《STM32嵌入式技术应用》教学大纲

《STM32嵌入式技术应用》

课程教学大纲

课程编号：116024 适用专业：电子信息大类、自动化类等

课程类型：专业核心课课程性质：必修课

课程学时：64 课程学分：4

一、课程定位

《STM32嵌入式技术应用》是面向电子信息大类（包括电子信息类、计算机类、通信类）和自动化类等专业开设的专业核心课程，该课程面向嵌入式系统设计师工作岗位。本课程的先修课程是《电子技术基础》和《C语言程序设计》。本课程的主要任务是：使学生掌握嵌入式系统相关的通用知识、嵌入式硬件构件设计和嵌入式软件构件设计，并在此基础上根据系统功能需求进行嵌入式应用层程序设计，为《物联网技术》、《毕业设计论文》、《顶岗实习》等后续课程奠定坚实的嵌入式技术基础，为社会培养嵌入式智能产品设计、分析、调试与创新能力的高素质技术技能型人才。

二、课程目标

1.知识目标

（1）熟悉嵌入式系统的概念、组成以及嵌入式技术的学习方法

（2）熟悉MCU的资源

（3）掌握嵌入式硬件最小系统设计

（4）掌握GPIO的通用知识

（5）熟悉MCU的GPIO底层驱动构件的设计方法

（6）掌握MCU的GPIO底层驱动构件头文件的使用方法

（7）掌握小灯的硬件构件和软件构件的设计及使用方法

（8）掌握嵌入式软件最小系统（闪灯）、流水灯的设计与实现方法

（9）掌握开关硬件构件和开关软件构件的设计及使用方法

（10）掌握开关检测与控制功能的应用层程序设计方法

（11）理解中断的概念及中断管理过程

（12）熟悉MCU的定时器模块及其底层驱动构件设计方法

（13）掌握MCU的定时器底层驱动构件头文件的使用方法

（14）掌握定时中断的应用层程序设计方法sync pad

（15）掌握数码管的通用知识、数码管的硬件构件设计方法

（16）掌握数码管软件构件设计及使用方法

（17）掌握数码管显示的应用层程序设计方法

（18）掌握键盘的通用知识、键盘的硬件构件设计方法

（19）掌握键盘软件构件设计及使用方法

（20）掌握键盘检测与控制功能的应用层程序设计方法

（21）掌握UART通信的通用知识

（22）熟悉MCU的UART模块及其底层驱动构件设计方法

（23）掌握MCU的UART底层驱动构件头文件的使用方法

（24）掌握UART通信的应用层程序设计方法

（25）掌握上位机和下位机的串口通信与调试方法

（26）掌握通过UART接口实现利用格式化输出函数printf向PC输出数据的方法

（27）掌握PWM的通用知识（基本概念、技术指标及应用场合）

（28）熟悉MCU的PWM模块及其底层驱动构件设计方法

（29）掌握MCU的PWM底层驱动构件头文件的使用方法

（30）掌握PWM控制功能的应用层程序设计方法

（31）掌握输入捕捉的通用知识（输入捕捉的过程和原理）

（32）熟悉MCU的输入捕捉模块及其底层驱动构件设计方法

（33）掌握MCU的输入捕捉底层驱动构件头文件的使用方法

（34）掌握输入捕捉功能的应用层程序设计方法

（35）掌握ADC的通用知识

（36）熟悉MCU的ADC模块及其底层驱动构件设计方法

（37）掌握MCU的ADC底层驱动构件头文件的使用方法

（38）掌握ADC功能的应用层程序设计方法

（39）掌握CAN通信的通用知识

（40）熟悉MCU的CAN模块及其底层驱动构件设计方法

（41）掌握MCU的CAN底层驱动构件头文件的使用方法

（42）掌握CAN通信功能的应用层程序设计方法

（43）掌握多机之间的CAN通信与调试方法

（44）了解MCU的系统时钟组成及分配

2.能力目标

（1）能利用Keil MDK集成开发环境下的工程模板，进行工程文件的物理存储和逻辑组织与管理

（2）能利用ST-Link进行目标程序的下载

（2）能利用GPIO、TIM、SysTcik、UART、PWM、INCAP、ADC、CAN底层驱动构件头文件及LIGHT、SW、KB、LED等应用外设构件进行综合应用系统设计

（3）能借助MCU参考手册分析GPIO、FTM、SysTcik、UART、PWM、INCAP、ADC、CAN等底层驱动构件源文件代码

3.素质目标

（1）基本职业素养：遵守工作时间，在教学活动中渗透企业的“8S”制度（教学实施：使用实践设备时注重用电安全，实践设备使用完毕后要断电并放于指定位置），培养良好的工作习惯与职业意识。

农用保水剂（2）团结协作素养：根据工作任务进行合理的分工与协作，按照要求完成任务，培养责任意识、团队意识与协作精神。

（3）自主学习素养：对所进行的工作任务收集、整理，并进行工作总结（教学实施：每个项目的实施，需要自行查资料并进整理，项目完成后，需要进行总结并填写学习任务手册），培养自主学习意识与一丝不苟工作作风。

