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文本内容:
《嵌入式微处理器结构与应用》教学大纲
一、课程基本信息嵌入式微处理器结构与应用课程名称Architecture and Application of Embedded Microprocessor课程编码CST421121030开课院部计算机科学与技术学院课程团队计算机组成原理教学团队学分
3.0课内学时56讲授32实验24上机0实践0课外学时56适用专业物联网工程授课语言中文先修课程计算机组成原理、单片机原理与技术《嵌入式微处理器结构与应用》是物联网工程专业和软件工程专业的一门专业选修课程本课程以目前32位嵌入式系统中使用最广泛的ARM微处理器为对象,讲授嵌入式微处理器的工作原理、结构特点及应用开发技术课程特点是原理多、涉及面广、实用性强,是一门计算机偏底层的应用类课程学习该课程后学生将具备基本的嵌入式系统硬件设计能力和系统分析能力,为进行各类嵌入式系统的底层设计及后续课程的学习打下坚实基础本课程的应用性和实践性很强,课程学习时应注意理论与实践相结合通过本课程的学习,学生应掌握ARM嵌入式处理器的组成、编程模型、存储器组织、指令系统、以及常见外围I/O模块的接口原理,掌握基于ARM微处理器的汇编语后及C语言编程原理和软件设计方法课程简介u ArchitectureandApplicationofEmbeddedMicroprocessor vis aspecialized electivecourse ofthe Internetof thingsengineering(限选)and softwareengineering.This coursebased onthe popularARM embeddedmicroprocessors isto introducethe structurefeature ofmicroprocessors,program models,memory,instruction systemand outsideI/O modules.This Courseis characterizedby moreconcept,involving awide range,strong practicability,which isa comprehensivetechnical applicationcourses.Knowledge forthis coursewill providethe studentsengaged inthe researchand developmentof embeddedsystem inthe futureand laya solidfoundation.Due tothe applianceand practicecharacter,the courseshould payattention tothe combinationof theoryand practice.Through learningof thiscourse,demands thestudents tomaster thebasic structure,working principleand commonconnection ofperipheral interfacecircuit andprogramming methodof embeddedMicroprocessor,master theMPU internalorganization,storage structureand I/O modules,master theARM assemblylanguage andC languageprogramming.负责人大纲执笔人审核人
二、课程目标毕业要求指标点序号代号课程目标OBE任务自选目标1理解并掌握嵌入式微处理的基础知识、ARM嵌入式处理器的组成、编程模型、存储器组织、指令1Ml系统、以及常见外围I/O模块的接口原理,能够利用上述知识,针对具体工程问题,设计与实现特定功能嵌是入式硬件电路及控制程序为毕业要求指标点
1.3的达成提供支持目标2熟悉基于ARM嵌入式微处理器的应用系统的开发过程及开发工具,能够根据实际问题,优选设计2M2方案,确定设计目标,完成嵌入式应用系统设计与实现,能够论证方案的有效性为毕业要求指标点
2.3是的达成提供支持目标3能够根据目标要求设计实验方案,构建实验软硬件系统,安全地开展实验并撰写实验报告,在实3M3验过程中培养学生严谨的工作态度和脚踏实地的工作作风为毕业要求指标点
4.2的达成提供支持是
4.
24.2
三、课程内容支撑课程课内课外序号章节号标题课程内容/重难点教学方式课外环节目标学时学时第一章嵌入式系统1第一章本章重点难点嵌入式系统的定义、嵌入式微处理器分类//概述
1.1嵌入式系统的嵌入式系统的应用领域;两种经典定义;嵌入式系统的三要素
21.1Ml
0.5讲授
0.5资料查阅定义L2嵌入式系统的特
31.2嵌入式系统的硬件特点;软件特点Ml
0.5讲授
0.5资料查阅点嵌入式微处理器;微控制器;数字信号处理器;SOPC;同构与异构L3嵌入式微处理器
41.3多核;不同处理器的特点;国产嵌入式微处理器发展状况;讨论专M1,M
20.5讲授
0.5资料查阅的分类题自主可控嵌入式生态系统的重要性;L4嵌入式系统的发讲授、讨论
51.4嵌入式系统经历的4个发展阶段;8个发展趋势;Ml
0.
