《嵌入式技術(shù)》課程標(biāo)準(zhǔn)

《嵌入式技術(shù)》課程標(biāo)準(zhǔn)一、課程名稱：嵌入式技術(shù)二、內(nèi)容簡介：“嵌入式技術(shù)”是計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的新發(fā)展，具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展前景。本課程主要是介紹嵌入式處理器STM32F429基本原理、內(nèi)部資源、嵌入式開發(fā)工具下C語言程序設(shè)計(jì)、外圍接口驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)等。通過該課程學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)，能夠使學(xué)生較系統(tǒng)地了解嵌入式處理器，掌握uVision5等嵌入式開發(fā)工具和嵌入式開發(fā)語言，掌握嵌入式設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)方法，為設(shè)計(jì)更高級(jí)的嵌入式系統(tǒng)打下必要的基礎(chǔ)。三、課程定位（一）課程專業(yè)背景分析“嵌入式技術(shù)”是應(yīng)用電子技術(shù)、智能交通技術(shù)運(yùn)用等專業(yè)的一門實(shí)用技術(shù)核心課程，它對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和解決問題的能力具有重要作用。通過本課程的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生較系統(tǒng)地掌握嵌入式的基本原理、接口和應(yīng)用技術(shù)。熟悉嵌入式技術(shù)在工業(yè)控制中的應(yīng)用，可以培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生動(dòng)手操作和技術(shù)創(chuàng)新的能力，為將來從事工業(yè)領(lǐng)域相關(guān)工作，尤其是自動(dòng)控制以及應(yīng)用電子產(chǎn)品的維護(hù)、檢測(cè)和設(shè)計(jì)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為將來進(jìn)行各種智能化產(chǎn)品的開發(fā)提供技術(shù)準(zhǔn)備。（二）職業(yè)能力需求分析“嵌入式技術(shù)”是評(píng)價(jià)本專業(yè)學(xué)生是否掌握學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)、能否綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題、是否具備底層軟件開發(fā)各種技能的重要課程。本課程以應(yīng)用為出發(fā)點(diǎn)，可以提高學(xué)生在嵌入式控制領(lǐng)域的軟、硬件設(shè)計(jì)能力，為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本課程在培養(yǎng)學(xué)生從事嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域工作所需的知識(shí)和技能方面承擔(dān)著重要任務(wù)。它對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的工程思維的能力、獨(dú)立分析問題和解決問題的能力、實(shí)踐操作的能力、綜合運(yùn)用能力、技術(shù)創(chuàng)新的能力以及獨(dú)立獲取知識(shí)的能力具有重要作用。在專業(yè)課程體系中，它的功能定位是在具備一定專業(yè)知識(shí)后進(jìn)一步拔高知識(shí)層次，是走向工作崗位的橋梁。四、課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想及原則以職業(yè)能力培養(yǎng)為重點(diǎn)，與企業(yè)合作進(jìn)行基于工作過程的課程開發(fā)與設(shè)計(jì)，充分體現(xiàn)職業(yè)性、實(shí)踐性和開放性的要求。根據(jù)高職學(xué)生的實(shí)際情況和工作崗位，以及本課程在培養(yǎng)計(jì)劃中的作用，設(shè)置了新的課程體系，重新組織了教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)了教學(xué)模式和方法。該課程的先行課程為“模擬電子技術(shù)”、“數(shù)字電子技術(shù)”、“C語言程序設(shè)計(jì)”、“單片機(jī)技術(shù)”。采用多媒體和講授相結(jié)合的形式，采用一邊講授，一邊實(shí)訓(xùn)的形式組織課堂。