嵌入式系統(tǒng)與應(yīng)用課程教學大綱

千里之行，始于足下讓知識帶有溫度。第第2頁/共2頁精品文檔推薦嵌入式系統(tǒng)與應(yīng)用課程教學大綱《嵌入式系統(tǒng)與應(yīng)用》課程教學大綱

課程名稱：嵌入式系統(tǒng)與應(yīng)用課程代碼：ELEA2028

英文名稱：ThePrinciple&ApplicationsofEmbeddedSystem

課程性質(zhì)：專業(yè)選修課程學分/學時：2學分/36學時(18+18)

開課學期：第7學期

適用專業(yè)：電氣工程及其自動化

先修課程：計算機信息技術(shù)、C語言程序設(shè)計、計算機原理及應(yīng)用、單片機原理與應(yīng)用

后續(xù)課程：無

開課單位：機電工程學院課程負責人：王富東

大綱執(zhí)筆人：王家善大綱審核人：余雷

一、課程性質(zhì)和教學目標（在人才培養(yǎng)中的地位與性質(zhì)及主要內(nèi)容，指明同學需把握學問與能力及其應(yīng)達到的水平）

課程性質(zhì)：《嵌入式系統(tǒng)與應(yīng)用》是電氣工程及其自動化專業(yè)的一門專業(yè)選修課程。本課程針對電氣工程及其自動化專業(yè)的特點，結(jié)合單片機原理、電子技術(shù)和電力電子技術(shù)，以實際應(yīng)用為導向，培養(yǎng)同學運用數(shù)字控制技術(shù)解決電氣領(lǐng)域?qū)嶋H工程問題的能力。

教學目標：嵌入式系統(tǒng)是運用單片機技術(shù)，實現(xiàn)對各種模擬信號和數(shù)字信號的處理，并且結(jié)合詳細的電路實現(xiàn)對于外部設(shè)備的控制。本課程的主要內(nèi)容包括：介紹嵌入式系統(tǒng)的基本概念，分類與定義、嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域。在此基礎(chǔ)上，敘述應(yīng)用單片機舉行若干應(yīng)用系統(tǒng)的硬件與軟件設(shè)計的辦法和技巧。進一步了解和把握嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計辦法與詳細實現(xiàn)。通過相關(guān)功能模塊的理論講授和試驗訓練，使同學把握詳細功能程序的編寫和調(diào)試的能力，并通過參數(shù)設(shè)置與頻率測量系統(tǒng)等綜合設(shè)計試驗，使同學了解綜合軟硬件功能舉行系統(tǒng)設(shè)計，解決實際工程問題的路徑及辦法。通過相關(guān)應(yīng)用專題的功能講解、技術(shù)剖析和代碼演示，拓展同學的學問，了解和認識嵌入式系統(tǒng)技術(shù)在專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用狀況，引導同學應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)技術(shù)解決與電氣專業(yè)相關(guān)的詳細工程問題，培養(yǎng)同學的工程應(yīng)用能力。

本課程的詳細教學目標如下：

1.理解和把握嵌入式系統(tǒng)試驗箱的各個組成部分、功能以及具體的電路設(shè)計，為嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)做好預備；

2.嫻熟把握KEILuvision2(或者KEILuvision3等更高的版本)集成開發(fā)環(huán)境的使用辦法，理解各種集成開發(fā)環(huán)境的參數(shù)含義和設(shè)置辦法。學習和把握使用C51語言舉行應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的過程與技巧。培養(yǎng)同學綜合設(shè)計程序框架和整體規(guī)律結(jié)構(gòu)、解決工程實際應(yīng)用中詳細問題的能力；

3.認識單片機測量與控制技術(shù)在電氣工程領(lǐng)域?qū)嶋H應(yīng)用的相關(guān)學問，通過

幾個基本的單片機實際應(yīng)用訓練項目,把握單片機應(yīng)用系統(tǒng)軟件開發(fā)基本技能。

教學目標與畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系：

二、課程教學內(nèi)容及學時分配（含課程教學、自學、作業(yè)、研究等內(nèi)容和要求，指明重點內(nèi)容和難點內(nèi)容。重點內(nèi)容：★；難點內(nèi)容：?）

