嵌入式系统原理与实践教学大纲

嵌入式系统原理与实践教学大纲

嵌入式系统是智能硬件、物联网系统的基础。本课程介绍嵌入式系统的基本概念，重点讲述嵌入式微控制器和常用外设接口的编程结构和使用方法，以及嵌入式OS、软件设计等知识，结合物联网应用，形成完整的系统知识体系。课程注重理论与实践融合，用TI MSP432口袋板设计实验，学生可自行完成所有课程实验。 课程概述

本课程是计算机科学与技术、电子工程及通信专业的基础课，它是由微机通信与接口课程演进而来。通过本课程的学习，学生能够掌握嵌入式系统的基本概念；掌握系统的硬、软件开发方法，为培养学生具有嵌入式系统的开发应用能力打下一定的基础。

本课程是一门实践性很强的课程，特别注重学生动手能力的培养。嵌入式技术发展迅速，每3-5年主芯片就会更新换代，而当前主流芯片的结构又过于复杂，不利于本科生学习理解。本课程从相关模块的最基本的、共性的工作原理入手，再逐步引入当前主流芯片的系统结构及应用方法，深入浅出，使得本课程更加适合于本科生学习。

本课程在介绍现代嵌入式系统基本结构的基础上，重点讲解嵌入式微控制器、指令系统、开发工具、外设接口原理、外设编程结构及软件设计方法，包括MCU、GPIO、模拟、数字接口与外设、通信接口、电源、嵌入式软件设计方法与优化等，以及低功耗设计技术、基本闭环控制、嵌入式操作系统和嵌入式网络协议栈等基本知识。

授课目标

通过本门课程的学习，学生需要了解嵌入式系统的基本概念，掌握系统的硬、软件开发方法，并初步具备工程思想。在后继的学习中，能够将嵌入式系统设计与其他学科知识相结合，做到活学活用。

课程大纲

01

第一章 嵌入式系统与微控制器概述 课时

嵌入式系统概述 1.1.1-1.1.4 嵌入式系统调试方法 1.1.5-1.1.6

嵌入式处理器 1.2 第一章作业 第一章测试 02

第二章 ARM Cortex-M处理器 课时

ARM 处理器架构 2.1-2.2

Cortex-M 处理器内核及功能介绍 / ARM Cortex-M4 编程模型(1) 2.3-2.4.1 ARM Cortex-M4 编程模型(2)(3) 2.4.2-2.4.3 第二章作业 第二章测试 03

第三章 ARM指令系统 课时

指令格式与条件码 3.1-3,2 ARM指令的寻址方式 3.3

ARM V7架构指令集(1)(2) 3.4.1-3.4.2 ARM V7架构指令集(3) 3.4.3-3.4.5 ARM V7架构指令集(4) 3.4.6-3.4.7 第三章作业 第三章 测试 04

第四章 系统控制 课时

功能组件-复位控制 4.1.1

功能组件-时钟控制 4.1.2-4.1.4 功能组件-DMA 4.1.5 操作实例 4.3 第四章作业 第四章测试 05

第五章 存储器 课时

存储器分类 5.1.1 ROM存储器 5.1.2 存储器控制器 5.1.5

微控制器存储器系统 5.2 变量地址观察例程 5.3 第五章作业 第五章 测试 06

第六章 基本外设 课时

通用输入/输出端口（GPIO） 6.1

通用定时器/计数器 6.2 脉冲宽度调制（PWM）6.3 看门狗定时器（WDT）6.4 第六章作业 第六章 测试 07

第七章 模拟外设 课时

模数转换器（ADC） 7.1.1 比较器 (AC) 7.2

数模转换器（DAC）7.3 第七章 测试 第七章作业 08

第八章 通信外设 课时

嵌入式系统的I-O模块 8.1 SPI接口 8.3 I2C接口 8.4 CAN总线 8.5 第八章作业 第八章 测试 09

第九章 嵌入式软件设计 课时

嵌入式系统软件组成 9.1 嵌入式C语言基础 9.3 第九章作业 第九章 测试 10

第十章 嵌入式操作系统 课时

常用的嵌入式操作系统 10.1 FreeRTOS 10.4 第十章作业 第十章 测试 11

第十一 章 嵌入式系统与物联网 课时

物联网概述 11.1 终端技术 11.3 第十一章作业 12

第十二 章 低功耗与电磁兼容