以知識(shí)為基礎(chǔ)，以能力為核心，構(gòu)建新的實(shí)踐課程內(nèi)容體系，確保教學(xué)內(nèi)容的合理性、實(shí)用性和先進(jìn)性。以典型項(xiàng)目實(shí)例分解模塊，并將該實(shí)例分解得到相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，將分解出來的知識(shí)點(diǎn)按照循序漸進(jìn)的原則分別放在各章節(jié)中進(jìn)行講解，以各個(gè)模塊構(gòu)建知識(shí)，后連貫，層層遞進(jìn)，達(dá)到以“應(yīng)用”為主線連接所學(xué)知識(shí)的目的。讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中得到反復(fù)性的思維訓(xùn)練，加深對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解和運(yùn)用，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)嵌入式應(yīng)用的熟悉和理解。五、建議課時(shí)：60學(xué)時(shí)六、課程目標(biāo)：（一）課程能力目標(biāo)1.總體目標(biāo)課程總目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)能力，學(xué)生經(jīng)過一學(xué)期的系統(tǒng)訓(xùn)練后，掌握用嵌入式開發(fā)的基本步驟、工具和技能，能獨(dú)立開發(fā)中小型的嵌入式模塊。能勝任嵌入式應(yīng)用助理工程師和嵌入式系統(tǒng)助理工程師等崗位工作。2.具體目標(biāo)要求學(xué)生完成本門課程的學(xué)習(xí)后，能夠完成簡單的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)。具體應(yīng)掌握以下內(nèi)容：(1)熟練使用嵌入式開發(fā)工具(2)熟悉嵌入式軟件開發(fā)流程(3)能夠讀懂嵌入式底層開發(fā)程序(4)能夠編寫簡單的嵌入式應(yīng)用程序(5)能夠進(jìn)行小型的嵌入式項(xiàng)目開發(fā)（二）知識(shí)目標(biāo)（1）了解嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域，常見嵌入式處理器ARM軟硬件開發(fā)環(huán)境。了解ARM處理器CPU結(jié)構(gòu)，寄存器組織。（2）掌握ARM體系結(jié)構(gòu)，ARM項(xiàng)目開發(fā)流程；驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)。庫函數(shù)的使用方法；了解ARM下匯編與C混合編程。（3）掌握基本接口技術(shù)，串口原理，IIC原理。（4）掌握STM32實(shí)驗(yàn)箱上的實(shí)用程序設(shè)計(jì)。包括啟動(dòng)代碼，算法、界面設(shè)計(jì)，IIC驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，串口調(diào)試工具，并口調(diào)試工具等內(nèi)容。（5）掌握稍大規(guī)模項(xiàng)目程序模塊的搭建方法。七、課程內(nèi)容設(shè)計(jì)項(xiàng)目編號(hào)項(xiàng)目名稱學(xué)時(shí)分配1炫彩舞臺(tái)燈光設(shè)計(jì)122燈光遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)43簡易數(shù)字鐘84簡易計(jì)算器85電子文本閱讀器86簡易電壓表87直流電機(jī)測(cè)速與調(diào)速88步進(jìn)電機(jī)控制4合計(jì)60注：模塊項(xiàng)可根據(jù)本課程實(shí)際自行增刪八、能力訓(xùn)練項(xiàng)目設(shè)計(jì)項(xiàng)目編號(hào)模塊（任務(wù)）名稱擬實(shí)現(xiàn)的能力目標(biāo)相關(guān)支撐知識(shí)訓(xùn)練方式手段步驟結(jié)果（可展示）1模塊1：開發(fā)平臺(tái)硬件系統(tǒng)熟悉嵌入式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、硬件資源ARM概述、ARM體系結(jié)構(gòu)及分類、ARM-寄存器結(jié)構(gòu)、ARM處理器核以STM32F429典型的硬件資源識(shí)別ARM處理器，識(shí)別試驗(yàn)箱各部分功能并簡單操作模塊2：開發(fā)軟件系統(tǒng)熟悉uVision5的應(yīng)用，點(diǎn)亮1個(gè)LED燈的流程uVision5的界面、軟件包的安裝按流程操作模塊3：炫彩舞臺(tái)燈光設(shè)計(jì)會(huì)編寫按鍵控制LED燈光程序，會(huì)編寫炫彩舞臺(tái)燈光程序GPIO口的原理、鍵盤原理、函數(shù)庫的理解先實(shí)現(xiàn)多個(gè)LED燈點(diǎn)亮、再實(shí)現(xiàn)按鍵控制、最后實(shí)現(xiàn)花樣燈光控制花樣燈光顯示2模塊1：串口驅(qū)動(dòng)開發(fā)配置ARM開發(fā)環(huán)境并編譯下載串行通信程序到目標(biāo)機(jī)運(yùn)行1.