1、嵌入式系統(tǒng)的基礎(chǔ)學問（2學時）（支撐教學目標1、2）

1.1嵌入式系統(tǒng)的基本概念

1.2嵌入式系統(tǒng)的分類與特點

1.3嵌入式系統(tǒng)中的微處理器

1.4嵌入式系統(tǒng)的組成

1.5嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用

1.6嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)與調(diào)試

1.7本課程的教學內(nèi)容、課程特點和學習要求

目標及要求：

1)把握嵌入式系統(tǒng)的基本概念，定義、分類、組成、特點及嵌入式系統(tǒng)的

應(yīng)用領(lǐng)域

2)了解嵌入式系統(tǒng)中各種微處理器：MPU、MCU、DSP、FPGA及SOC

各自的特點?

3)了解嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)與調(diào)試過程★?

4)了解本課程的主要教學內(nèi)容、學習辦法和主要參考資料。

研究內(nèi)容：

研究單片機、DSP、FPGA的功能和應(yīng)用，研究它們之間的差異作業(yè)內(nèi)容：

閱讀參考教材，復習相關(guān)內(nèi)容

2、C語言程序設(shè)計基礎(chǔ)（2學時）（支撐教學目標2）

3.1C語言的進展歷史

3.2ANSIC語言與各種版本的C語言的區(qū)分

3.3C語言的數(shù)據(jù)類型

3.4C語言的函數(shù)與頭文件、庫函數(shù)

3.5C語言的程序設(shè)計與開發(fā)過程

目標及要求：

1)了解C語言的數(shù)據(jù)類型

2)了解C語言的頭文件與函數(shù)、庫函數(shù)

3)了解C語言的程序設(shè)計與開發(fā)過程

研究內(nèi)容：

研究C語言中的變量與存儲器的關(guān)系

作業(yè)內(nèi)容：

閱讀參考教材，復習C語言程序設(shè)計基礎(chǔ)學問

3、從表準C到C51（4學時）（支撐教學目標2）

3.1C51的硬件關(guān)聯(lián)性

3.2C51擴展關(guān)鍵字

3.3C51中的代碼和數(shù)據(jù)

3.4C51的函數(shù)

目標及要求：

1)把握的硬件關(guān)聯(lián)性、C51擴展關(guān)鍵字★

2)把握C51的存儲器說明與拜訪方式★

3)了解C51的三種編譯模式

4)把握C51的數(shù)據(jù)類型與存儲★?

5)把握C51中變量肯定地址的定義

6)把握C51中指針變量的使用辦法

7)了解C51中函數(shù)參數(shù)與返回值的傳遞，把握工作寄存器組及中斷函數(shù)的

使用，了解C51的可重入函數(shù)及代碼優(yōu)化★?

研究內(nèi)容：

研究代碼優(yōu)化的辦法

作業(yè)內(nèi)容：

閱讀參考教材，復習8051單片機的存儲器組織及配置，復習C51語言

程序設(shè)計基礎(chǔ)內(nèi)容

4、C51的庫函數(shù)與頭文件（2學時）（支撐教學目標2）

4.1頭文件中定義的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)類型

4.2各類頭文件

4.3C51的啟動文件和初始化文件

目標及要求：

1)了解頭文件中定義的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)類型

2)了解C51各類頭文件及其作用★

3)把握常用庫函數(shù)的使用辦法★

4)了解C51的啟動文件和初始化文件

研究內(nèi)容：

研究在C51中標準輸入/輸出函數(shù)的使用辦法，并與其在標準C中的功能舉行比較

作業(yè)內(nèi)容：

閱讀參考教材，復習、閱讀課上相關(guān)內(nèi)容

5、編譯預處理和編譯控制（2學時）（支撐教學目標2）

5.1編譯預處理

5.2編譯控制

目標及要求：

1)了解文件包含、宏定義及條件編譯等編譯預處理命令

2)了解編譯的文件產(chǎn)物、編譯控制命令的分類和實現(xiàn)、編譯控制命令的具

體描述

研究內(nèi)容：

比較匯編與編譯過程

作業(yè)內(nèi)容：

閱讀參考教材，復習、閱讀編譯預處理和編譯控制相關(guān)內(nèi)容自學拓展：

閱讀參考資料，學習編譯原理

6、C51中的混合編程（2學時）（支撐教學目標2）

6.1C51程序的制作過程

6.2在C51程序中插入?yún)R編行

6.3編寫帶有C51接口的匯編模塊

目標及要求：

1)了解C51程序的制作過程、段的屬性和段名前綴、數(shù)據(jù)目標及程序目標

2)把握在C51程序中插入?yún)R編行的辦法★

3)通過實例，了解編寫帶有C51接口的匯編模塊的辦法?