（4）思政和劳动素养：具有一定的辩证唯物主义运用能力、产品成本意识、劳动意识、创新意识和创新能力。

三、课程设计

牢固树立以学习者为中心的教学理念，按照“以学生为中心、学习成果为导向、促进自主学习”思路进行课程教学设计，充分体现“做中学、学中做”、“教、学、做一体化”等职业教育

教学特，使学校教学过程与企业的生产过程相对接。以实际、实用、必需、够用为原则，采用项目化教学方式，以“项目、任务、活动”等理实一体教学模式呈现教学内容。

四、教学内容与学时分配

序号	项目名称	任务内容	教学方法与手段	学时分配
1	项目1 闪灯的设计与实现	1-熟悉嵌入式系统、明确课程学习方法	问题引导、理论讲解、实物演示	1	6
		2-熟悉STM32F1资源和硬件最小系统	问题引导、理论讲解	3
		3-学习GPIO底层驱动构件设计及使用方法
		4-闪灯和流水灯的设计与实现	问题引导、理实一体、讲练结合	2
2	项目2 开关状态指示灯的设计与实现	1-开关硬件构件和软件构件的设计及使用方法	理实一体、讲练结合	2	2
		2-开关状态指示灯的应用层程序设计
3	项目3 利用定时中断实现频闪灯	1-理解中断概念及中断管理	问题引导、理论讲解	1	6
		2-利用TM定时器中断实现频闪灯	问题引导、理实一体、讲练结合	3
		3-利用内核定时器Systick中断实现频闪灯		2
4	项目4 利用数码管显示数字	1-学习数码管通用知识及数码管硬件构件设计	问题引导、理论讲解、实物演示	2	8
		2-学习数码管软件构件设计及使用方法	问题引导、理论讲解	2
		3-数码管显示的应用层程序设计	问题引导、理实一体、讲练结合	4
5	项目5 键盘的检测与控制		问题引导、理论讲解、实物演示	3	8
		2-学习键盘软件构件设计及使用方法
		3-键盘检测与控制的应用层程序设计	问题引导、理实一体、讲练结合	5
6	项目6 利用UART实现上位机和下位机的通信	1-学习UART的通用知识	问题引导、理论讲解、实物演示	2	6
		2-学习UART底层驱动构件设计及使用方法
		3-学习PC与MCU的串口通信与调试方法	问题引导、理实一体、讲练结合	4
7	项目7 利用PWM实现小灯亮度控制	1-学习PWM的通用知识	问题引导、理论讲解	2	4
		2-学习PWM底层驱动构件设计及使用方法
		3-利用PWM实现小灯亮度控制的应用层程序设计	问题引导、理实一体、讲练结合	2

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8	项目8 利用输入捕捉测量脉冲信号的周期和脉宽	1-学习输入捕捉的通用知识	问题引导、理论讲解	2	4
		2-学习高级定时器的输入捕捉底层驱动构件设计及使用方法
			问题引导、理实一体、讲练结合	3
9	项目9 利用ADC设计简易数字电压表	1-学习ADC的通用知识	问题引导、理论讲解	2	6
		2-学习ADC底层驱动构件设计及使用方法
		3-简易数字电压表的设计	问题引导、理实一体、讲练结合	4
10	项目10 利用CAN实现多机通信	1-学习CAN的通用知识	问题引导、理论讲解	4	10
		2-学习CAN底层驱动构件设计及使用方法	问题引导、理实一体、讲练结合	6
		3-学习多机之间的CAN通信与调试方法
	机动（复习、答疑）		讲练结合	4	4
合计				64

