《低功耗ARM處理器與編程》課程教學(xué)大綱

1、低功耗ARM處理器與編程課程教學(xué)大綱課程編號：081338262課程名稱：低功耗ARM處理器與編程英文名稱：Low power ARM processor and programming課程類型：專業(yè)課課程要求：選修學(xué)時/學(xué)分：32/2（講課學(xué)時：24 實驗學(xué)時：8）適用專業(yè)：計算機科學(xué)與技術(shù)一、課程性質(zhì)與任務(wù)“低功耗ARM處理器與編程”計算機科學(xué)與技術(shù)及其相關(guān)專業(yè)的一門專業(yè)選修課。主要介紹ARM處理器原理及接口驅(qū)動程序開發(fā)的課程。課程的任務(wù)是培養(yǎng)、鍛煉學(xué)生的硬件編程能力，使學(xué)生得到更好的軟硬件方式的結(jié)合，提高學(xué)生的系統(tǒng)邏輯推理、解決問題的能力，為從事工程應(yīng)用提供堅實的實踐基礎(chǔ)。在內(nèi)容上涉及S

2、TM32軟件開發(fā)、GPIO開發(fā)、處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、ARM匯編程序設(shè)計、C與匯編程序混合編程、ARM異常中斷處理及程序設(shè)計、嵌入式系統(tǒng)啟動代碼分析、嵌入式系統(tǒng)接口及驅(qū)動程序開發(fā)、uC/OS-II 操作系統(tǒng)在ARM處理器上的移植。學(xué)生學(xué)習完本課程之后，能夠理解ARM處理器體系結(jié)構(gòu)、初步掌握ARM編程方法，初步掌握基于ARM的32位嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)流程，了解S3C2410處理器的基本接口技術(shù)。通過教學(xué)，使學(xué)生能夠理解最基本的概念、了解最重要的成果和行業(yè)的發(fā)展趨勢，并自如地運用到實際項目中，掌握基本的結(jié)構(gòu)代碼實現(xiàn)方式，提高硬件編程能力。通過本課程學(xué)習，使學(xué)生能夠?qū)⒂布R用于解決計算機系統(tǒng)和軟硬件工程問

3、題，應(yīng)用硬件的基本原理，識別、表達工程問題，以獲得有效結(jié)論，并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論，從而為后續(xù)更高階課程的學(xué)習打下基礎(chǔ)。二、課程與其他課程的聯(lián)系先修課程：C語言程序設(shè)計、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計（C+）、計算機操作系統(tǒng)。后續(xù)課程：畢業(yè)設(shè)計。本課程以介紹ARM處理器與編程知識為主，但在構(gòu)成一個嵌入式計算機應(yīng)用系統(tǒng)時，需要具有用匯編語言、C或C+語言及程序設(shè)計編制源程序的能力，軟硬件結(jié)合是本課程的一個特點。先修課程對本課程起概念性支撐作用，但需要從基本的編程思維模式跳出，理解硬件的編程的原理，從而能將軟硬件編程進行有機的集合，最終實現(xiàn)到工程領(lǐng)域中；學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計時，可以選用ARM處理器與編程方面

4、的課題。三、課程教學(xué)目標1. 能夠編寫簡單的ARM C程序，能夠閱讀的較復(fù)雜的ARM C程序，掌握硬件設(shè)備的調(diào)試和加載方式，可以進行自主測試，從而提高利用工具實現(xiàn)學(xué)生規(guī)劃硬件結(jié)構(gòu)問題的能力，及其設(shè)計思維模式的培養(yǎng)。（支撐畢業(yè)能力要求1）。2. 能夠編寫簡單的無操作系統(tǒng)驅(qū)動程序，能夠讀懂較復(fù)雜的驅(qū)動程序，進而提高學(xué)生根據(jù)軟件硬件系統(tǒng)分析解決實際問題能力，并且能夠根據(jù)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)出基本程序代碼，文檔及其特征算法。（支撐畢業(yè)能力要求2）。3. 能夠熟練的使用實驗室的ARM實驗平臺，并能從事簡單的嵌入式ARM程序開發(fā)，從而提高學(xué)生軟硬件分析能力，及其工程問題解決能力。（支撐畢業(yè)能力要求3、5）。4

