《单片机基础》课程教学大纲

《单片机基础》课程教学大纲

一、课程基本信息Fundamentals ofSingle-chip英文名称课程代码ROEN3102Microcomputer课程性质专业选修课程授课对象机器人工程学分学时

2.004527+18主讲教师林睿/郁树梅修订日期年月日2023514嵌入式单片机原理及应用，张淑清，胡永涛，张立国等编著，机械工业出版STM32指定教材社，2019

一、课程性质和教学目标（在人才培养中的地位与性质及主要内容，指明学生需掌握知识与能力及其应达到的水平）课程性质单片机基础是机器人工程专业的一门专业选修课程本课程是一门面向机器人嵌入式控制系统设计和应用，具有很强的实践性与综合性的课程，也是专业基础课与专业必修课的桥梁课程课程的主要任务是通过本课程的学习使学生掌握单片机的组成特点、体STM32系结构、工作原理和应用系统的设计方法，使学生掌握嵌入式单片机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，并在此基础上根据机器人控制系统功能需求进行嵌入式应用层程序设计本课程以理论教学与实验教学并重的方式，在传授知识的同时，要通过各个教学环节培养学生具有理论联系实际能力，以及硬件和软件分析能力和实践动手能力，还要特别注意培养学生具有一定的工程能力及解决综合问题的能力教学目标通过本课程讲授，使学生掌握从事机器人嵌入式控制系统设计等专业知识,主要培养学生掌握微处理器体系结构及指令系统，实现机器人相关控制和驱动等功能需求STM32了解位嵌入式处理器总体结构、存储器组织、系统控制模块、控制模块、通讯模块和STM32I/O定时器模块等了解的基础知识及的内核，了解裸板驱动和驱动开发方法课程STM32STM32的主要内容包括指令，系统时钟，中断处理，串口通信，定时器，看门狗等KEILC GPIO,本课程的具体教学目标如下（）掌握嵌入式单片机的基础知识；学习单片机特点；学习单片机的内部1STM32STM32和外部结构、最小系统、片内外设资源和外部引脚，学习嵌入式系统硬件分析和设计方STM32法；（）学习单片机的软件开发技术，掌握利用嵌入式语言设计程序的方2STM32C STM32法和各功能开发常用库函数和使用流程；基于嵌入式接口与传感器应用开发，廖建尚，郑建红，杜恒著，电子工业出版社，

4.STM322018学习嵌入式系统硬件设计技术，掌握最小系统硬件、外围扩展单元和各功能开3STM32发设计，并能够综合运用嵌入式系统软件和硬件设计技术解决实际工程问题，并能够根据需求设计基于单片机的嵌入式系统的解决方案；STM32学习集成开发环境的使用方法，熟练使用单片机开发板，并在此基础4ARM KeilSTM32上完成规定的必修实验，设计综合性实验；基于实际系统应用设计案例，熟练掌握从需求设计、方案设计、程序设计、系统测试到5运行结果的整套开发流程，实现系统应用设计要求教学目标与毕业要求的对应关系:毕业要求指标点课程目标对应关系说明要求掌握机器人的自动控制功用需求，均来源于学生在前期课程中所需掌握的知识，在次课程学习中加以综合应用能针对电子信息领域的1-1通过本课程学习，要求掌握机具体对象建立数学模型并求毕业要求1:器人嵌入式系统核心功能开解，并具备对工程问题进行教学目标

1、2发，满足机器人的功能执行需工程基础软硬件分析与设计的基本能求，解决实现智能化和自主化力的核心功能问题要求掌握系列单片机STM32硬件结构组成、工作原理、通讯等功能对于机器人执行单元的核心要求掌握机器人控制系统各能利用专业知识，根据给毕业要求2-12定的设计指标，设计电子信教学目标3功能模块的实现方法，达到设理论水平计机器人系统完成规定任务息领域的单元或过程执行要求能够基于嵌入式单片机3-1要求掌握机器人嵌入式系统知识，选择控制系统方案，设设计方案、结合功能电气控制计实验方案毕业要求3要求和机器人执行系统特点，教学目标、453-2根据嵌入式应用设计要结合本课程各章节不同的控实验设计求，实现从硬件设计到软件制功能模块开发，采用不同的设计，再到系统测试和结果实现方法分析整个设计要求4-1能够选择与使用恰当的机器人及人工智能技术是自毕业要求4仪器、信息资源、工程工具和动化领域的关键技术，要求学教学目标、45深入拓展专业模拟软件，对复杂工程生了解该领域的基于嵌入式问题进行分析，计算与设系统开发的最新技术计

