)行UART模塊的應(yīng)用與實踐。支撐課程教學(xué)目標(biāo)4和5，支撐專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)2，支撐畢業(yè)要求1、5和3。（六）DMA（3學(xué)時）1.教學(xué)內(nèi)容（1）DMA的基本概念（了解，推薦）。（2）STM32的DMA結(jié)構(gòu)及工作原理（理解，核心）。（3）STM32的DMA模塊HAL庫接口函數(shù)（理解，核心）。（4）基于HAL庫進(jìn)行DMA的應(yīng)用與實踐（運(yùn)用，核心）。2.教學(xué)范式通過講授、翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)方式對外部中斷的概念、STM32F103微控制器的DMA內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理、HAL庫DMA接口函數(shù)等內(nèi)容開展教學(xué)。3.本部分教學(xué)內(nèi)容對培養(yǎng)規(guī)格要求的支撐本部分教學(xué)內(nèi)容使學(xué)生重點(diǎn)理解和掌握嵌入式微控制器STM32的DMA模塊，并能夠基于庫函數(shù)進(jìn)行DMA的應(yīng)用與實踐。支撐課程教學(xué)目標(biāo)4和5，支撐專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)2，支撐畢業(yè)要求1、5和3。（七）定時器（6學(xué)時）1.教學(xué)內(nèi)容（1）定時器的基本概念、定時與計數(shù)的區(qū)別（了解，推薦）。（2）STM32定時器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作（理解，核心）。（3）通用定時器的定時/計數(shù)、輸入捕獲、輸出比較、PWM等功能（理解，核心）。（4）SysTick定時器（理解，核心）。（5）STM32的定時器模塊HAL庫接口函數(shù)（理解，核心）。（6）基于HAL庫進(jìn)行定時器的應(yīng)用與實踐（運(yùn)用，核心）。2.教學(xué)范式通過講授、翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)方式對定時器的概念、STM32F103微控制器的通用定時器內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理、定時/計數(shù)功能、輸入捕獲功能、輸出比較功能、PWM功能、HAL庫定時器接口函數(shù)等內(nèi)容開展教學(xué)。3.本部分教學(xué)內(nèi)容對培養(yǎng)規(guī)格要求的支撐本部分教學(xué)內(nèi)容使學(xué)生重點(diǎn)理解和掌握嵌入式微控制器STM32的定時器模塊，并能夠基于庫函數(shù)進(jìn)行定時器的應(yīng)用與實踐。支撐課程教學(xué)目標(biāo)4和5，支撐專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)2，支撐畢業(yè)要求1、5和3。（八）ADC（6學(xué)時）1.教學(xué)內(nèi)容（1）ADC基本概念、轉(zhuǎn)換過程（了解，推薦）。（2）STM32的ADC結(jié)構(gòu)及工作原理（理解，核心）。（3）STM32的ADC模塊HAL庫接口函數(shù)（理解，核心）。（4）基于HAL庫進(jìn)行ADC的應(yīng)用與實踐（運(yùn)用，核心）。2.教學(xué)范式通過講授、翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)方式對外部中斷的概念、STM32F103微控制器的ADC內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理、HAL庫ADC接口函數(shù)等內(nèi)容開展教學(xué)。3.本部分教學(xué)內(nèi)容對培養(yǎng)規(guī)格要求的支撐本部分教學(xué)內(nèi)容使學(xué)生重點(diǎn)理解和掌握嵌入式微控制器STM32的ADC模塊，并能夠基于庫函數(shù)進(jìn)行ADC的應(yīng)用與實踐。支撐課程教學(xué)目標(biāo)4和5，支撐專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)2，支撐畢業(yè)要求1、5和3。（九）嵌入式操作系統(tǒng)（6學(xué)時）1.教學(xué)內(nèi)容（1）嵌入式操作系統(tǒng)的概念和功能（了解，推薦）。（2）嵌入式操作系統(tǒng)uC/OS-III的工作原理（理解，核心）。（3）uC/OS-III的任務(wù)、任務(wù)優(yōu)先級、時鐘與中斷（理解，核心）。