5、. 能夠編寫簡單的嵌入式系統(tǒng)驅(qū)動程序，從而提高學(xué)生的程序創(chuàng)新意識，同時加強學(xué)生的技術(shù)、資源和工具的使用能力，對復(fù)雜工程問題的預(yù)測、模擬能力。（支撐畢業(yè)能力要求3、5）。5. 在教師指導(dǎo)下，能夠完成小型的的嵌入式項目開發(fā)。提高學(xué)生的工程問題的解決能力和使用恰當?shù)募夹g(shù)對嵌入式工程問題的實現(xiàn)。（支撐畢業(yè)能力要求3、5）。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配序號教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求學(xué)時教學(xué)方式對應(yīng)課程教學(xué)目標1一、STM32概述1. 介紹STM32系列處理器特點，產(chǎn)品的分類。2. 介紹STM32處理器的結(jié)構(gòu)。3. STM32各個部件的特點及簡介。4. STM32引腳的作用。5. 介紹STM32處理器的系統(tǒng)架構(gòu)

6、。6. STM32處理器內(nèi)部總線簡介。7. 存儲器的組織及存儲方式。1. 能夠描述STM32處理器的系統(tǒng)架構(gòu)。2. 能夠掌握存儲器的組織及存儲方式。3. 理解Cortex結(jié)構(gòu)體系。4. 掌握硬件手冊文檔的閱讀方式。5. 理解總線的結(jié)構(gòu)形式。6. 能夠掌握存儲器的結(jié)構(gòu)和存儲原理。2講授1、22二、STM32軟件開發(fā)環(huán)境1. 講解庫開發(fā)的方法以及和寄存器開發(fā)的區(qū)別。2. 講解固件庫與CMSIS標準及關(guān)系。3. 主要講解ST官方提供的STM32固件庫包的結(jié)構(gòu)。4. 介紹MDK SDK。5. 講解MDK安裝以及建立固件庫開發(fā)標準模板。6. MDK下的軟件仿真調(diào)試介紹7. 講解STM32程序的燒寫過程8

7、. 講解STM32硬件調(diào)試過程1. 掌握MDK安裝以及建立固件庫開發(fā)標準模板。2. 能夠在MDK下進行軟件仿真調(diào)試。3. 能夠理解固件包結(jié)構(gòu)。4. 掌握硬件下載程序流程。5. 掌握硬件開發(fā)流程及其調(diào)試方式。6. 能夠理解系統(tǒng)環(huán)境搭建方式。2講授33三、STM32開發(fā)基礎(chǔ)1. 講解STM32時鐘的構(gòu)成。2. 講解STM32的各種時鐘源。3. 端口復(fù)用功能簡介。4. 端口重映射功能簡介。5. 介紹Cortex M3中斷機制。6. 介紹STM32中斷管理。1. 掌握STM32中斷管理。2. 理解Cortex M3中斷機制。3. 理解時鐘寄存器的配置方式。4. 掌握接口復(fù)用的實現(xiàn)。5. 能夠掌握中斷寄

8、存器的配置內(nèi)容。6. 理解英文資料的配置內(nèi)容。7. 掌握系統(tǒng)中斷機制。2講授1、24四、GPIO開發(fā)1. 介紹GPIO的基本功能。2. 介紹通用GPIO。3. 介紹GPIO相關(guān)的寄存器及庫函數(shù)。4. 跑馬燈實例。5. 鍵盤輸入實例。6. 精確延時實例。1. 掌握GPIO基本功能。2. 能掌握基本GPIO寄存器。3. 掌握GPIO涉及的C語言庫的使用。4. 能夠利用基本GPIO實現(xiàn)一些控制功能。5. 通過GPIO實現(xiàn)讀入寫出，軟延時的效果。4講授3、45五、串口編程1. 串口基本原理簡介。2. 串口中斷配置。3. 模式配置。4. 相關(guān)庫函數(shù)介紹。5. 單機通信實例與printf重定向。1. 掌握

