嵌入式技術(shù)應(yīng)用課程實(shí)施方案

1、電子應(yīng)用技術(shù)專業(yè)核心課程嵌入式技術(shù)應(yīng)用課程實(shí)施方案嵌入式技術(shù)應(yīng)用課程團(tuán)隊(duì)嵌入式技術(shù)應(yīng)用課程實(shí)施方案一、基本思路立足于嵌入式技術(shù)應(yīng)用課程標(biāo)準(zhǔn)的基本指導(dǎo)思想和原則，尤其應(yīng)圍繞“行業(yè)職業(yè)崗位任職標(biāo)準(zhǔn)融入課程教學(xué)”和“校企合作，工學(xué)結(jié)合”的基本理念指導(dǎo)課程教學(xué)方案的實(shí)施；同時(shí)，兼顧人才培養(yǎng)模式、課程體系建設(shè)和教學(xué)理念及方法的改革，確立了“理實(shí)一體化”的項(xiàng)目教學(xué)法的主導(dǎo)教學(xué)方法。采用基于工作過(guò)程的教學(xué)模式和“教、學(xué)、做”相結(jié)合的項(xiàng)目教學(xué)方法，立足于自編特色教材中的項(xiàng)目載體體系結(jié)構(gòu)和要求，根據(jù)“資訊、決策、計(jì)劃、實(shí)施、檢查、評(píng)價(jià)”六個(gè)階段組織教學(xué)。嵌入式技術(shù)應(yīng)用課程以上層應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)工程師及arm開(kāi)發(fā)工程

2、師崗位為主要目標(biāo)，培養(yǎng)和培訓(xùn)學(xué)生在嵌入式技術(shù)應(yīng)用的工程應(yīng)用技能，包括嵌入式微處理器與接口設(shè)計(jì)、嵌入式軟件程序設(shè)計(jì)、嵌入式軟件與操作系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與維護(hù)等知識(shí)。課程總課時(shí)數(shù)為100學(xué)時(shí)分為4個(gè)大項(xiàng)目，每個(gè)項(xiàng)目包含基礎(chǔ)知識(shí)和項(xiàng)目實(shí)踐兩個(gè)部分，根據(jù)項(xiàng)目復(fù)雜度，入門(mén)先后順序分配課時(shí)。下面將分別介紹各項(xiàng)目“理實(shí)一體化”的教學(xué)實(shí)施方案。項(xiàng)目一 lpc2131控制板設(shè)計(jì)（20學(xué)時(shí)，10學(xué)時(shí)講授，10學(xué)時(shí)實(shí)踐）一、教學(xué)目標(biāo)1、了解嵌入式系統(tǒng)的概念，了解嵌入式處理器及嵌入式操作系統(tǒng)2、了解arm體系結(jié)構(gòu)、arm處理器模式及內(nèi)部寄存器3、掌握arm的尋址方式及各類(lèi)指令4、了解lpc2000系列arm硬件結(jié)構(gòu)

3、，包括gpio，向量中斷控制器，外部中斷輸入等5、理解lpc213x最小系統(tǒng)工作原理6、理解io驅(qū)動(dòng)、串口通信、spi接口硬件工作原理7、熟悉proteus仿真軟件的基本操作方法，掌握proteus仿真調(diào)試嵌入式系統(tǒng)的方法。8、了解arm與8位單片機(jī)的共同點(diǎn)與差異，理解arm體系的優(yōu)勢(shì)二、相關(guān)知識(shí)1、嵌入式系統(tǒng)的概念2、arm體系結(jié)構(gòu)、arm處理器模式及內(nèi)部寄存器3、arm的8種尋址方式，arm指令的特點(diǎn)、種類(lèi)及功能4、lpc2000系列引腳功能、存儲(chǔ)器及其尋址、時(shí)鐘系統(tǒng)等三、活動(dòng)設(shè)計(jì)1、教學(xué)場(chǎng)地和設(shè)備：教學(xué)做一體化教室2、教學(xué)過(guò)程：1）任務(wù)布置：（要求學(xué)生課前完成）讓學(xué)生上網(wǎng)查找arm相關(guān)知

