嵌入式系統(tǒng)原理及接口技術(shù)

1、中國海洋大學(xué)本科生課程大綱 課程名稱 嵌入式系統(tǒng)原理及接口技術(shù) Microprocessor Principle and Interface Technology 課程代碼 課程屬性 學(xué)科基礎(chǔ) 課時/學(xué)分 48/3 課程性質(zhì) 必修 實踐學(xué)時 0 責(zé)任教師 対乍 課外學(xué)時 48 課程屬性：公共基礎(chǔ)/通識教冇/學(xué)科基礎(chǔ)/專業(yè)知識/工作技能，課程性質(zhì)：必修、選修 _、課程介紹 1. 課程描述（中英文）： 嵌入式原理及接口技術(shù)課程是自動化專業(yè)的一門重要的、實踐性較強的學(xué)科基礎(chǔ) 課。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以了解微型計算機系統(tǒng)的工作原理，掌握微型訃算機 的體系結(jié)構(gòu)和接口技術(shù)，掌握一種主流單片機的應(yīng)用技術(shù)

2、。本課程可為后續(xù)課程學(xué)習(xí)、 嵌入式系統(tǒng)設(shè)訃、智能儀器開發(fā)提供基礎(chǔ)。 本課程內(nèi)容設(shè)置兼顧基礎(chǔ)原理和實踐應(yīng)用。基礎(chǔ)原理部分主要包括經(jīng)典的8086微 型計算機系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、存儲器、輸入輸出接口、中斷系統(tǒng)、總線等， CPU常用外設(shè)定時器、吊行通信控制器、模數(shù)與數(shù)模轉(zhuǎn)換器、DMA控制器的工作原理; 實踐應(yīng)用部分主要包括U前常用的STM32F系列微控制器（單片機）的體系結(jié)構(gòu)、接 口應(yīng)用技術(shù)、系統(tǒng)擴展方法和程序設(shè)計方法。 Microprocessor principle and interface technology is an important and practical basic co

3、urse for automation specialty. Through the study of this course, students can understand the working principle of microcomputer system, master the architecture and interface technology of microcomputer, and the application technology of a popular microcontrolle匚 This course can provide the basis for

4、 the follow-up course study, embedded system design, and intelligent instrument development. In the content of this course, both basic principles and practical applications are considered The basic principle part mainly includes the composition structure, instmction system, memory, I/O interface, in

5、ternjpt system, bus system of the classic 8086 microcomputer system, the working principle of the timer, serial communication controller, analog-to-digital and digitakto-analog converter, and DMA controller commonly used by CPU. The practical application part mainly includes the system structure, in

6、terface application technology, system expansion method and program design method of STM32F series microcontroller. 2 設(shè)計思路： 本課程是自動化專業(yè)傳統(tǒng)開設(shè)的微機原理及接口技術(shù)、單片機應(yīng)用技術(shù)課程的融 合。保留了傳統(tǒng)微機原理及接口技術(shù)課程中經(jīng)典的8086微型計算機的體系結(jié)構(gòu)和接口 技術(shù)，作為基礎(chǔ)原理性內(nèi)容介紹；單片機應(yīng)用技術(shù)部分采用LI前主流的STM32系列 ARM單片機替代傳統(tǒng)的MCS-51單片機，作為實踐應(yīng)用性內(nèi)容介紹。同時在緒論中增 加了我國在處理器領(lǐng)域的建設(shè)情況介紹。

7、以教材微機原理與接口技術(shù)一一基于8086和Proteus仿真（第2版）、基于ARM 的微機原理與接口技術(shù)STM32嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)、編程與應(yīng)用為主要基礎(chǔ)，本課程的 內(nèi)容編排順序為：（1）緒論；（2）8086微型計算機系統(tǒng)；（3）存儲器與輸入矗出接口； （4）中斷與中斷管理；（5）總線；（6） Cortex-M3處理器；（7） STM32F系列微控制 器及其開發(fā)；（8）通用輸入輸出接口；（9）中斷和事件；（10）定時器；（11）串行通信; （12）模數(shù)與數(shù)模轉(zhuǎn)換：（13） DMA控制器；（14） FSMC控制器。 3.課程與其他課程的關(guān)系： 先修課程：電路原理、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)