學(xué)習(xí)并了解STM32串口通訊，接收中斷的工作原理以及方法。通過通訊來控制LED燈的點(diǎn)亮和熄滅。串行通信的C程序?qū)崿F(xiàn)正常通信模塊2：字符串收發(fā)相隨了解STM32串口通訊，接收中斷的工作原理以及方法，能夠編寫STM32的發(fā)送程序能夠根據(jù)要求編寫STM32收發(fā)程序編寫一段收發(fā)程序，在PC機(jī)和ARM上看結(jié)果程序運(yùn)行正確，打印輸出模塊3：燈光遠(yuǎn)程控制理解串行通信原理及編程思路遠(yuǎn)程控制ARM機(jī)上的LED閃爍燈閃爍3模塊1：利用定時(shí)器產(chǎn)生基準(zhǔn)中斷信號(hào)利用函數(shù)庫實(shí)現(xiàn)定時(shí)器中斷、掌握定時(shí)器的工作原理STM32的通用定時(shí)器的應(yīng)用、寄存器編程中斷模塊2：產(chǎn)生秒分時(shí)掌握時(shí)分秒的編程思路編寫秒脈沖、分、時(shí)程序，下載相應(yīng)程序，看結(jié)果秒分時(shí)顯示模塊3：簡易時(shí)鐘會(huì)搭建完整的時(shí)鐘系序編寫簡易的時(shí)鐘程序，下載相應(yīng)程序，看結(jié)果時(shí)鐘顯示模塊4：實(shí)時(shí)時(shí)鐘會(huì)編寫實(shí)時(shí)時(shí)鐘程序以及鬧鐘驅(qū)動(dòng)程序?qū)崟r(shí)時(shí)鐘相關(guān)的寄存器、函數(shù)庫的使用、鬧鐘的相關(guān)寄存器定義形式下載程序，看結(jié)果時(shí)鐘顯示、鬧鐘報(bào)警4模塊1：數(shù)碼管顯示掌握ARM開發(fā)環(huán)境和超級(jí)終端的配置方法；掌握基于ARM的嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)流程；讀懂基于目標(biāo)機(jī)LED顯示輸出的相關(guān)嵌入式系統(tǒng)硬件驅(qū)動(dòng)程序嵌入式開發(fā)環(huán)境配置及程序編譯上傳方法、鍵盤及LED工作原理、驅(qū)動(dòng)開發(fā)原理編寫LED顯示驅(qū)動(dòng)C語言源代碼程序上傳成功、LED正常工作模塊2：鍵盤的按鍵識(shí)別能利用C語言編程實(shí)現(xiàn)鍵盤驅(qū)動(dòng)編寫鍵盤驅(qū)動(dòng)C語言源代碼鍵盤正常工作模塊3：簡易計(jì)算器能利用C語言編程實(shí)現(xiàn)LED驅(qū)動(dòng)編寫計(jì)算器程序源代碼計(jì)算器功能正常5模塊1：TFTLCD顯示文本學(xué)會(huì)LCD的顯示原理，并通過編程在LCD上顯示文字LCD原理編寫LCD驅(qū)動(dòng)C語言源代碼模塊2：LCD觸摸屏坐標(biāo)讀取及鍵值定義學(xué)會(huì)讀取LCD屏觸控坐標(biāo)值并轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的鍵值觸摸屏原理編寫觸摸屏驅(qū)動(dòng)C語言源代碼觸摸屏正常工作模塊3：電子文本閱讀器學(xué)會(huì)通過觸摸屏控制屏幕的程序編寫觸摸屏原理編寫觸摸屏驅(qū)動(dòng)C語言源代碼觸摸屏正常工作6模塊1：簡易數(shù)字電壓表掌握AD轉(zhuǎn)換原理、能利用C語言編程實(shí)現(xiàn)LCD驅(qū)動(dòng)AD轉(zhuǎn)換原理編寫LCD驅(qū)動(dòng)C語言源代碼、模數(shù)轉(zhuǎn)換代碼，下載到ARM采集的結(jié)果在LCD上顯示模塊2：多種波形發(fā)生器掌握DA轉(zhuǎn)換原理DA轉(zhuǎn)換原理編寫數(shù)模轉(zhuǎn)換代碼，下載到ARM中示波器觀察輸出，看波形7模塊1：直流電機(jī)的測(cè)速了解直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作方式，并通過程序控制電機(jī)的啟動(dòng)、停止和正反轉(zhuǎn)。直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作方式編寫直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序觀察直流電機(jī)運(yùn)動(dòng)狀況模塊2：直流電機(jī)的調(diào)速掌握直流電機(jī)速度的調(diào)節(jié)方法速度控制原理編寫直流電機(jī)控制程序觀察直流電機(jī)的速度變化模塊3：臺(tái)扇無線控制調(diào)檔系統(tǒng)設(shè)計(jì)掌握用紅外遙控技術(shù)編程實(shí)現(xiàn)臺(tái)扇速度控制紅外遙控的工作原理編寫紅外遙控編碼解碼程序，實(shí)現(xiàn)臺(tái)扇的調(diào)檔控制8模塊1：步