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100246 嵌入式系统实验大纲
发布时间：2020-11-02        浏览次数：241

英文课程名称：Embedded Systems    课程编号：100246

授课语言： 中文                             学分： 4

总学时：68实验学时： 34

大纲执笔人： 张伟大纲审核人：刘成菊


  1. 课程定位和基本要求

1．课程定位：

本大纲规范了自动化专业《嵌入式系统》课程的配套实验。通过课堂教学和实验教学，使学生理解嵌入式系统的基本概念与基本原理，掌握嵌入式系统软硬件设计、开发、调试的基本流程与方法，初步掌握基于ARM Cortex内核微控制器的嵌入式开发技能，以及分析与解决常规嵌入式系统问题的能力。

2．课程性质：

本课属于专业必修课

3．课程面向专业：

自动化专业。

4．实验基本要求：

  1. 掌握常见的嵌入式系统开发工具及其操作流程，能够基于CortexM系列内核和STM32系列微控制器芯片进行开发；

  2. 掌握常见的嵌入式系统调试方法与技巧；

  3. 掌握常见嵌入式系统模块的使用；

  4. 能够综合集成多个嵌入式系统模块实现一个完整的小型嵌入式系统；

  5. 掌握典型嵌入式实时操作系统的使用；

  6. 能够在上位机上开发小型的程序，与嵌入式系统下位机实现双向通信；

  7. 能够进行系统设计，撰写规范的文档。

  8. 初步掌握印制电路板设计流程并能完成简单的PCB制作*

  9. 初步掌握焊接工艺，并能够用于嵌入式系统的集成*；

注：*为备选项。

5．实验基本内容：

  1. 基础实验部分：要求熟悉嵌入式系统的基本开发流程，掌握常用典型CPU外围模块的使用方法；

  2. 综合实验部分：要求完成一个集成输入、处理、通信、输出环节的小型嵌入式系统，并按照规范撰写报告。



二、“立德树人”教育内涵

在课程学习过程中，使学生树立正确合理使用技术服务人类社会和国家的价值观；培养学生理论联系实际知行统一的、务实地学习习惯；培养学生条理清晰，符合工程规范的严谨的工作作风。


三、学时分配

总学时

理论课学时

实验学时

习题学时

现场实践学时

上机学时

考核学时

68

34

30

0

0

0

4


四、实验项目和主要仪器设备与器材配置

序号

实验项目

实验类别

每

组

人

数

实验学时

主要仪器设备

设备复套数

主要消耗材料

所在实验室

演示

验证

综合

设计

其他

1

GPIO的使用：LED的闪烁控制实验。要求熟悉开发工具与开发环境，能够应用STM32F10x固件库和Keil开发工具进行开发和调试。


√




2

2

STM32F开发板

25

连接线，焊接材料和电子元件

实验中心

2

GPIO的使用：LED跑马灯实验以及位带操作实验


√




2

2

STM32F开发板

25

连接线，焊接材料和电子元件

实验中心

3

GPIO的使用：按键的响应以及消抖动处理


√




2

2

STM32F开发板

25

连接线，焊接材料和电子元件

实验中心

4

定时器的使用。

要求在硬件Timer的控制下，实现LED的周期性闪烁（查询模式）


√




2

2

STM32F开发板

25

连接线，焊接材料和电子元件

实验中心

5

中断控制实验。

要求将按键实验或定时器实验的代码从查询模式改造为采用中断的版本。并理解微处理器的工作模式。



√



2

2

STM32F开发板

25

连接线，焊接材料和电子元件

实验中心

6

SPI通信实验*


√




2

0

STM32F开发板

25

连接线，焊接材料和电子元件

实验中心

7

串口通信实验。要求能够与上位机通信。


√




2

2

STM32F开发板

25

连接线，焊接材料和电子元件

实验中心

8

I2C模块通信实验*


√




2

0

STM32F开发板

25

连接线，焊接材料和电子元件

实验中心

9

DMA实验


√




2

2

STM32F开发板

25

连接线，焊接材料和电子元件

实验中心

10

ADC/DAC实验


√




2

2

STM32F开发板

25

连接线，焊接材料和电子元件

实验中心

11

无线通信模块实验（WiFi）



√



2

0





11

电源管理。要求能够让芯片进入低功耗模式并唤醒。


√




2

2

STM32F开发板

25

连接线，焊接材料和电子元件

实验中心

12

嵌入式操作系统实验



√



2

2

STM32F开发板

25

连接线，焊接材料和电子元件

实验中心

13

综合设计：智能小车的设计与开发。包括方向控制、速度控制、环境感知、多车协作*等。



√

√


4

10

STM32F开发板

25

连接线，焊接材料和电子元件

实验中心

14

考核





√


4

STM32F开发板

25

连接线，焊接材料和电子元件

实验中心

表中带*的实验项目为根据课时选择性进行，也可以采样布置作业方式要求通过自学实现。


五、实验预习和实验报告的要求、考核方式

实验报告是实验环节的重要书面报告（以下*号部分重点考核），其内容必须包括以下内容：1）实验名称；2）实验目的；3）实验仪器设备；4）实验内容*（包括实验预习题） 5）实验结果分析和问题讨论。

实验部分采用过程考核和期末竞评方式，基础实验部分（实验1-12）和综合设计部分（实验13）各占50%。


六、教材、实验指导书与主要参考书

教材名称

作者

出版社

版次

ISBN

教材性质

嵌入式系统及其应用——基于Cortex M3内核和STM32F103微控制器的系统设计与开发

陈启军，余有灵，张伟，潘登，周伟

同济大学出版社

第2版

7560861369, 9787560861364

十二五普通高等学校规划教材

嵌入式系统实验指导书

潘登等

无

第1版

无

自编



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