二、课程教学内容及学时分配（含课程教学、自学、作业、讨论等内容和要求，指明重点内容和难点内容重点内容★;难点内容）A第1章嵌入式系统简介（3学时）（支撑课程目标

1、3）通过嵌入式系统简介，使学生了解嵌入式系统的特点、发展趋势，同时熟悉单片机STM32的优点和系列分类、以及常见的开发工具＞主要内容、嵌入式系统特点及发展趋势；

1、嵌入式处理器系列特点；2ARMCortex-M

3、系列微控制器3STM32＞目标及要求、通过嵌入式系统概述的介绍，使学生掌握嵌入式系统的概念、主要特点、分类和发展；1★、了解系列单片机特点；2STM

32、熟悉系列单片机开发工具3STM32第2章嵌入式单片机STM32硬件基础（3学时）（支撑课程目标

2、4）通过结构与工作原理的介绍，使得学生掌握其硬件结构，包括系列组STM32MCU STM32成与工作方式、存储系统、片内外设和外部引脚等相关知识＞主要内容、系列单片机外部结构；1STM

32、系列单片机内部结构；2STM

32、单片机输入输出口；3STM32F

103、最小系统设计4STM32F103＞目标及要求、掌握系列单片机的硬件结构；★1STM

32、了解系列单片机时钟系统与内部资源；2STM

32、掌握最小系统设计3STM32第3章嵌入式单片机STM32软件开发基础（3学时）（支撑课程目标

2、3）通过本章内容的教学，使学生熟悉单片机的软件接口标准包括用户应用层、STM32CMSIS,操作系统及中间件接口层、层和硬件层，掌握其软件开发过程CMSIS＞主要内容、微控制器软件接口标准；1Cortex-M3CMSIS、基于和标准库的软件开发过程；2MDK STM

32、基于的软件开发过程3MDK5STM32＞目标及要求、熟练使用微控制器软件接口标准和标准外设库；1Cortex-M3CMSIS STM32F10x、掌握不同软件开发过程★2STM32第4章STM32单片机的通用功能输入输出（GPIO）（3学时）（支撑课程目标

2、3）通过本章内容的教学，使学生熟悉并掌握系列单片机通用功能输入输出（）功STM32GPIO能的开发方法，包括端口的组成及功能、基本组成结构、常用库函数和使用流程10GPIO GPIO等知识＞主要内容、的端口的组成及功能；1STM32F10X

10、常用库函数；2STM32F10x GPIO、使用流程；3STM32F10x GPIO、应用设计实例4STM32F10x GPIO＞目标及要求、熟悉的端口的组成及功能，包括基本组成结构、通用功能输入输出、复1STM32F10X10用功能输入输出、外部中断/唤醒功能；、熟悉和掌握常用库函数，包括初始化、读取、设置、消除、引脚映射等；★2GPIO、熟悉和掌握使用流程，包括工作模式配置等3GPIO A第5章STM32单片机外部中断EXTI（3学时）（支撑课程目标

2、3）通过本章内容的教学，使学生熟悉并掌握系列单片机外部中断功能的开发方STM32EXTI法，熟悉中断的相关概念、中断系统组成结构、中断控制和中断控制库函数等知识＞主要内容、中断的相关概念;

1、中断系统组成结构；2STM32F

103、中断控制；

3、中断控制库函数；4STM

32、外部中断使用流程；

5、外部中断应用设计实例6STM32＞目标及要求、熟悉与外设交换数据的方式，中断系统组成结构，包括中断、中断源、中断优先级、服1务程序和中断向量、中断系统、中断嵌套等内容；、熟悉和掌握中断控制库函数，包括嵌套向量中断控制器（）库函数和2STM32NVIC STM32外部中断库函数；★EXTI、熟悉和掌握外部中断使用流程，包括设置、中断端口配置和中断处理3NVIC A第6章STM32通用同步/异步通信（4学时）（支撑课程目标

2、3）通过本章内容的教学，使学生熟悉并掌握系列单片机通用同步/异步通信功能的开发STM32方法，熟悉的结构及工作方式、常用库函数和使用流程等知识USART＞主要内容、串行通信简介；