（4）uC/OS-III的多任務(wù)應(yīng)用（運(yùn)用，核心）。2.教學(xué)范式通過講授、翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)方式對嵌入式操作系統(tǒng)的概念、uC/OS-III工作原理、多任務(wù)的應(yīng)用等內(nèi)容開展教學(xué)。3.本部分教學(xué)內(nèi)容對培養(yǎng)規(guī)格要求的支撐本部分教學(xué)內(nèi)容使學(xué)生重點(diǎn)理解和掌握嵌入式操作系統(tǒng)的概念、uC/OS-III工作原理及多任務(wù)應(yīng)用實踐。支撐課程教學(xué)目標(biāo)4和5，支撐專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)2，支撐畢業(yè)要求1、5和3。（十）嵌入式系統(tǒng)綜合設(shè)計實例（3學(xué)時）1.教學(xué)內(nèi)容（1）嵌入式開發(fā)的一般流程（了解，推薦）。（2）基于具體的開發(fā)項目進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)的綜合開發(fā)實踐（運(yùn)用，核心）。2.教學(xué)范式通過講授、翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)方式基于具體的項目案例對嵌入式開發(fā)的一般流程等課程內(nèi)容開展教學(xué)。3.本部分教學(xué)內(nèi)容對培養(yǎng)規(guī)格要求的支撐本部分教學(xué)內(nèi)容使學(xué)生重點(diǎn)理解和掌握嵌入式開發(fā)的一般流程、嵌入式主流的開發(fā)工具使用、項目程序編譯及調(diào)試等。支撐課程教學(xué)目標(biāo)6，支撐專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)2和3，支撐畢業(yè)要求3、9和10。九、教材、參考書及在線學(xué)習(xí)網(wǎng)站（一）推薦教材劉黎明,王建波,趙綱領(lǐng).嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)與實踐[M].北京:電子工業(yè)出版社,2020（二）參考書目1.劉火良，楊森.STM32庫開發(fā)實戰(zhàn)指南[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013。2.JosephYiu著，宋巖譯.ARMCortex-M3權(quán)威指南[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009.（三）在線學(xué)習(xí)網(wǎng)站1./2./course/UESTC-12074298023./course/SUDA-1001754273十、考核方式與成績評定（一）考核方式及成績評定課程總評成績分成平時成績和期末成績，期末成績占50%，平時成績占50%。平時成績包括平時作業(yè)和項目實踐，其中平時作業(yè)占20%，包括考勤、平時作業(yè)，項目實踐占30%。考核評價的標(biāo)準(zhǔn)從目前的知識考核，向能力考核轉(zhuǎn)變，嵌入式總評成績中的項目實踐內(nèi)容評價采用項目化的考核方式，其考核評價標(biāo)準(zhǔn)如下表所示。所占比重(%)優(yōu)秀（100＞x≥90）良好（90＞x≥80）中等（80＞x≥70）及格（70＞x≥60）不及格（x＜60）基本知識點(diǎn)的理解與掌握30熟練掌握了本課程的基本知識點(diǎn)，能夠達(dá)到學(xué)以致用的水平基本掌握了本課程的基本知識點(diǎn)，但存在某些盲點(diǎn)基本掌握了本課程的核心知識點(diǎn)，對核心知識點(diǎn)能夠簡單應(yīng)用基本了解本課程的核心知識點(diǎn)，在指導(dǎo)下能夠應(yīng)用本課程知識點(diǎn)不了解本課程的知識點(diǎn)，不知如何應(yīng)用項目代碼的運(yùn)行結(jié)果正確與否30項目運(yùn)行結(jié)果與要求一致，沒有錯誤，甚至比要求更加完美項目運(yùn)行結(jié)果與要求基本一致，但存在小錯誤項目運(yùn)行結(jié)果與要求基本一致，存在較多小錯誤項目運(yùn)行結(jié)果與要求有出入，但是明白出錯誤的原因項目運(yùn)行結(jié)果與要求不一致，存在較大差別，錯誤比較多項目代碼的完整性與原創(chuàng)性20項目代碼完整、考慮全面、基本都是原創(chuàng)性代碼項目代碼比較完整、考慮比較全面、具有一定的原創(chuàng)性代碼項目代碼比較完整，但是存在明顯代碼粘貼痕跡，基本沒有原創(chuàng)性代碼項目代碼存在不完整性,較多代碼有粘貼痕跡，無原創(chuàng)性代碼項目代碼不完整，存在明