嵌入式系统原理及应用
嵌入式系统原理及应用
少于1000 人选课
更新日期:2025/05/08
开课平台学银在线
开课高校燕山大学
开课教师陈志旺
学科专业工学电气类
开课时间2025/03/06 - 2025/06/30
课程周期17 周
开课状态开课中
每周学时-
课程简介

本课程中以计算思维为导向,帮助学习者“把STM32作为一个工具”来学习计算机学科的基础知识,充实实践内容。本课程的所有内容都是围绕着“以STM32单片机为例来讲解微机原理”和“培养底层编程意识和思想”这两个核心目标来进行的。对所有和这两个目标关系并不密切的内容,都进行了舍弃,使学习者可以集中注意力于那些具有普遍意义的计算机知识。

有了目标,如何导航?导航需要地图和指南针。

地图使学习者对嵌入式微机的知识体系有宏观把握,居高临下,不会“不识庐山真面目,只缘身在此山中”。STM32单片机的资源太丰富,工具很完善,这是它占领嵌入式市场的优势,但却使得初学者不知从何入手。尽管ST公司写了厚厚的芯片手册,但却不适合初学者。如果把手册看成一幅真实的地图,初学者需要的是一幅“手绘地图”。大学课堂上的教学和教材应是这样的“手绘地图”,不必所有细节事无巨细(STM32的所有外设不一定都介绍),但应给出学习的导航路径,提示重点关注的地方,用易于理解的卡通方式进行解释;比例尺(详略)要根据学生的能力及应用选择;知识体系还要全面完整。学完手绘地图,有了初步基础,更重要的是对单片机的认识有了全貌,这样再去看手册,就形成了“良好的学习梯度”,便于初学者拾级而上。

这里的地图也指STM32的整体结构,学习每部分内容要清晰各部分在整体结构中的位置,和其他部分的关系。

指南针指示方向,使学习者洞察重点,突破难点,注重典型性,避免随意性;注重迁移性,避免孤立性。

有了教学目标和顶层设计,本课程特点如下:

(1)定位准确,为STM32入门开发者而写,做到有的放矢;

(2)内容先进,对STM32最新发布的产品有关注,能反映计算机科学技术的新成果,新趋势;内容有坚实的学术研究基础,同时还是教与学切磋相长的荟萃;

(3)取舍合理,做到“该有的有,不该有的没有”,不包罗万象、贪多求全,不直接复制照抄手册;课程内容的基础性与先进性、经典与现代、理论与实践的关系处理得当;课程制作中综合参考了多方面相关资料:STM32官方培训、STM32配套开发板、嵌入式开发工程师公众号及博客,集多家之长,取长补短,更好满足STM32入门者的学习需求。针对上述资料我们并没有“拿来主义”直接使用,教研团队对资料及学生需求进行了充分的对比分析,有针对性地进行了深度二次开发,使课程内容更适合STM32学习者的特点。

(4)体系得当,针对STM32入门者的特点,精心设计教材体系,符合科学发展的规律和教育的认知规律,在理论与实践、基础与新知、知识与技能等方面有恰当合理的布局和设计,同时要注意学科交叉和文理交融;不仅使教材体现科学性和先进性,还要注意循序渐进、降低台阶、分散难点,使学生易于理解;

(5)风格鲜明,要用通俗易懂的方法和语言叙述复杂的概念,善于运用形象思维,深入浅出,引人入胜。

该课程配套教材《STM32嵌入式微控制器快速上手(第2版)》曾荣获2014年中国电子教育学会“全国电子信息类优秀教材”三等奖。据统计,该教材被山东大学、电子科技大学、苏州大学、河北工业大学、东华大学等国内50余所高校选用,截止2021年7月累计重印30次,30100册。

课程大纲

嵌入式系统概述

  • 1.1 微机系统基本概念
  • 1.2 嵌入式系统特点及发展
  • 1.3 ARM及STM32简介

Cortex-M3体系结构

  • 2.1 CM3微处理器结构
  • 2.2 总线和存储器
  • 2.3 bit-band操作

STM32最小系统

  • 3.1 电源电路及功耗管理
  • 3.2 复位方式及启动流程
  • 3.3 时钟、下载电路及最小系统

STM32程序设计

  • 4.1 CMSIS及标准外设库
  • 4.2 STM32嵌入式底层编程
  • 4.3 MDK编译过程及变量存储实验

GPIO原理及应用

  • 5.1 GPIO硬件结构和功能
  • 5.2 库函数和寄存器的关系
  • 5.3 GPIO应用案例(一)
  • 5.4 GPIO应用案例(二)
  • 5.5 STM32Cube应用

EXTI原理及应用

  • 6.1 中断概念和NVIC
  • 6.2 EXTI

USART原理及应用

  • 7.1 USART

定时器原理及应用

  • 8.1 TIM
  • 8.2 STM32定时器的PWM

DMA原理及应用

  • 9.1 DMA

ADC原理及应用

  • 10.1 ADC

μC/OS-II嵌入式操作系统基础

  • 11.1 RTOS基础

μC/OS-II的内核机制

  • 12.1 μC/OS- -II中的任务