研究內(nèi)容：

匯編模塊制作辦法研究；匯編語言、C語言混合編程的益處

7、μVision下的典型設(shè)置和典型操作（2學時）（支撐教學目標2）

7.1項目的創(chuàng)建、打開和關(guān)閉

7.2項目選項的設(shè)置

7.3項目中的文件設(shè)置

7.4項目制作

7.5項目調(diào)試

7.6項目管理

目標及要求：

1)了解集成開發(fā)平臺KeilμVision的功能和作用

2)嫻熟把握μVision下，項目的創(chuàng)建、打開和關(guān)閉★

3)嫻熟把握μVision下，項目中的文件設(shè)置★

4)嫻熟把握μVision下，項目的制作、調(diào)試、管理★

研究內(nèi)容：

開發(fā)平臺對嵌入式系統(tǒng)研發(fā)的重要性，抱負的IDE應(yīng)包括哪些功能？

作業(yè)內(nèi)容：

自行下載μVision軟件，反復練習μVision的典型設(shè)置和典型操作自學拓展：

自學其它IDE（集成開發(fā)軟件平臺）

8、軟件試驗一：代碼轉(zhuǎn)換（3學時）（支撐教學目標1）

8.1采納直接地址拜訪分別多字節(jié)壓縮BCD碼

8.2采納變量操作分別多字節(jié)壓縮BCD碼

目標及要求：

1)分離采納直接地址拜訪與變量操作分別多字節(jié)壓縮BCD碼，將30H單

元開頭的延續(xù)5個壓縮BCD碼轉(zhuǎn)換為ASCII碼并存放在40H開頭的單

元

2)認識μVision集成開發(fā)工具在軟件模擬時的環(huán)境設(shè)置

3)進一步嫻熟把握μVision下，項目的制作、調(diào)試、管理

4)通過編程試驗，把握BCD碼、壓縮BCD碼和ASCII碼間的區(qū)分和互相

轉(zhuǎn)換，把握有限次循環(huán)程序的編寫辦法，把握拜訪內(nèi)部RAM和外部

RAM的辦法★

研究內(nèi)容：

假如是反向轉(zhuǎn)換，程序應(yīng)如何修改？

存放數(shù)據(jù)的存儲器如是外部RAM，程序應(yīng)如何修改？

作業(yè)內(nèi)容：

用標準輸入輸出函數(shù)實現(xiàn)本試驗的輸入、輸出

9、軟件試驗二：多字節(jié)數(shù)加減（3學時）（支撐教學目標1）

9.1三字節(jié)BCD碼相加

9.2三字節(jié)BCD碼相減

目標及要求：

1)編程實現(xiàn)三字節(jié)BCD碼的加法，如678900H+123456H，其中被加數(shù)和

加數(shù)分離存于內(nèi)部RAM30H~32H和33H~35H，兩數(shù)的和存入36H~38H，

存儲方式均為“大端對齊”（高位數(shù)存于低地址，低位數(shù)存于高地址）

2)編程實現(xiàn)三字節(jié)BCD碼的減加法，如678900H-123456H，其中被減數(shù)

和減數(shù)分離存于內(nèi)部RAM30H~32H和33H~35H，兩數(shù)的差存入

36H~38H，存儲方式均為“大端對齊”

3)嫻熟把握μVision集成開發(fā)工具在軟件模擬時的環(huán)境設(shè)置

4)通過編程試驗把握多字節(jié)數(shù)的加減運算，把握BCD加法調(diào)節(jié)指令及它

的使用環(huán)境，了解數(shù)據(jù)存儲時“大端對齊”的概念

研究內(nèi)容：

BCD碼、壓縮BCD碼與二進制數(shù)的區(qū)分

10、軟件試驗三：批量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與排序（3學時）（支撐教學目標1）