9、UART的基本原理。2. 掌握中斷的寄存器配置方式。3. 掌握基本模式的配置流程。4. 掌握基本庫函數(shù)的使用。5. 串行通信方式的實現(xiàn)。4講授3、46六、外部中斷1. 介紹外部中斷。2. 介紹外部中斷相關(guān)的庫函數(shù)。3. led與外部中斷實例。4. 按鍵實例外部中斷。5. 外部中斷控制蜂鳴器實例。1. 掌握外部中斷相關(guān)的庫。2. 理解外部中斷控制。3. 外部庫函數(shù)的引用。4. 外部中斷寄存器的配置及其功能復(fù)用。2講授1、27七、定時器1. 通用定時器介紹。2. 通用定時器寄存器描述。3. 配置通用定時器。4. 通用定時器中斷。5. 使用定時器控制走馬燈。1. 掌握ARM程序和Thumb程序混合。

10、2. 理解ARM程序和Thumb程序混合使用方法。3. 掌握延時效果的不同形式。4. 掌握定時器的不同模式的實現(xiàn)。5. 利用定時器實現(xiàn)功能的延時效果，同步系統(tǒng)的時鐘。4講授3、48八、LCD顯示1. LCD原理。2. LCD控制芯片介紹。3. LCD寄存器讀寫。4. LCD顯示存儲器讀寫。5. LCD顯示ASCII字符。6. LCD顯示漢字。1. 理解LCD原理。2. 掌握LCD顯示漢字方法。3. 掌握LCD和內(nèi)存寄存器的配置。4. 掌握LCD控制時序圖。5. 掌握LCD的信號線，數(shù)據(jù)線，總線的作用。2講授3、49九、觸摸屏1. 觸摸屏結(jié)構(gòu)與原理。2. 觸摸屏實例。1. 能夠了解觸摸屏的分類。

11、2. 掌握觸摸屏的實現(xiàn)方式。3. 能夠?qū)τ|摸屏的采集數(shù)據(jù)進行解析。4. 能夠利用AD實現(xiàn)模擬與數(shù)字的轉(zhuǎn)換。2講授110實驗1：跑馬燈實驗?zāi)軌蛲ㄟ^控制STM32開發(fā)板上的兩個LED燈：DS0和DS1交替閃爍，實現(xiàn)類似跑馬燈的效果。4實驗311實驗2： HYPERLINK /GSH_Hello_World/article/details/73833713 在ARM實驗板LCD上顯示漢字1編寫能夠在ARM實驗板LCD上顯示漢字的程序。2能夠在Ubuntu系統(tǒng)中建立交叉編譯環(huán)境，編譯上述程序生成.o文件。3能夠制作root文件系統(tǒng)，下載到開發(fā)板中驗證。4實驗5五、其他教學(xué)環(huán)節(jié)（課外教學(xué)環(huán)節(jié)、要求、目標

12、）作業(yè)：（課外24學(xué)時）編寫一個小型計算器，要求使用鍵盤、數(shù)碼管、中斷等硬件資源，完成計算器一般功能。該內(nèi)容利用課程中的基本知識點進行實現(xiàn)，主要需要利用寄存器的配置，GPIO實現(xiàn)，鍵盤的掃描形式，數(shù)據(jù)的讀寫操作，中斷子程序的實現(xiàn)，定時器的利用。通過該作業(yè)可以提高學(xué)生的硬件編程思維，從而強化的學(xué)生的邏輯思維能力，實際操作能力，實現(xiàn)了軟硬件聯(lián)合編程，做到終端和服務(wù)端的有效結(jié)合，同時為后續(xù)課程及其項目提供了有效的支撐。六、教學(xué)方法1. 采用多種教學(xué)模式。(1) 以教師講解演示為主，學(xué)生為輔的教學(xué)方式。(2) 錄制學(xué)習視頻供學(xué)生課后學(xué)習。(3) 合理利用CAI，結(jié)合實際產(chǎn)品實物教學(xué)，重視理論與實踐相結(jié)合，調(diào)動學(xué)生積極思考，激發(fā)學(xué)生的潛能，在實踐中培養(yǎng)學(xué)生動手能力和創(chuàng)新能力。2. 強調(diào)實踐性，引導(dǎo)學(xué)生主動思考、分析、動手實作和交流協(xié)作。(1) 增加實驗項目，引入實際案例，通過參加實際項目設(shè)計，鞏固所學(xué)的理論知識。(2) 實驗內(nèi)容注重工程實踐性，以設(shè)計性實驗為主，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力。七、考核及成績評定