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)了解步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)原理，能夠通過程序來調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的工作原理、驅(qū)動(dòng)原理、測(cè)速與調(diào)速方法下載測(cè)速程序，觀察結(jié)果觀察步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)狀況模塊2：步進(jìn)電機(jī)速度的調(diào)節(jié)會(huì)編寫相應(yīng)的程序，控制步進(jìn)電機(jī)的速度下載調(diào)速程序，觀察結(jié)果觀察步進(jìn)電機(jī)的速度變化注：項(xiàng)目編號(hào)項(xiàng)可根據(jù)本課程實(shí)際自行增刪九、課程進(jìn)度表（2學(xué)時(shí)為一單元）周次能力訓(xùn)練項(xiàng)目編號(hào)單元順序號(hào)學(xué)時(shí)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)能力目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)其他內(nèi)容（含考核評(píng)價(jià)）1112識(shí)別ARM處理器，識(shí)別試驗(yàn)箱各部分功能并簡單操作ARM概述、ARM體系結(jié)構(gòu)及分類122熟悉STM32的外圍硬件設(shè)備STM32的硬件資源2112熟悉軟件平臺(tái)，下載程序流程uVision5的界面、軟件包的安裝實(shí)訓(xùn)一122會(huì)編寫GPIO程序、熟悉函數(shù)的使用方法GPIO的應(yīng)用3112會(huì)編寫按鍵控制LED燈光程序，按鍵的應(yīng)用122會(huì)編寫炫彩舞臺(tái)燈光程序GPIO的編程應(yīng)用實(shí)訓(xùn)二4212會(huì)編寫串行收發(fā)程序串行通信的工作原理222能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能串行通信的工作原理5312回編寫定時(shí)器定時(shí)程序STM32的通用定時(shí)器的應(yīng)用、寄存器編程實(shí)訓(xùn)三322會(huì)編寫數(shù)字鐘程序秒分時(shí)計(jì)時(shí)原理6312會(huì)編寫實(shí)時(shí)時(shí)鐘控制程序?qū)崟r(shí)時(shí)鐘相關(guān)的寄存器、函數(shù)庫的使用322會(huì)編寫鬧鐘控制程序鬧鐘的相關(guān)寄存器定義形式實(shí)訓(xùn)四7412編寫LED顯示驅(qū)動(dòng)C語言源代碼LED工作原理422編寫鍵盤驅(qū)動(dòng)C語言源代碼LED驅(qū)動(dòng)開發(fā)原理實(shí)訓(xùn)五8412編寫計(jì)算器程序源代碼鍵盤工作原理422編寫計(jì)算器程序源代鍵盤工作原理實(shí)訓(xùn)六碼9512學(xué)會(huì)LCD的顯示原理，并通過編程在LCD上顯示文字LCD顯示原理522編寫LCD的程序?qū)崿F(xiàn)LCD顯示實(shí)訓(xùn)七10512掌握觸摸屏顯示原理觸摸屏顯示原理522編程實(shí)現(xiàn)電子文本閱讀器功能實(shí)現(xiàn)觸摸屏功能實(shí)訓(xùn)八11612理解AD轉(zhuǎn)換功能函數(shù)的實(shí)現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換原理622會(huì)編寫簡易電壓表程序簡易電壓表的編程實(shí)現(xiàn)實(shí)訓(xùn)九12612理解DA轉(zhuǎn)換原理DA轉(zhuǎn)換原理622會(huì)編寫程序?qū)崿F(xiàn)多種波形顯示產(chǎn)生三角波、鋸齒波、正弦波的波形原理實(shí)訓(xùn)十13722會(huì)編寫直流電機(jī)控制程序直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作方式722編程實(shí)現(xiàn)測(cè)速和調(diào)速功能測(cè)速與調(diào)速原理實(shí)訓(xùn)十二14712會(huì)編寫臺(tái)扇無線控制調(diào)檔程序紅外遙控原理72215812會(huì)編寫步進(jìn)電機(jī)的測(cè)速、調(diào)速程序步進(jìn)電機(jī)的工作原理、驅(qū)動(dòng)原理、測(cè)速與調(diào)速方法實(shí)訓(xùn)十三822合計(jì)60備注：注：項(xiàng)目編號(hào)可根據(jù)本課程實(shí)際自行增刪十、課程考核方案（一）考核方式的改革思路1.改革傳統(tǒng)的學(xué)生考核手段和方法，采用階段考核、目標(biāo)考核、項(xiàng)目考核、理論與實(shí)踐一體化的考核模式。