10.1有符號數(shù)的統(tǒng)計

10.2無符號數(shù)的排序

目標及要求：

1)片內(nèi)RAM40H開頭，延續(xù)存放有10個有符號數(shù)（自行設(shè)置10個單字

節(jié)數(shù)），編程統(tǒng)計數(shù)據(jù)區(qū)中負數(shù)、0、正數(shù)的個數(shù)，分離存入30H~32H

2)片內(nèi)RAM30H開頭，延續(xù)無序存放有10個無符號數(shù)（自行設(shè)置10個

單字節(jié)數(shù)），編程將這批數(shù)據(jù)安升序羅列整齊

3)通過編程試驗，把握有符號數(shù)和無符號數(shù)的區(qū)分，把握標志位和條件轉(zhuǎn)

移指令的使用，把握多分支程序的編寫，把握不定循環(huán)次數(shù)程序的編寫研究內(nèi)容：

本試驗如要改為降序羅列，應(yīng)如何改程序？

11、試驗裝置介紹（2學時）（支撐教學目標1）

11.1試驗板總體結(jié)構(gòu)和元器件布局

11.2板上的試驗資源

11.3各單元電路的結(jié)構(gòu)及使用

目標及要求：

1)了解試驗板總體結(jié)構(gòu)、元器件布局

2)認識了解板上的試驗資源

3)嫻熟把握各單元電路的結(jié)構(gòu)及使用辦法★?

自學拓展：

自學拓展電磁兼容性方面的學問，了解供電電源、元器件布局、PCB制作對嵌入式系統(tǒng)電磁兼容性能的影響

12、硬件試驗一：參數(shù)設(shè)置操作界面（3學時）（支撐教學目標1、2、3）

12.1LED數(shù)碼管的顯示驅(qū)動

12.2按鍵操控顯示

目標及要求：

1)編程實現(xiàn)對一組參數(shù)（30個參數(shù)）舉行管理，通過4個按鍵來實現(xiàn)全部

參數(shù)的顯示、修改和存儲

2)通過對硬件電路的分析理解，把握LED數(shù)碼管的顯示驅(qū)動辦法，把握

軟件讀取各按鍵按下、釋放狀態(tài)的辦法★

3)按鍵處理程序要能夠消退機械按鍵的顫動，能夠適應(yīng)不同人群的操作習

慣，具有迅速調(diào)節(jié)功能，具有一鍵多能的功能，調(diào)節(jié)與設(shè)置參數(shù)時要有

上限和下限（0~200），要能夠?qū)崿F(xiàn)屏幕庇護功能（檢測出用戶在給定時

間內(nèi)未按鍵）★?

研究內(nèi)容：

增大上限和下限，對編程有何影響？

作業(yè)內(nèi)容：

完成未及完成的程序

13、硬件試驗二：數(shù)字秒表設(shè)計（3學時）（支撐教學目標1、2、3）

13.1定時器/計數(shù)器的設(shè)置及控制

13.2定時中斷的設(shè)置

13.3中斷程序的編寫

目標及要求：

1)編程實現(xiàn)數(shù)字秒表功能，計時精度為0.01秒，需用3個按鍵舉行操作：

“開頭”、“停止”、“清除”，用四位數(shù)碼管顯示00.00秒~99.99秒

2)理解并把握定時器/計數(shù)器的設(shè)置及控制★?

3)把握定時中斷的設(shè)置★?

4)把握中斷程序的編寫辦法★?

研究內(nèi)容：

按鍵需要消抖處理嗎？

用定時器不同的工作方式對定時精度的影響

影響秒表計時精度的因素有哪些？

作業(yè)內(nèi)容：

完成未及完成的程序

14、硬件試驗三：數(shù)字頻率表設(shè)計（3學時）（支撐教學目標1、2、3）

15.1頻率測量的M法

15.2頻率測量的T法

15.3頻率測量的M/T法

目標及要求：

1)編程實現(xiàn)以M/T法測量被測信號的頻率，并用四位數(shù)碼管顯示之

2)了解板上振蕩電路的工作原理

3)進一步強化定時中斷的應(yīng)用★

4)理解并把握頻率測量的三種辦法，各自的適用范圍★?