1、的的结构及工作方式；2STM32USART、常用库函数；3USART、使用流程；4USART、应用设计实例；5USART、串行通信接口抗干扰设计6＞目标及要求、了解串行通信简介，包括串行通信与并行通信、串行通信方式、串行异步通信和串行同1步通信、串行异步通信的数据传输形式、和波特率等内容，了解的的结构及工作STM32USART方式，包括的结构和串行异步通信的工作方式等；USART、熟悉常用库函数，包括初始化、使能、设置、发送和接收数据等库函数；★2USART、掌握使用流程，包括工作方式配置、串口发送和接收三部分程序；△3USART、掌握串行通信接口抗干扰设计方法，包括电平通信接口、标准串行通信接口4TTL RS-232C和双机通信接口RS-485第7章STM32通用定时器（4学时）（支撑课程目标

2、3）通过本章内容的教学，使学生熟悉并掌握通用定时器功能开发方法，熟悉定时/计数STM32器概述、通用定时器的功能、通用定时器常用库函数和通用定时器使用流程等知识STM32＞主要内容、定时/计数器概述；1STM

32、通用定时器的结构；2STM

32、通用定时器的功能；3STM

32、通用定时器常用库函数；

4、通用定时器使用流程；

5、通用定时器应用设计6＞目标及要求、了解定时/计数器概述，包括定时器类型、计数模式和主要功能等内容，了解1STM32STM32通用定时器的结构，包括时钟源、通用定时器的功能寄存器和通用定时器的外部触发及输入/输出通道等；、熟悉通用定时器常用库函数，包括初始化、使能、设置、获得输入捕获值等库函数；★

2、掌握通用定时器使用流程，包括设置、中断配置和定时器中断处理程序；3NVIC TIMA、掌握通用定时器应用设计，包括精确延时和串行口定时上传信息★4第8章STM32的模/数转换器（4学时）（支撑课程目标

2、3）通过本章内容的教学，使学生熟悉并掌握模/数转换器功能的开发方法，熟悉STM32ADC结构、的工作模式、常用库函数和使用流程等知识ADC ADC ADC＞主要内容、应用系统简介；1STM

32、的结构；2STM32ADC、的工作模式；3ADC、常用库函数；4ADC、使用流程；5ADC、应用设计6ADC＞目标及要求、了解应用系统简介，包括应用系统输入/输出通道和的性能指标等内容，1STM32STM32ADC解的结构，包括的主要特性，如分辨率、电压范围、结STM32ADC ADC ADC构图等；、熟悉的工作模式，包括开关、时钟、通道和模式控制等，熟悉常用库函数，2ADCADC包括初始化、使能、设置、得到转换结果等库函数；★、掌握使用流程，包括的配置流程等；3ADCADCA、掌握应用设计，包括电压采集及传输和模拟数字量综合测控系统★4ADC第9章基于机智云平台的STM32嵌入式物联网应用设计（实验课程）（9学时）（支撑课程目标

4、5）通过本章实验课程的实践，使学生通过基于机智云平台的嵌入式物联网应用设计，STM32熟悉和掌握嵌入式系统应用设计的整个流程STM32＞主要内容、机智云物联网开发步骤；

1、应用实例基于云平台的智能灯光远程控制系统；2＞目标及要求、了解机智云物联网开发步骤；

1、掌握基于云平台的智能灯光远程控制系统，包括项目方案及实现的功能、系统软2STM32件设计、远程云控制的实现、调试结果等★LED第10章基于以太网的STM32嵌入式系统应用设计（实验课程）（9学时）（支撑课程目标

4、5）通过本章实验课程的实践，使学生通过基于以太网的嵌入式系统应用设计，熟悉和STM32掌握嵌入式系统应用设计的整个流程STM32＞主要内容、以太网模型及数据的接入；

1、以太网功能开发实例嵌入式远程环境监控系统2＞目标及要求、了解以太网模型及数据的接入，包括经典以太网模型、五层结构模型和以太1TCP/IP网接入方案、掌握以太网功能开发实例嵌入式远程环境监控系统，包括方案设计、程序设计、系统2测试、运行结果等★