4、識(shí)，了解其應(yīng)用領(lǐng)域及特點(diǎn)2）教師講解：使用引導(dǎo)教學(xué)法，使學(xué)生對(duì)嵌入式技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行了解，重點(diǎn)在自己身邊的嵌入式系統(tǒng)及其與單片機(jī)、dsp的聯(lián)系。進(jìn)行實(shí)物現(xiàn)場(chǎng)演示一個(gè)水溫控制器，講解lpc2000系列的功能特性。在proteus演示該水溫控制器的運(yùn)行，了解proteus的仿真功能。講解arm體系結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)講解arm內(nèi)存結(jié)構(gòu)，尋址方式，寄存器的作用。3）任務(wù)實(shí)施：上機(jī)實(shí)踐，在isis 7中創(chuàng)建一個(gè)lpc213x典型控制板仿真電路；預(yù)設(shè)問(wèn)題，控制板的電路原理，上拉電阻，電容參數(shù)如何選擇？4）檢查與考核評(píng)價(jià)：指導(dǎo)學(xué)生自主完成2131控制板項(xiàng)目；項(xiàng)目運(yùn)行驗(yàn)證；點(diǎn)評(píng)項(xiàng)目得失。具體考核辦法參見(jiàn)課程

5、標(biāo)準(zhǔn)所擬定的教學(xué)評(píng)價(jià)方法。四、學(xué)生易出現(xiàn)的錯(cuò)誤1、proteus基本操作不熟悉，不理解一些基本操作的功能。2、電路參數(shù)設(shè)置不正確或忘記設(shè)計(jì)元件參數(shù)。五、教學(xué)建議1、介紹多款arm典型產(chǎn)品，分析arm優(yōu)勢(shì)，讓學(xué)生理解51單片機(jī)難以實(shí)現(xiàn)或不能實(shí)現(xiàn)的功能arm芯片能容易實(shí)現(xiàn)。2、現(xiàn)場(chǎng)仿真演示通過(guò)仿真軟件及相應(yīng)電路，觀察電路的連結(jié)。3、典型示例講解通過(guò)各種仿真結(jié)果演示，講解arm的功能4、實(shí)踐操作讓學(xué)生在isis 7界面自己設(shè)計(jì)電路圖。5、實(shí)踐操作讓學(xué)生設(shè)計(jì)繪畫(huà)控制板的pcb圖項(xiàng)目二 流水燈控制項(xiàng)目（30學(xué)時(shí)）一、教學(xué)目標(biāo)1、了解嵌入式系統(tǒng)的概念，了解嵌入式處理器。2、了解arm體系結(jié)構(gòu)、arm處理器

6、模式及內(nèi)部寄存器。3、掌握ads1.2開(kāi)發(fā)軟件和axd調(diào)試器的安裝、設(shè)置、使用方法。4、掌握基于zlg工程模板采用c語(yǔ)言開(kāi)發(fā)程序的方法。5、了解lpc2000系列arm硬件結(jié)構(gòu)，包括gpio，向量中斷控制器，定時(shí)器等二、相關(guān)知識(shí)1、c語(yǔ)言使用指針對(duì)lpc內(nèi)部寄存器，內(nèi)存的訪問(wèn)。2、lpc2000系列引腳功能、存儲(chǔ)器及其尋址、時(shí)鐘系統(tǒng)等。3、lpc2000系列引腳及其gpio特性，相關(guān)寄存器描述、應(yīng)用電路等。4、lpc2000系列向量中斷控制器及相關(guān)寄存器描述。5、lpc2000系列4路外部中斷及其相應(yīng)設(shè)置。6、lpc2000系列定時(shí)器及相關(guān)寄存器設(shè)置。6、相應(yīng)c語(yǔ)言編程知識(shí)。三、活動(dòng)設(shè)計(jì)1、教