研究內(nèi)容：

影響頻率測量精度的因素有哪些?

作業(yè)內(nèi)容：

完成未及完成的程序

三、教學辦法

在教學方式上，按照詳細教學內(nèi)容，綜合運用課堂講授和演示、課堂研究、課堂練習、發(fā)覺學習法和自學指導法，通過引入問題和啟發(fā)式教學，使同學越發(fā)明確教學內(nèi)容的學問體系，引導同學主動學習，激發(fā)內(nèi)在學習動機，提高課堂的

樂觀性。在目前的試驗教學條件基礎(chǔ)上，準時采納試驗練習法，強化所學學問的理解和運用，培養(yǎng)同學解決實際問題的能力。在試驗教學過程中，引導同學發(fā)覺問題，思量解決計劃。

結(jié)合詳細教學內(nèi)容，本課程所采納的教學辦法說明如下：

1.按照基礎(chǔ)部分，由教師講解和教學演示。教學內(nèi)容的實踐性比較強，單純原理的講解較難理解，所以功能模塊的講解分解到各個功能模塊的編程中去，用到哪里講解到哪里，講完了就用，就舉行實踐，這樣同學更簡單把握，對學問的理解也更深化，交互式教學同學不懂直接提問加強師生之間的溝通。利用實物投影儀和屏幕投影等方式，然同學有一個直觀的熟悉，之后同學重復教師的程序舉行編寫、調(diào)試運行。程序?qū)懗鰜砹?，直接顯示效果，提高同學的愛好，這樣對編程語言和程序的理解和把握有更快的速度。

2.按照從容易到復雜，從單一到綜合的學習辦法舉行教學。嵌入式系統(tǒng)是一個復雜的系統(tǒng)，教學中本著有簡答到復雜的原則舉行課程設(shè)計，教師先舉容易的例子，教師編寫程序運行調(diào)試過后，同學跟著編寫，調(diào)試通過了，再舉行功能拓展加大。同學需要在教師原有的基礎(chǔ)上舉行拓展提高，這樣對原理和編程辦法上更能簡單把握和提高。將一個問題先分解成容易問題，然后再舉行綜合。分部先將單元模塊的編程舉行講解和試驗，然后再以小組的形式按照自己的設(shè)計，設(shè)計復雜工程，然后舉行編寫程序，這樣同學更簡單上手，更利于解決復雜工程能力的培養(yǎng)。

3.注意團隊配合能力的培養(yǎng)，多舉行同學間、師生間的研究。單純的教師教同學學不利于學問的傳達和把握。在課程設(shè)計的時候有無數(shù)同學動手實踐的時光，這個時候可以充分發(fā)揮同學之間的互幫互助能力，讓同學以小組舉行研究，共同解決碰到的困難，這樣的方式更有利于激發(fā)同學自己思量，自己探究的能力，這樣解決的問題同學印象深刻，同時可以起到培養(yǎng)同學團隊配合能力，聆聽其他人意見，與團隊成員分享信息的能力，對今后踏入工作崗位也有好處。教師也可以參加同學的研究，幫組他們分析問題，引導式的啟發(fā)他們解決問題。

4.引導式教導，規(guī)范同學編寫代碼的習慣，培養(yǎng)規(guī)范的作風。在教學過程中，教師先編寫程序，然后同學學習，這樣有益于培養(yǎng)同學的編程風格，規(guī)范他們的編寫代碼的習慣。當今時代軟件產(chǎn)品早己步入團隊配合式開發(fā)模式，要成為一支優(yōu)秀開發(fā)組的關(guān)鍵因素之一就是組員之間的密切溝通，它體現(xiàn)在囫圇開發(fā)周期，從需求、方案、測試案例、設(shè)計，到算法、實現(xiàn)方式等軟件工程各階段當中。詳細到每一個實現(xiàn)模塊的源代碼亦不例外。簡言之，就是你在編寫這段代碼時應(yīng)該讓其他人清楚的了解這段代碼“是什么”，當程序出錯時，其他人能夠從程序規(guī)律