嵌入式系统及应用
嵌入式系统及应用
5万+ 人选课
更新日期:2025/06/06
开课时间2025/02/24 - 2025/06/22
课程周期17 周
开课状态开课中
每周学时-
课程简介

课程简介:

本课程是计算机科学与技术、物联网工程、电子信息等专业的重要技术类课程。嵌入式计算机系统简称为嵌入式系统,其概念最初源于传统测控系统对计算机的需求,是不以计算机面目出现的“计算机”,这个计算机系统隐含在各类具体的产品之中,在这些产品中,计算机程序起到了重要作用。其应用范围可以粗略分为两大类:一类是电子系统智能化(如工业控制、汽车电子、家用电器、物联网应用、嵌入式人工智能等),这类应用也被称为微控制器MCU领域,从形态上看,更类似于早期的电子系统,但内部计算程序起核心控制作用。另一类是计算机应用的延伸(如平板电脑、手机等),这类应用也被称为应用处理器MAP领域。

从学习与开发角度,微控制器MCU是学习嵌入式系统的入门环节,且为重要的一环,它注重软件硬件协同,注重底层硬件接口、驱动及软硬件密切结合的开发调试技能等。应用处理器MAP更接近通用计算机系统,学习与开发方式也类似于通用计算机。从学习规律角度看,若是要全面学习掌握嵌入式系统,应该先学习掌握微控制器,然后在此基础上,进一步学习实时操作系统、嵌入式操作系统、应用处理器软件开发等,而不要倒过来学习。

微控制器是嵌入式人工智能、工业物联网的“大脑”,是嵌入式系统的技术核心。本课程按照“入门时间较快、硬件成本较少,软硬件资料规范、知识要素较多,学习难度较低”的基本原则,选择流行的32ARM Cortex-M系列微处理器为蓝本,以嵌入式硬件构件及底层软件构件设计为主线,基于嵌入式软件工程的思想,按照“通用知识—驱动构件使用方法—测试实例—芯片编程结构—构件的设计方法”的线条,逐步阐述电子系统智能化嵌入式应用的软件与硬件设计。使读者逐步掌握嵌入式系统的基本知识要素、基本原理与设计方法,获得嵌入式系统的基本脉络,打好软硬设计基础,逐步学会电子系统智能化嵌入式应用的软硬件设计,强化实践训练。

本课程教学用书《嵌入式技术基础与实践(第6版)—基于STM32L431微控制器》,该教材历经十多年凝练,仔细梳理了嵌入式系统的通用基础知识要素,注重把握通用知识与芯片相关知识之间的平衡、把握硬件与软件的关系、对底层驱动进行构件化封装、设计合理的测试用例,教材内含简明实验套件,结合网上电子资源,方便读者进行实践与应用。

《嵌入式技术基础与实践(第 6 版)》(王宜怀主编)

【书内含通用嵌入式计算机GEC,型号:AHL-STM32L431,可完成书中基本实验】

教材内含开发套件图片:

教材可在 当当、京东等网络销售平台上购买。

电子资源下载地址及路径:

“https://sumcu.suda.edu.cn/” “金葫芦专区”→“嵌入式书6版”,右边为下载索引

  

课程大纲
概述
1.1 初识嵌入式系统
1.2 嵌入式系统的定义、发展简史、分类及特点
1.3 嵌入式系统的学习困惑、知识体系及学习建议
1.4 微控制器与应用处理器简介
1.5 嵌入式系统常用术语
ARM Cortex-M4微处理器
2.1 ARM Cortex-M4微处理器简介
2.2 寻址方式与机器码的获取方法
2.3 基本指令分类解析
2.4 汇编语言的基本语法
存储器映像、中断源与硬件最小系统
3.1 STM32L系列MCU概述
3.2 STM32L4的引脚图与硬件最小系统
3.3 由MCU构建通用嵌入式计算机
GPIO及程序框架
4.1 GPIO通用基础知识
4.2 软件干预硬件的方法
4.3 认识工程框架
4.4 GPIO构件的制作过程
4.5 第一个汇编语言工程:控制小灯闪烁
4.6 实验一 熟悉实验开发环境及GPIO编程
嵌入式硬件构件与底层驱动构件基本规范
5.1 嵌入式硬件构件
5.2 嵌入式底层驱动构件的概念与层次模型
5.3 底层驱动构件的封装规范
5.4 硬件构件及其驱动构件的复用与移植方法
串行通信模块及第一个中断程序结构
6.1 异步串行通信的通用基础知识
6.2 基于构件的串行通信编程方法
6.3 UART构件的制作过程
6.4 中断机制及中断编程步骤
6.5 实验二 串口通信及中断实验
定时器相关模块
7.1 定时器通用基础知识
7.2 STM32L431中的定时器
7.3 脉宽调制
7.4 输入捕捉与输出比较
7.5 实验三 定时器及PWM实验
Flash在线编程、ADC与DAC
8.1 Flash在线编程
8.2 ADC
8.3 DAC
8.4 实验四 ADC实验
SPI、I2C与TSC模块
9.1 串行外设接口SPI模块
9.2 集成电路互联总线I2C模块
9.3 触摸感应控制器TSC模块
9.4 实验五 SPI通信实验
CAN总线、DMA与位带操作
10.1 CAN总线
10.2 DMA
10.3 位带操作
系统时钟与其他功能模块
11.1 时钟系统
11.2 复位模块与看门狗模块
11.3 电源控制模块与CRC校验模块
11.4 实验六 综合实验
应用案例
12.1 嵌入式系统稳定性问题
12.2 外接传感器及执行部件的编程方法
12.3 实时操作系统的简明实例
12.4 嵌入式人工智能的简明实例
12.5 NB-IoT的应用简介
12.6 4G、Cat1、Wi-Fi及WSN的应用