8、后置課程：基礎(chǔ)電與嵌入式綜合設(shè)計、電工電子實習(xí)、SOPC原理及應(yīng)用、海洋觀 測儀器、可編程控制器、計算機控制技術(shù) 二課程目標(biāo) 序 口 號 課程目標(biāo) 指標(biāo)點 任務(wù) 自選 Ml 了解微型計算機的發(fā)展,了解我國在處理器領(lǐng)域的建設(shè)成就。 12.1 M2 理解微型計算機的相關(guān)概念,掌握微型計算機中的數(shù)制及其編碼和 運算,掌握微型計算機系統(tǒng)中的CPU、總線、CPU與外設(shè)的傳輸、 定時器、串行通信、數(shù)模轉(zhuǎn)換、DMA傳輸?shù)墓ぷ髟怼?1.4 M3 理解并掌握8086微型計算機系統(tǒng)、STM32微控制器系統(tǒng)所代表的 兩種典型的微型計算機系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。 2.1 M4 熟悉STM32微控制器的開發(fā)流程,熟練掌握STM

9、32微控制器的中 斷、定時器、串行通信、數(shù)模轉(zhuǎn)換、DMA傳輸、總線等各個部件 融及使用方法,熟練掌握基于C語言的軟件歸附方法。 5.2 M5 能夠根據(jù)具體的系統(tǒng)設(shè)計要求基于STM32微控制器設(shè)計開發(fā)具有 定復(fù)雜度的綜合系統(tǒng),并熟練掌握多任務(wù)協(xié)調(diào)處理的程序設(shè)計方 法。 3.2 三. 學(xué)習(xí)要求 1. 最低學(xué)習(xí)要求 根據(jù)教學(xué)日歷安排或教師安排，課前預(yù)習(xí)相關(guān)課程內(nèi)容；課堂認(rèn)真聽課，積極參 與課堂教學(xué)活動（課堂提問、課堂討論）；課后根據(jù)課堂筆記和課件PPT,及時復(fù)習(xí)、 熟練課堂教學(xué)內(nèi)容，并完成課后作業(yè)：積極參加答疑時間段與教師或助教的互動。 2. 進一步學(xué)習(xí)指導(dǎo) 基于課程實驗平臺，設(shè)計開發(fā)復(fù)雜度、深度高

10、于課程單元實驗的課程綜合性設(shè)計, 獨立完成設(shè)計工作并提交設(shè)計報告。 四. 教學(xué)進度 序 專題 或扭 課時 主要內(nèi)容概述 實驗實踐內(nèi)容 或課外練習(xí)等 課程目 標(biāo) 1 纜侖 2 微型計算機的發(fā)展,微型計算機中的 數(shù)制及其編碼,微型計算機的相關(guān)概 念 BB平臺淋式與 作業(yè) Ml, M2 2 8086微型計 算機系統(tǒng) 4 8086微型計算機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、引腳持 性、總線時序、硬件組成、尋址方式 與指令系統(tǒng) BB平臺淋式與 作業(yè) M2. M3 3 入/輸出接口 3 半導(dǎo)體存儲器的分類、主要技術(shù)指標(biāo), 存儲器與處理器的讎,輸入瀚出接 口,處理器與外設(shè)之間的麴劇專送方 式 BB平臺淋式與 作業(yè) M2. M3

11、4 中斷與中斷 WI里 3 中斷的概念、8086的中斷系統(tǒng)、可編 程中斷控制器8259A、中斷程序設(shè)計 BB平臺淋式與 作業(yè) M2, M3 5 ，遜 4 總線的概念、系統(tǒng)總線、外部總線 BB平臺測試與 作業(yè) M2. M3 6 Cortex-M3 處 理器 4 Cortex-M3處理器的體系結(jié)構(gòu)、存儲器 管理、異常刁中斷 BB平臺淋式與 作業(yè) M2, M3 7 STM32F系列 腿制器及 朗發(fā) 4 STM32F系列錯整制器、ARN1微控制 器的開發(fā)流程、基于c語言開發(fā)應(yīng)用 的方法、固件庫的使用 BB平臺淋式與 作業(yè) 課程綜合冊 M3, M4 8 輸入輸 出接口 2 STM32F糊空制器的通用輸入