7、學(xué)場(chǎng)地和設(shè)備：教學(xué)做一體化教室2、教學(xué)過(guò)程：1）任務(wù)布置：（要求學(xué)生課前完成）讓學(xué)生上網(wǎng)查找arm相關(guān)知識(shí)，了解其應(yīng)用領(lǐng)域及特點(diǎn)，查找網(wǎng)上流水燈程序例子。2）教師講解：使用引導(dǎo)教學(xué)法，使學(xué)生對(duì)嵌入式技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行了解，重點(diǎn)在自己身邊的嵌入式系統(tǒng)及其與單片機(jī)、dsp的聯(lián)系。進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)演示，講解lpc2000系列的gpio特性及其設(shè)置在相關(guān)軟件界面對(duì)gpio的特性進(jìn)行仿真，觀察不同設(shè)置時(shí)流水燈的狀態(tài)在相關(guān)軟件界面現(xiàn)場(chǎng)演示及仿真向量中斷方式控制流水燈的狀態(tài)。在相關(guān)軟件界面現(xiàn)場(chǎng)演示及仿真外部中斷方式控制流水燈的狀態(tài)。介紹相關(guān)c語(yǔ)言編程實(shí)例，并通過(guò)修改程序，控制流水燈的不同狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)花樣流水燈

8、的控制。3）任務(wù)實(shí)施：上機(jī)實(shí)踐， 使用isis 7在項(xiàng)目一基礎(chǔ)上創(chuàng)建一個(gè)流水燈仿真電路；設(shè)置相關(guān)引腳的gpio方式，使用軟件延時(shí)方法編寫(xiě)相應(yīng)c語(yǔ)言程序控制燈的亮滅；采用定時(shí)器并使用向量中斷方式控制燈的亮滅，編寫(xiě)相應(yīng)c語(yǔ)言程序；設(shè)計(jì)多種流水花樣，使用按鍵切換花樣，編寫(xiě)相應(yīng)c語(yǔ)言程序；4）檢查與考核評(píng)價(jià)：指導(dǎo)學(xué)生自主完成流水燈控制項(xiàng)目；項(xiàng)目運(yùn)行驗(yàn)證；點(diǎn)評(píng)項(xiàng)目得失。具體考核辦法參見(jiàn)課程標(biāo)準(zhǔn)所擬定的教學(xué)評(píng)價(jià)方法。四、學(xué)生易出現(xiàn)的錯(cuò)誤1、gpio設(shè)置時(shí)，寄存器狀態(tài)描述不當(dāng)2、c語(yǔ)言中應(yīng)有相應(yīng)的延遲程序3、定時(shí)器延時(shí)時(shí)間的寄存器設(shè)置值計(jì)算方法五、教學(xué)建議1、現(xiàn)場(chǎng)仿真演示通過(guò)仿真軟件及相應(yīng)電路，觀察電路的連

9、結(jié)，相應(yīng)c語(yǔ)言程序的編寫(xiě)，及輸入輸出的變化。2、典型示例講解通過(guò)各種仿真結(jié)果演示，講解gpio的設(shè)置，外部中斷方式及外部輸入中斷的使用3、實(shí)踐操作讓學(xué)生在isis 7界面自己操作各種流水燈的控制，體會(huì)引腳的連結(jié)，寄存器的設(shè)置，編程等知識(shí)。4、該項(xiàng)目是經(jīng)典的入門(mén)任務(wù)，分成簡(jiǎn)單的軟件延時(shí)實(shí)現(xiàn)方式，使用定時(shí)器方式確定時(shí)間間隔方式，按鍵切換選擇不同流水燈花樣等三種實(shí)現(xiàn)方法。每種實(shí)現(xiàn)各占用10個(gè)學(xué)時(shí)，其中第一種實(shí)現(xiàn)方法重在讓學(xué)生熟悉嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)基本步驟，第二種重在讓學(xué)生掌握嵌入式重要的外設(shè)定時(shí)器，第三種讓學(xué)生體會(huì)嵌入式中斷的實(shí)現(xiàn)方法。以上用不同方法實(shí)現(xiàn)流水燈，主要為下一個(gè)綜合性項(xiàng)目打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。項(xiàng)目