2.關(guān)注考核的多元性，結(jié)合課堂講解表現(xiàn)、課堂項(xiàng)目操作、項(xiàng)目訓(xùn)練、綜合訓(xùn)練及考試情況，綜合考核學(xué)生成績。筆答考試可采用開卷考試形式。（二）課程方式及標(biāo)準(zhǔn)1.考核內(nèi)容：考核內(nèi)容包括方法考核和實(shí)踐考核二部分內(nèi)容。2.評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：方法考核按試卷不同題目設(shè)定不同的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)踐考核按不同的考核內(nèi)容評(píng)分。3.考核方法(包括補(bǔ)考形式)：方法考核采取閉卷考核的方式，實(shí)踐考核采取隨機(jī)抽取試題的方式考核。補(bǔ)考形式與之相同。4.成績構(gòu)成要素（例如作業(yè)、階段性測(cè)驗(yàn)、期末考試、學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)紀(jì)律的考評(píng)等）及各要素所占比重總成績由三部分組成：平時(shí)成績、期末實(shí)際操作考試成績和期末方法考試成績。（1）平時(shí)成績占總成績的70%1）平時(shí)表現(xiàn)占平時(shí)總成績的20%平時(shí)成績主要是對(duì)日常出勤情況、課堂表現(xiàn)、課堂實(shí)操、作業(yè)完成情況及平時(shí)階段測(cè)驗(yàn)成績的考核。其中：出勤情況占20%課堂表現(xiàn)占20%課堂實(shí)際操作占20%作業(yè)完成情況占20%平時(shí)階段測(cè)驗(yàn)成績占20%2）平時(shí)作品測(cè)試結(jié)果占平時(shí)總成績的80%（2）期末實(shí)際操作考試成績占總成績的15%（3）期末方法考試成績占總成績的15%十一、課程教學(xué)參考資料（一）教材《嵌入式技術(shù)》張桂紅2018年（二）參考書(1)《嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程》周立功北京航空航天大學(xué)出版社2015年出版(2)《嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程》王黎明北京航空航天大學(xué)出版社2016年出版(3)《ARM體系結(jié)構(gòu)與編程》杜春雷清華大學(xué)出版社.2013年出版十二、教學(xué)設(shè)計(jì)特色與創(chuàng)新（一）課程設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)(1)面向全體學(xué)生，注重素質(zhì)教育、能力與技能培養(yǎng)本課程面向應(yīng)用電子技術(shù)、智能交通運(yùn)用技術(shù)專業(yè)的全體學(xué)生，注重專業(yè)基礎(chǔ)素質(zhì)教育，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高他們的抽象思維能力，增強(qiáng)他們理論聯(lián)系實(shí)際的能力，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神。重視知識(shí)與技能；過程與方法；情感態(tài)度與價(jià)值觀課程目標(biāo)的培養(yǎng)。(2)突出學(xué)生主體，尊重個(gè)體差異本實(shí)訓(xùn)在目標(biāo)設(shè)定、教學(xué)過程、課程評(píng)價(jià)和教學(xué)資源的開發(fā)等方面都突出以學(xué)生為主體的思想，課程實(shí)施應(yīng)成為學(xué)生在教師的指導(dǎo)下構(gòu)建知識(shí)、活躍思維、展現(xiàn)個(gè)性和拓展視野的過程。(3)注重過程評(píng)價(jià)，促進(jìn)學(xué)生發(fā)展建立能激勵(lì)學(xué)生動(dòng)手能力發(fā)展的評(píng)價(jià)方法。在課程學(xué)習(xí)過程中應(yīng)注重培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的積極性和自信心。(4)開發(fā)課程資源，拓展學(xué)用渠道本課程要力求合理利用和積極開發(fā)課程資源，給學(xué)生提供貼近現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，能反映新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備的課程資源。（二）課程設(shè)計(jì)的創(chuàng)新之處從應(yīng)用的角度出發(fā)，改變了原有教學(xué)順序，采取模塊化結(jié)構(gòu)編排嵌入式教學(xué)內(nèi)容，打破傳統(tǒng)的單一教學(xué)模式，聯(lián)合采用多種教學(xué)方式