四、教学设计

项目1

项目名称：闪灯的设计与实现学时：10
素质目标	（1）基本职业素养：遵守工作时间，使用实践设备时注重用电安全，实践设备使用完毕后要断电并放于指定位置，程序设计要注重工程规范，养成良好的工作习惯。（2）团结协作素养：小组内成员互查程序代码书写规范性、准确性和完整性，取长补短，具有责任意识、团队意识与协作精神。（3）自主学习素养：能根据任务要求，查相关资料解决实际问题；能自主完成学习任务手册的填写，培养自主学习的意识与一丝不苟的工作作风。（4）思政和劳动素养：具有一定的辩证唯物主义运用能力、产品成本意识、劳动意识、创新意识和创新能力。
知识目标	（1）熟悉嵌入式系统的概念、组成及嵌入式技术的学习方法。（2）熟悉MCU的资源。（3）掌握嵌入式硬件最小系统设计。（4）掌握GPIO的通用知识。（5）熟悉MCU的GPIO底层驱动构件的设计方法。（6）掌握MCU的GPIO底层驱动构件头文件的使用方法。（7）掌握小灯的硬件构件和软件构件的设计及使用方法。（8）掌握闪灯、流水灯的设计与实现方法。
能力目标	（1）能利用Keil MDK集成开发环境下的工程模板进行工程文件的组织和管理。（2）能利用J-Flash软件进行目标程序的下载和运行。（3）能进行MCU硬件最小系统和小灯的硬件构件设计。（4）能利用给定的GPIO底层驱动构件头文件进行小灯软件构件设计。（5）能利用小灯构件进行闪灯和流水灯的应用层程序设计。（6）能借助于MCU参考手册分析GPIO底层驱动构件源文件的程序代码。
教学重点	（1）嵌入式系统的概念、组成以及及嵌入式技术的学习方法。（2）嵌入式硬件最小系统设计。（3）GPIO的通用知识（4）MCU的GPIO底层驱动构件头文件的使用方法（5）小灯的硬件构件和软件构件的设计及使用方法。（6）掌握小灯的硬件构件和软件构件的设计及使用方法。（7）闪灯、流水灯的设计与实现方法。（8）Keil MDK和J-Flash软件的使用方法。
教学难点	（1）MCU的GPIO底层驱动构件的设计方法。（2）嵌入式软件最小系统的程序流程分析。
项目考核	（1）实现指定小灯、指定闪烁时间的闪灯效果（2）自行设计流水灯效果

项目2

项目名称：开关状态指示灯的设计与实现学时：2
素质目标	（1）基本职业素养：遵守工作时间，使用实践设备时注重用电安全，实践设备使用完毕后要断电并放于指定位置，程序设计要注重工程规范，养成良好的工作习惯。（2）团结协作素养：小组内成员互查程序代码书写规范性、准确性和完整性，取长补短，具有责任意识、团队意识与协作精神。（3）自主学习素养：能根据任务要求，查相关资料解决实际问题。能自主完成学习任务手册的填写，培养自主学习的意识与一丝不苟的工作作风。（4）思政和劳动素养：具有一定的辩证唯物主义运用能力、产品成本意识、劳动意识、创新意识和创新能力。
知识目标	（1）掌握开关硬件构件和开关软件构件的设计及使用方法。（2）掌握开关检测与控制功能的应用层程序设计方法。
能力目标	（1）能利用Keil MDK集成开发环境下的工程模板进行工程文件的组织和管理。（2）能利用J-Flash软件进行目标程序的下载和运行。远控多叶排烟口（3）能进行开关硬件构件设计。（4）能利用给定的GPIO底层驱动构件头文件进行开关软件构件设计。（5）能利用项目1中的小灯构件和本项目中的开关构件进行开关状态指示灯的应用层程序设计。
教学重点	（1）开关硬件构件和开关软件构件的设计及使用方法。（2）开关检测与控制功能的应用层程序设计方法。（3）Keil MDK和ST-Link的使用方法。
教学难点	恶劣捕捉开关硬件构件和开关软件构件的设计及使用方法
项目考核	（1）实现指定开关功能效果（2）自行设计开关功能效果

空气雨伞

项目3

项目名称：利用定时中断实现频闪灯学时：10
素质目标	（1）基本职业素养：遵守工作时间，使用实践设备时注重用电安全，实践设备使用完毕后要断电并放于指定位置，程序设计要注重工程规范，养成良好的工作习惯。（2）团结协作素养：小组内成员互查程序代码书写规范性、准确性和完整性，取长补短，具有责任意识、团队意识与协作精神。（3）自主学习素养：能根据任务要求，查相关资料解决实际问题。能自主完成学习任务手册的填写，培养自主学习的意识与一丝不苟的工作作风。（4）思政和劳动素养：具有一定的辩证唯物主义运用能力、产品成本意识、劳动意识、创新意识和创新能力。
知识目标	（1）理解中断的概念及中断管理过程。（2）熟悉MCU的定时器模块及其底层驱动构件设计方法。（3）掌握MCU的定时器底层驱动构件头文件的使用方法。（4）掌握定时中断的应用层程序设计方法。
能力目标	（1）能利用Keil MDK集成开发环境下的工程模板进行工程文件的组织和管理。（2）能利用ST-Link进行目标程序的下载和运行。（3）能利用给定的FTM、SysTick底层驱动构件头文件和项目1中的小灯构件进行进行频闪灯和流水灯的应用层程序设计。（4）能借助于MCU参考手册等资料分析FTM、SysTick底层驱动构件源文件的程序代码。
教学重点	（1）中断的概念及中断管理过程。（2）MCU的定时器模块及其底层驱动构件设计方法。（3）MCU的定时器底层驱动构件头文件的使用方法。（4）定时中断的应用层程序设计方法。（5）Keil MDK软件的使用方法。
教学难点	（1）中断的概念及中断管理过程。（2）定时时间的计算。（3）定时中断服务程序设计。
项目考核	（1）利用定时中断实现频闪灯的不同效果（不同的小灯、不同的闪烁频率）（2）利用定时中断实现流水灯的效果

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