《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計》課程教學(xué)大綱課程代碼：課程名稱：嵌入式系統(tǒng)設(shè)計/EmbeddedSystemDesign開課學(xué)期：6學(xué)分/學(xué)時：2/32（理論學(xué)時：24，實(shí)驗(yàn)學(xué)時：8）適用專業(yè)：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化、機(jī)器人工程、機(jī)電一體化技術(shù)、測控技術(shù)與儀器、電子信息工程、通信工程、電氣工程及其自動化、物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)先修課程：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)原理等開課單位：課程性質(zhì)：一、課程概述本課程是一門理論與實(shí)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(shí)踐結(jié)合時代熱點(diǎn)、學(xué)科前沿進(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。二、課程支撐的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)、課程目標(biāo)和關(guān)聯(lián)矩陣（一）課程支撐的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)1.3：掌握從事嵌入式系統(tǒng)設(shè)計工作所需的分析、設(shè)計等專業(yè)知識，能用于解決復(fù)雜嵌入式系統(tǒng)的工程問題。3.2：能夠考慮在社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等制約條件下，針對復(fù)雜及工程問題，提出合理的設(shè)計解決方案。7.2：樹立可持續(xù)發(fā)展的理念，正確評估復(fù)雜嵌入式系統(tǒng)工程問題的工程實(shí)踐對環(huán)境和社會可持續(xù)發(fā)展的影響。12.2：掌握良好的學(xué)習(xí)方法，對終身學(xué)習(xí)有正確的認(rèn)識，具有不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)發(fā)展的能力。（二）課程目標(biāo)目標(biāo)1：理解嵌入式系統(tǒng)的基本概念、基本原理、行業(yè)發(fā)展歷史，掌握嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)的一般流程。目標(biāo)2：熟悉嵌入式主流的開發(fā)工具，初步掌握工程的代碼編輯、程序編譯、仿真和調(diào)試。目標(biāo)3：具備一定的分析和解決嵌入式系統(tǒng)問題的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，了解嵌入式系統(tǒng)行業(yè)的特點(diǎn)、項(xiàng)目設(shè)計與實(shí)施、項(xiàng)目管理等。（三）課程目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)矩陣課程目標(biāo)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)1.33.27.212.2課程目標(biāo)1√√√√課程目標(biāo)2√√√課程目標(biāo)3√三、課程內(nèi)容、要求、重點(diǎn)、難點(diǎn)1．概述（2學(xué)時）嵌入式系統(tǒng)的概念、定義、分類；嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域；嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)的一般流程。重點(diǎn)：嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)的一般流程。難點(diǎn)：嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)的一般流程。2．ARMCortex-M內(nèi)核及STM32微控制器（2學(xué)時）ARM體系結(jié)構(gòu)概述；ARMCortex-M內(nèi)核架構(gòu)；STM32微控制器概述；STM32微控制器內(nèi)核架構(gòu)。重點(diǎn)：ARMCortex-M內(nèi)核架構(gòu)，STM32微控制器內(nèi)核架構(gòu)。難點(diǎn)：STM32微控制器內(nèi)核架構(gòu)。3．通用輸入輸出GPIO（4學(xué)時）GPIO的基本概念；STM32F103系列MCU的GPIO內(nèi)部結(jié)構(gòu)、輸出模式、輸入模式；STM32的GPIO模塊HAL庫接口函數(shù)。重點(diǎn)：STM32F103系列MCU的GPIO內(nèi)部結(jié)構(gòu)，GPIO的工作模式，HAL庫接口函數(shù)。難點(diǎn)：STM32F103系列MCU的GPIO內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作模式。4．外部中斷EXTI（4學(xué)時）中斷的概念及中斷處理過程；STM32微控制器的外部中斷的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理；STM32的EXTI模塊HAL庫接口函數(shù)。重點(diǎn)：中斷處理過程，HAL庫接口函數(shù)。難點(diǎn)：EXTI內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理。5．USART（4學(xué)時）通信的基本概念；異步串行通信的數(shù)據(jù)幀格式、波特率；STM32的UART模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理；STM32的UART模塊HAL庫接口函數(shù)。重點(diǎn)：異步串行通信的數(shù)據(jù)幀格式、波特率，STM32的UART模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理。難點(diǎn)：STM32的UART模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理。6．定時器（4學(xué)時）定時器的基本概念、定時與計數(shù)的區(qū)別；STM32定時器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理；STM32的定時器模塊HAL庫接口函數(shù)。重點(diǎn)：STM32定時器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理，定時器模塊HAL庫接口函數(shù)。難點(diǎn)：STM32定時器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理。7．ADC（4學(xué)時）ADC基本概念、轉(zhuǎn)換過程；STM32的ADC結(jié)構(gòu)及工作原理；STM32的ADC模塊HAL庫接口函數(shù)。重點(diǎn)：STM32的ADC結(jié)構(gòu)及工作原理，HAL庫接口函數(shù)。難點(diǎn)：STM32的ADC結(jié)構(gòu)及工作原理。四、教學(xué)方法設(shè)計針對應(yīng)用型本科教育人才培養(yǎng)方案，結(jié)合嵌入式系統(tǒng)設(shè)計課程本身具有實(shí)踐性強(qiáng)、部分理論抽象等的特點(diǎn)，本課程主要以課堂講授形式貫穿于課程各章節(jié)的教學(xué)之中。教學(xué)中，參照部分嵌入式系統(tǒng)設(shè)計典型案例和實(shí)驗(yàn)，采用圖形化的編程方法結(jié)合配有操作步驟等信息的多媒體課件，形象、生動、真實(shí)、具體的表述嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的相關(guān)知識。學(xué)生完成平時作業(yè)和實(shí)驗(yàn)報告，以加深和鞏固所學(xué)知識。課堂教學(xué)中充分采用啟發(fā)式、舉例式、提問互動式教學(xué)方法；課堂討論采用獨(dú)立思考和同組同學(xué)合作研究等多種開放、互動的教學(xué)形式。在此基礎(chǔ)上通過實(shí)驗(yàn)親手操作和演練所學(xué)主要內(nèi)容，完成平時作業(yè)和實(shí)驗(yàn)報告，加深理解和鞏固提高課堂上所學(xué)的知識。五、學(xué)時分配序號內(nèi)容學(xué)時數(shù)理論實(shí)踐小計1概述222ARMCortex-M內(nèi)核及STM32微控制器223GPIO4264EXTI4265USART4266定時器4267ADC4合計24832六、課程考核（一）考核內(nèi)容、方式及成績評定本課程成績由平時成績、期末報告組合而成，采用百分計分制。各部分所占比例如下：平時成績占50%，主要考查各章知識點(diǎn)的理解程度，學(xué)習(xí)態(tài)度，自主學(xué)習(xí)能力，利用現(xiàn)代工具獲取所需信息和綜合整理能力，課堂討論時的溝通和表達(dá)能力。平時作業(yè)完成質(zhì)量。期末報告占50%，主要考察學(xué)生分析研究和報告撰寫。（二）課程目標(biāo)達(dá)成度成績分配課程目標(biāo)考核與評價方式及成績比例（%）滿分得分平時成績50%報告成績50%期末報告成績考試成績60%課程目標(biāo)150205014課程目標(biāo)230405051課程目標(biāo)3204035合計100100100100（三）畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)達(dá)成度支撐畢業(yè)要求的指標(biāo)點(diǎn)考核與評價方式及成績比例（%）滿分得分平時成績50%報告成績50%期末考試60%1.33060393.22020187.23020202112.2406022合計100100100100七、教材及參考資料建議教材劉黎明,王建波,