12、輸出接 口（ GPIO ）的工作模式議、使用 方法 BB平臺淋式與 作業(yè) 課程綜合耐 M2, M4 9 中晰事件 2 STM32F糊空制器的通用輸入輸出接 口（ GPIO ）的中斷優(yōu)先級、外部中斷 厚彳牛的結(jié)構(gòu)、使用方法 BB平臺淋式與 作業(yè) 課程綜合軸 M2, M4 10 定時器 6 STM32F f削空制器的普通定時器的結(jié) 構(gòu)、工作原理、使用方法 BB平臺瀬式與 作業(yè) 課雋合冊 M2, M4 11 串行通信 6 串行通信的相關(guān)概念，USART的結(jié) 構(gòu)、工作原理和使用方法,SPI的結(jié)構(gòu)、 BB平臺淋式與 作業(yè) M2, M4 工作原理和使用方法 課程綜合冊 12 腳與數(shù)模 鞫奐 4 模數(shù)、數(shù)模

13、轉(zhuǎn)換器的工作原理及性能 扌顫，STM32F般制器的模數(shù)轉(zhuǎn)換 模塊的結(jié)構(gòu)、工作原理和使用方法， STM32F糊空制器的數(shù)模輸碾塊的 結(jié)構(gòu)、工作原理和使用方法 BB平臺濺式與 作業(yè) 課程綜合冊 M2. M4 13 DMA控制器 2 STM32F糊空制器的DMA控制器的 纟訥、工作原理和使用方法 BB平臺淋式與 作業(yè) M2. M4 14 FSMC控制 器 2 STM32F糊空制器的FSMC的功能、 結(jié)構(gòu)、相關(guān)寄存器、使用方法 BB平臺淋式與 作業(yè) M2, M4 總課時 48 五、參考教材與主要參考書 選用教材： 1. 微機原理與接口技術(shù)一一基于8086和Proteus仿真（笫2版），顧暉、陳越、梁惺

14、 彥，電子工業(yè)出版社，2015年 2基于ARM的微機原理與接口技術(shù)STM32嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)、編程與應(yīng)用，陳桂友, 清華大學(xué)出版社，2020年 主要參考書： 1. 微機原理與接口技術(shù)，孔慶蕓、秦曉紅，電子工業(yè)出版社，2014年 2. STM32系列ARM Cortex-M3微控制器原理與實踐，王永虹、徐煒、郝立平，北 京航空航天大學(xué)出版社，2008年 3. ARM Cortex-M3嵌入式原理及應(yīng)用基于STM32F103微控制器，黃克亞，清 華大學(xué)出版社，2020年 六、成績評定 （-）考核方式 A : A.閉卷考試B.開卷考試C.論文D.考查E.其他 （二）成績綜合評分體系： 成績綜合評分體系

15、 比例 1課堂測試及平常表現(xiàn) 10% 2 課下作業(yè) 10% 3 課程綜合設(shè)計 20% 4 期末考試成績 60% 總計 100% （三）平日成績評分標(biāo)準(zhǔn)： 1.課堂測試及平時表現(xiàn)分通過BB平臺的測試環(huán)節(jié)實現(xiàn)，為客觀性題口。 2. 課下作業(yè)和課程綜合設(shè)訃 評分體系 60 60 70 70 80 80-90 90100 課下作業(yè) 梅尚是交 作誠作業(yè) 有學(xué)術(shù)不端 問題。 基本完成作業(yè) 要求的內(nèi)容，作 業(yè)內(nèi)容有琳， 分析不準(zhǔn)確得 到的結(jié)論有部 分超 能夠一的 完成作業(yè)要求 的內(nèi)容，作業(yè)內(nèi) 容較完整僅少 分析基 本準(zhǔn)確結(jié)論無 明顯錯誤。 能夠較好的完成 作業(yè)要求的內(nèi) 容，作業(yè)內(nèi)容完 整,分析較為準(zhǔn) 確”結(jié)論無錯誤。 能夠很好的完成 作業(yè)要求的內(nèi) 容，作業(yè)內(nèi)容完 整,分析準(zhǔn)確無 誤,結(jié)論無錯誤 且有自主思考的 內(nèi)容。 課程綜合 未課程 151 十且 未提交舲 設(shè)計報告, 或提交的綜 報告 有學(xué)術(shù)不端 問題。 基本完成課程 綜訥十內(nèi)容， 頂/效果不好。 設(shè)計報告內(nèi)容 有瞅磁不 清楚，有明顯寫 作規(guī)范性問題。 完成課程綜合 設(shè)計內(nèi)容，演示 效果V。 報告