50.5作业展趋势6第二章第二章ARM技术本章重点难点ARM处理器的寄存器组织,CPU工作模式,////概述ARM920T存储系统,Cortex-M3内核结构
2.1ARM体系结构ARM公司简介;ARM技术特点;ARM体系结构发展;讨论专题华为讲授、讨论
72.1Ml11自学的技术特征及发展事件中ARM的角色与思考;
2.2ARM微处理器ARM7系列;ARM9系列;ARM11系列;Cortex系列等各系列的特点
82.2Ml1讲授1自学简介
2.3ARM微处理器
92.3ARM总体结构;处理器选型原则;Ml,M21讲授1作业结构及应用选型
2.4ARM920T内核
102.4ARM七种工作模式;工作模式切换方法;不同模式应用特点;2讲授2/工作模式
2.5ARM920T寄存
112.5不同模式下的可见寄存器;寄存器功能特点;Ml1讲授1资料查阅器组织及存储系统
2.6Cortex-M3内
122.6Cortex-M3结构特点;工作模式;存储管理;中断机制Ml3讲授3自学核结构第三章ARM的指令13第三章本章重点难点ARM指令的寻址方式;ARM指令集典型指令应用////系统
3.1ARM指令的数据
143.1处理指令寻址方式立即寻址;寄存器直接寻址;寄存器移位寻址;Ml1讲授1自学
3.2内存访问指令
153.2寄存器间接寻址;变址寻址;多寄存器寻址Ml1讲授1自学寻址方式
3.3ARM指令集的常
163.3传送类指令;运算量指令;L0AD/ST0RE类指令;专用指令;Ml,M21讲授1自学用指令第四章ARM程序设本章重点难点ARM汇编程序设计;汇编与C语三混合编程;STM3217第四章////计库函数开发方式;
4.1ARM Realview讲授、讨论
184.1ARM开发环境简介;MDK软件功能;项目文件管理;Ml,M311自学MDK集成开发环境
194.
24.2ARM汇编语言ARM汇编程序伪指令;汇编程序格式;STM32汇编编程;Ml,M
21.5讲授
1.5自学设计
4.3C语言与汇编语ARM启动代码简原理;嵌入式C语言基础;C语后与汇编语言混合编
204.3Ml1讲授1自学言混编程;
4.4STM32外设编
214.4GP1O原理;GP1O汇编编程;GP1O C语言编程设计;Ml
1.5讲授
1.5自学程实例
4.5CMS IS架构与
224.5CMSIS概述;CMSIS编程方法;编程实例Ml,M21讲授1自学STM32标准外设库第五章STM32的主23第五章本章重点难点时钟系统结构;外部中断原理及编程;////要模块原理及编程
245.
15.1时钟系统时钟系统概述;时钟初始化;时钟相关库函数;Ml1讲授1自学
255.
25.2外部中断ARM中断机制;STM32外部中断管理;外部中断编程实例;Ml,M22讲授2作业第六早ARM应用系26弟八早本章重点难点ARM最小系统;STM32最小系统设计;////统硬件设计电源设计;复位电路;时钟电路;串口电路;调试接口;存储器电
276.
16.1最小系统设计Ml2讲授2自学路;
6.2STM32最小系
286.2ST.M32最小系统构成;STM32最小系统电路设计及注意事项;Ml,M31讲授1自学统设计第七章STM32串口29第七章本章重点难点STM32串口原理;串口编程设计;/////通信
307.
17.1概述STM32串口原理;串口相关参数;Ml1讲授1自学
7.2串口通信原理及
317.2串口编程库函数简介;串口编程实例;串口中断编程;Ml,M22讲授2作业编程第八章STM32定时32第八章本章重点难点STM32定时器原理;定时器编程设计;/////器
338.
18.1概述STM32定时器类型;不同类型定时器的区别;Ml1讲授1自学
348.