三、教学方法本课程教学采用理论教学和实验教学相结合的方式理论教学采用多媒体课件方式进行嵌入式单片机理论内容的讲解主要是通过基础知STM32识，如其硬件组成、结构、通用、中断、通讯接口、定时器、模/数GPIO EXTI转换器等内容讲解，并穿插对应功能开发实例教学（结合程序开发流程、函数功能讲解）等，通过实际单片机功能模块程序开发案例理论联系实际开展嵌入式系统的软件和硬件设计，培养学生熟悉并掌握嵌入式单片机理论知识；STM32实验教学结合理论课教学内容，应用单片机开发板和软件集成开发环STM32ARM Keil境实践嵌入式系统软件和硬件设计方法，通过个课时的系统应用设计开发，从功能需求、方18案设计、程序设计、系统测试和运行结果等流程开发实践，培养学生嵌入式技术方面的工程实践能力

四、考核及成绩评定方式、考核方式1考核方式闭卷笔试（期末），平时成绩（作业及出勤情况），实验成绩成绩评定方式期末考试平时成绩实验成绩50%,20%,30%课程目标达成情况及考试成绩评定占比（％）课程教学1标考试和评价方式成绩占比（％）成绩比例支撑毕业要求期末考试平时成绩实验成绩（%）教学目标

1、支撑毕业要求

1、20853322教学目标3支撑毕业要求

208533、、345教学目标支撑毕业要求

10420344、

56、11合计

502030100、考核评价标准2期末考试考核评价标准达成情况评价标准成绩比基本要求优秀＞良好＞

0.

90.7合格＞

0.6不合格＜

0.6例（%）概念较清概念较清晰，概念不清了解并掌握嵌概念清晰，能晰,尚能运能运用嵌入晰，未掌握嵌入式系统设计准确运用嵌入用嵌入式式系统知识，入式系统知教学目的基本概念，式系统知识，系统知识，对系统设计识，对系统20标1STM32MCU最对系统设计问对系统设问题进行正设计问题不小系统、片内外题进行正确描计问题部确描述和表能进行描述述和表达分描述和设资源达和表达表达学习单片熟练掌握基本掌握部分掌握不清楚STM32机的软件开发技STM32单片机STM32单片STM32单STM32单片教学目术，掌握利用的软件设计和机软件设计片机软件机软件设计C20标2语言设计STM32编程，并对特和编程，并设计和编和编程，不程序的方法；并定的工程问题对特定的工程，对特定能对特定工进行程问题进工程问程问题进分析和说明行分析和说行分析和说针对相关应用明题尚能分明问题进行分析析和说明学习嵌入式系运用的原理和运用的原理基本了解统硬件设计，方法准确清和方法较准外围扩展不清楚原理STM32最小系晰，对电路的确清晰，对电电路的基和方法如何统硬件和外围原理和结构能路的原理和本原理和应用到具体教学目扩展单元设计，很好理解和掌结构理解和分析方法，的外围扩展10标3并运用嵌入式握，并能灵活掌握，能运但不够熟电路设计与系统软件和硬运用基础知识用基础知识练，对应用分析中，无法件设计技术解对应用型问题对应用型问型问题解对应用型问决实际工程问进行解答题进行部分答不准确题进行解答题解答实验成绩考核评价标准评价标准成绩比例基本要求（%）优秀良好合格不合格学习集成开发能根据实能根据实基本能根不能根据ARM Keil环境的使用方法，熟练验要求合验要求合据实验要实验要求使用单片机开发理设计电理设计电STM32求设计电设计电板，并在此基础上完成路，给出路，给出路，给出路，给出规定的必修实验，设计实现方实现方实现方实现方实综合性实验；基于实际案；独立案；独立案；基本案；不能验系统应用设计案例，熟完成实完成实完成实完成实30成练掌握从需求设计、方验，对实验，对实验，对实验，对实绩案设计、程序设计、系验结果能验结果进验结果能验结果没统测试到运行结果的整套进行有效行分析进行部分有分析开发流程，实现系统应用分析分析设计要求（支撑毕业要求、）611

五、教材及参考书目教材嵌入式单片机原理及应用，张淑清，胡永涛，张立国等编著，机械工业出版社，STM322019参考书目系列单片机原理及应用语言案例教程，海涛著，机械工业出版社，LSTM32C2021嵌入式微控制器快速上手（第版），陈志旺等编著，电子工业出版社，

2.STM3222014单片机应用与全案例实践，沈红卫等著，电子工业出版社，

3.STM322017。