10、三 水溫控制器的設(shè)計(jì)（40學(xué)時(shí)，分解為4個(gè)小項(xiàng)目）一、教學(xué)目標(biāo)1、理解串行通信基本原理。2、掌握l(shuí)pc2000系列芯片串口的用法。3、理解數(shù)據(jù)幀，掌握簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)幀的設(shè)計(jì)，編程實(shí)現(xiàn)方法。4、理解ad采樣基本原理。5、掌握l(shuí)pc2000系列芯片ad的用法。6、掌握小信號(hào)放大、濾波電路的設(shè)計(jì)方法。7、理解負(fù)反饋控制原理，掌握簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)控制算法。8、理解pid控制算法，pid三個(gè)參數(shù)對(duì)控制效果的影響。9、理解pwm波應(yīng)用原理。10、掌握掌握l(shuí)pc2000系列芯片pwm功能外設(shè)的用法。11、掌握定時(shí)中斷編程方法。12、理解lcd顯示器基本原理，點(diǎn)陣液晶屏的行、列驅(qū)動(dòng)模式，像素大小，漢字大小、字模及其編碼。

11、13、掌握l(shuí)cd與arm處理器接口電路設(shè)計(jì)。14、理解c語(yǔ)言模塊化程序設(shè)計(jì)的基本實(shí)現(xiàn)方法，掌握l(shuí)cd驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)方法。15、掌握常用的界面設(shè)計(jì)模式。二、相關(guān)知識(shí)1、串行通信基本原理、uart0、uart1相關(guān)控制寄存器、狀態(tài)寄存器、波特率、數(shù)據(jù)位、停止位等硬件握手協(xié)議設(shè)置方法，串口發(fā)送接收的查詢、中斷實(shí)現(xiàn)方式。2、常用小信號(hào)放大、低通濾波電路，ad采樣基本原理、ad相關(guān)控制寄存器、狀態(tài)寄存器、ad初始化、ad通道切換方法、ad采樣數(shù)據(jù)歸一化處理。3、負(fù)反饋控制原理，pid控制算法，pwm引腳描述，pwm相關(guān)控制寄存器、狀態(tài)寄存器，pwm占空比、周期設(shè)置方法，單邊沿、雙邊沿輸出方式及觸發(fā)。4、l

12、cd顯示器基本原理、點(diǎn)陣液晶屏的行、列驅(qū)動(dòng)模式，像素大小，漢字大小、字模及其編碼，lcd模塊與lpc2100應(yīng)用連接、lcd變量、漢字的顯示。5、相關(guān)的c語(yǔ)言編程知識(shí)三、活動(dòng)設(shè)計(jì)1、任務(wù)布置：本項(xiàng)目的最終完成需要綜合的知識(shí)和技能，為了降低難度讓學(xué)生能完成項(xiàng)目，按功能分解為串口通信、ad采樣、控制算法和pwm、lcd顯示4個(gè)子任務(wù)，每個(gè)任務(wù)有明確的接口、功能要求，能使學(xué)生最終順利將幾個(gè)功能部分整合實(shí)現(xiàn)水位控制器的功能。上網(wǎng)搜索相關(guān)資料；2、教師講授：1）介紹串口通信基本原理，lpc2000系列的串口控制寄存器、狀態(tài)寄存器，常用編程方法。2）介紹lpc2000系列的定時(shí)控制寄存器，以及定時(shí)器與vi

13、c的關(guān)系，通過(guò)定時(shí)器結(jié)構(gòu)圖，了解定時(shí)器各寄存器的分布及聯(lián)系。定時(shí)器0、1及其三種功能，每種功能的相關(guān)寄存器的描述、引腳分布及描述。定時(shí)器中斷及其注意事項(xiàng)。通過(guò)在相關(guān)軟件界面仿真現(xiàn)場(chǎng)演示各種功能的使用及應(yīng)用效果。3）常用小信號(hào)放大、低通濾波電路，ad采樣基本原理、ad相關(guān)控制寄存器、狀態(tài)寄存器、ad初始化、ad通道切換方法、ad采樣數(shù)據(jù)歸一化處理方法。并現(xiàn)場(chǎng)演示仿真結(jié)果。4）介紹lp2000系列pwm及其輸出方式，輸出觸發(fā)關(guān)系，硬件結(jié)構(gòu)圖，了解相關(guān)引腳和寄存器描述。pwm中斷及其與vic的關(guān)系，使用注意事項(xiàng)等。并通過(guò)仿真現(xiàn)場(chǎng)演示輸出的波形、占空比等。5）介紹負(fù)反饋控制原理，pid控制算法。6）介