28.2定时器原理定时器编程流程;通用定时器编程实例;Ml2讲授2自学及编程实验1:ARM实验包含如卜基础实验模块WK开发环境入门;常用ARM汇编指令35实验1Cortex-M3基础实验Ml,M34实验4实验报告练习;汇编与c混合编程练习;实验实现的是控制ALIENTEK miniSTM32开发板上的两个LED实现实验2跑马灯实36实验2跑马灯的效果,该实验的主要掌握GPIO工作原理及控制STM32的104实验4实验报告验口输出3实验主要掌握如何使用STM32的10口作为输入功能实验利用板实验3按键输入37实验3载的3个按键来控制板载的两个LED的亮灭通过实验掌握STM324实验4实验报告实验的10口作为输入口的编程方法3实验主要掌握如何使用STM32的串口来发送和接收数据实验实现M1,M2,M38实验4实验4串口实验STM32通过串口和上位机的对话,STM32在收到上位机发过来的字符4实验4实验报告3串后,将接收数据返回给上位机实验主要掌握如何使用STM32的外部输入中断实验在掌握了STM32实验5外部中断M1,M2,M39实验5的10□基本的操作的基础上将STM32的10口作为外部中断输入,4实验4实验报告实验3并编程实现实验主要掌握如何使用STM32的通用定时器,STM32的定时器功能十分强大,有T1ME1和TIME8等高级定时器,也有TIME2〜TIME5等实验6定时器综40实验6通用定时器,还有TIME6和TIME7等基本定时器本实验将使用34实验4实验报告合实验T1M3的定时器中断来控制DS1的翻转,在主函数用DS0的翻转来提示程序正在运行
四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比
1.每章布置卜2道题目
2.成绩采用百分制,根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分1平时作业
3.考核学生对基础知识的掌握能力,学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力题型主要有编程、画电路图和设计10%题
1.本课程24个学时实验,共6次实验
2.成绩采用百分制,根据实验完成过程及实验报告情况评分2实验
3.考核学生对ARM微处理器硬件结构及编程应用能力,针对嵌入式应用系统中的具体问题,能够根据用户需求确定设计目20%标,从技术角度优选解决方案,正确安全开展实验并获得有效结论
1.安排・2次随堂测试,成绩采用百分制,多次测试以平均分作为最终成绩
2.随堂测试主要考核基础知识和理论知识的掌握程度,针对微处理器结构与应用,能够掌握基本概念、内核结构、工作模3随堂测试式、中断机制、设计方法等基础知识20%
3.测试题以填空题、简单题、问答题为主本课程要求基于利用Altium Designer、RealView MDK等现代仿真工具建立研究对象的模型,针对物联网具体问题,基于4大作业50%STNI2嵌入式处理器设计相应的软硬件应用系统,并进行答辩,提交大作业设计报告
五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级A-按时提交作业,对软硬件知识点理解无误B-按时提交作业,对上述知识点理解存在少量错误C-按时提交作1Ml平时作业20%业,对上述知识点理解存在一定量错误D-不按时提交作业,或对上述知识点理解存在大量错误2Ml随堂测试20%(见随堂测试评分标准)A-按时提交实验报告,电路图及程序设计正确,实验过程熟练,实验结论无误,实验报告规范B-按时提交实验报告,电路图及程序设计正确,实验过程基本熟练,实验结论无误,实验报告基本规范c-按时提交实验报告,电路3Ml实验30%图及程序设计有少量错误,实验过桂不太熟练,不能全部完成实验,实验报告不太规范D-发生安全事故,或不能按时提交实验报告,电路图及程序设计错误,实验过程不熟练,不能独立完成实验,实验报告不规范4Ml大作业30%(见大作业评分标准)5M2随堂测试10%(见随堂测试评分标准)A-按时提交实验报告,电路图及程序设计正确,实验过程熟练,实验结论无误,实验报告规范B-按时提交实验报6M2实验30%告,电路图及程序设计正确,实验过程基本熟练,实验结论无误,实验报告基本规范c-按时提交实验报告,电路图及程序设计有少量错误,实验过程不太熟练,不能全部完成实验,实验报告不太规范D-发生安全事故,或不能按时提交实验报告,电路图及程序设计错误,实验过程不熟练,不能独立完成实验,实验报告不规范7M2大作业60%(见大作业评分标准)A-按时提交实验报告,电路图及程序设计正确,实验过程熟练,实验结论无误,实验报告规范B-按时提交实验报告,电路图及程序设计正确,实验过程基本熟练,实验结论无误,实验报告基本规范C-按时提交实验报告,8M3实验60%电路图及程序设计有少量错误,实验过桂不太熟练,不能全部完成实验,实验报告不太规范D-发生安全事故,或不能按时提交实验报告,电路图及程序设计错误,实验过程不熟练,不能独立完成实验,实验报告不规范9M3大作业40%见大作业评分标准评分等级说明[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70-79,60-69,0-59];[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59];[A,B,C]=[90-100,75-89,60-74,0-59];[六M,、N]教=材[与80参-考10资0,料0-79]序号教学参考资料明细1图书1嵌入式微处理器原理与应用,严海蓉,清华大学出版社,
2014.
09.(*主教材)2图书|ARM嵌入式体系结构与接口技术,刘洪涛,人民邮电出版社,
2009.
07.
七、实验项目信息序号项目名称实验室名称门牌号组人数学时实验类别要求实验类型上机1实验1ARM Cortex-M3基础实验嵌入式实验室工科楼B515304专业必做验证性否2实验2跑马灯实验嵌入式实验室工科类B515304专业必做设计性否3实验3按键输入实验嵌入式实验室工科类B515304专业必做设计性否4实验4串口实验嵌入式实验室工科类B515304专业必做创新性否5实验5外部中断实验嵌入式实验室工科类B515304专业必做综合性否6实验6:定时器综合实验嵌入式实验室工科类B515304专业必做综合性否。