14、紹lcd顯示器基本原理、點(diǎn)陣液晶屏的行、列驅(qū)動(dòng)模式，像素大小，漢字大小、字模及其編碼，lcd模塊與lpc2100應(yīng)用連接、lcd變量、漢字的顯示。 以上內(nèi)容根據(jù)每個(gè)小項(xiàng)目需要的知識(shí)點(diǎn)分解到每一個(gè)小項(xiàng)目中講授。3、任務(wù)實(shí)踐：1）分組討論、查閱資料；2）擬定控制方案，老師審核，指導(dǎo)實(shí)施3）編程調(diào)試，教師巡視指導(dǎo)4）各功能模塊運(yùn)行、調(diào)試、驗(yàn)證；5）書(shū)寫(xiě)項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告；4、檢查與考核評(píng)價(jià)： 指導(dǎo)學(xué)生自主完成各個(gè)小項(xiàng)目，啟發(fā)學(xué)生完善項(xiàng)目；項(xiàng)目運(yùn)行驗(yàn)證，點(diǎn)評(píng)項(xiàng)目得失；了解各小組對(duì)拓展部分內(nèi)容和思考題學(xué)習(xí)情況；突出學(xué)生分析、解決問(wèn)題的能力。具體考核辦法參見(jiàn)課程標(biāo)準(zhǔn)所擬定的教學(xué)評(píng)價(jià)方法。四、學(xué)生易出現(xiàn)的錯(cuò)誤1、

15、仿真參數(shù)忘記設(shè)置，只使用默認(rèn)參數(shù)。2、對(duì)相關(guān)程序理解不夠。3、不細(xì)心，寄存器設(shè)置的位發(fā)生錯(cuò)誤。4、邏輯思維不夠靈活，不能將各個(gè)小項(xiàng)目整合完成最終的項(xiàng)目要求。五、教學(xué)建議1、教師演示最終項(xiàng)目完成的效果，加強(qiáng)學(xué)生信心。2、本部分設(shè)計(jì)功能較多，涉及較多寄存器，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)功能來(lái)學(xué)習(xí)寄存器描述。3、指導(dǎo)學(xué)生閱讀、理解、應(yīng)用芯片手冊(cè)和例程，養(yǎng)成吸收和共享他人成果的意識(shí)，提高解決問(wèn)題效率。4、了解嵌入式系統(tǒng)選型、評(píng)價(jià)、電路設(shè)計(jì)、維護(hù)和管理及工程技術(shù)文檔常識(shí)，為從事嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)相關(guān)崗位奠定良好基礎(chǔ)。項(xiàng)目四 使用ucos-ii操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)流水燈（10學(xué)時(shí)）一、教學(xué)目標(biāo)1、了解嵌入式操作系統(tǒng)ucos-ii，掌握zlg的ucos-ii系統(tǒng)模板的導(dǎo)入和使用方法。2、理解ucos-ii的任務(wù)、任務(wù)切換、任務(wù)運(yùn)行的特點(diǎn)，信號(hào)量在任務(wù)間通信的作用和用法。3、體會(huì)前后臺(tái)和基于ucos-ii平臺(tái)開(kāi)發(fā)方式的不同，理解ucos-ii開(kāi)發(fā)方式的優(yōu)勢(shì)。二、相關(guān)知識(shí)1、軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)和硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)2、前后臺(tái)系統(tǒng)3、臨界操作，可重入函數(shù)與不可重入函數(shù)4、任務(wù)的概念，任務(wù)優(yōu)先級(jí)，任務(wù)堆棧，任務(wù)的5種狀態(tài)，任務(wù)的調(diào)度5、ucosii的時(shí)基，延時(shí)函數(shù)三、活動(dòng)設(shè)計(jì)1、任務(wù)布置：1）上網(wǎng)查找資料，了解ucos-ii的特性，功能，在嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中的地位；簡(jiǎn)單的入門(mén)例子程序。2、教師講解：嵌入