課程概述
本課程課程要求學生具備C語言編程基礎,在課程中逐步講解ARM微控制器(單片機)與嵌入式系統,面向實踐安排教學,鼓勵動手實踐和自由創新,適合想參與科技活動的本科生和愛好者。
傳統上的本科教學,在學習嵌入式系統前要求較多的先修課程和基礎知識,安排在本科高年級。但實際上,微控制器與嵌入式系統技術,很適合於開始嘗試挑戰各種課外科技活動和競賽的低年級本科同學,是初次嘗試設計與創新時一個很有力的工具和敲門磚。
ARM Cortex M構架的32位微控制器外圍接口豐富、片內資源適中,能夠實現大多數常用功能;同時,ARM Cotex
M的32位內核構架則相對簡練易學,容易從整體上理解和把握,適合低年級同學上手學習。本課程介紹微控制器開發的基本方法和流程;同時以全國大學生智能車競賽採用的32位微控制器為例,講解微控制器與嵌入式應用開發的一般方法,讓學生能盡快將一個微控制器的基本系統跑起來,動手實現自己的創意,進而參加諸如挑戰杯、全國大學生智能車競賽等各類科技活動
教學單元
1 第一章 概覽
1.1 課程概覽
1.2 如何學好嵌入式系統
2 第二章 緒論
2.1 計算機的基本概念、發展歷史
2.2 從晶體管到CPU
2.3 概念CPU、微控制器MCU和嵌入式系統
2.4 八卦計算機史
2.5 不同領域、不同系列的嵌入式系統
2.6 ARM歷史與MKL25Z128 MCU
3 第三章 MCU基礎
3.1 CPU的基本結構和運行機制
3.2.1 堆棧的概念
3.2.2 堆棧的概念-頭腦體操
3.3.1 ARM的體系結構
3.3.2 ARM的體系結構-頭腦體操
3.4.1 中斷的概念和機制
3.4.2 中斷子程的概念和編程
3.5 復位、時鐘、存儲器和總線
3.6 小結:MCU的總體結構和程序運行機制
4 第四章 ARM微控制器的開發
4.1 第一種外設:IO
4.2 IO外設的編程實操-點亮LED
4.3 IO外設的進階知識
4.4 嵌入式開發的基本概念與工具鏈
4.5 嵌入式開發的進階知識
4.6 嵌入式開發中的C語言(上)
4.7 嵌入式開發中的C語言(下)
E0.1 實驗零 開發板的初步認識與工具鏈的安裝
E0.2 實驗零 體驗一個例程的編譯與下載
E0.3 實驗零 編寫第一個程序:點亮核心板LED
E1 實驗一 點燈秘籍
5 第五章 ARM微控制器的各種外設
5.1 ARM微控制器外設學習概述
5.2.1 ARM微控制器外設:通訊
5.2.2 ARM微控制器外設:異步串行通訊UART的原理(上)
5.2.3 ARM微控制器外設:異步串行通訊UART的原理(下)
5.2.4 ARM微控制器外設:RS-232串口與USB虛擬串口
5.2.5 ARM微控制器外設:UART的寄存器編程(上)
5.2.6 ARM微控制器外設:UART的寄存器編程(下)
E2 實驗二 UART編程實操
5.3.1 ARM微控制器外設:IO的中斷編程(上)
5.3.2 ARM微控制器外設:IO的中斷編程(下)
5.4.1 ARM微控制器外設:定時器的原理
5.4.2 ARM微控制器外設:定時器的編程
E3 實驗三 定時器中斷編程實操
5.5.1 ARM微控制器外設:PWM的原理
5.5.2 ARM微控制器外設:PWM寄存器與編程
5.5.3 ARM微控制器外設:PWM編程實例—電子音樂
E4 實驗四 數碼管顯示編程實操
5.6.1 ARM微控制器外設:SPI通訊簡介
5.6.2 ARM微控制器外設:SPI寄存器與編程
5.6.3 ARM微控制器外設:SPI編程實例—OLED顯示屏驅動
5.7.1 ARM微控制器外設:I2C通訊簡介
5.7.2 ARM微控制器外設:I2C的通訊協議
5.7.3 ARM微控制器外設:I2C寄存器與編程
5.7.4 ARM微控制器外設:I2C編程實例—加速度傳感器
5.8.1 ARM微控制器外設:ADC簡介
5.8.2 ARM微控制器外設:ADC基礎
5.8.3 ARM微控制器外設:ADC寄存器與編程
E5 實驗五 ADC編程實操
E6 挑戰實驗
6 第六章 嵌入式系統設計
6.1 嵌入式系統的接口與設計
6.2 嵌入式系統的實例
講解-4
作業
點評
課程列表
名稱 時間長度
第01講1.1 課程概覽 00:22:26
第02講1.2 如何學好嵌入式系統 00:16:58
第03講2.1 計算機的基本概念、發展歷史 00:24:10
第04講2.2 從晶體管到CPU 00:33:04
第05講2.3 概念CPU、微控制器MCU和嵌入式系統 00:14:56
第06講2.4 八卦計算機史與創新 00:14:47
第07講2.5 不同領域、不同系列的嵌入式系統 00:11:19
第08講2.6 ARM歷史與MKL25Z128 MCU 00:21:08
第09講3.1 CPU的基本結構和運行機制 00:27:40
第10講.2.1 堆棧的概念 00:23:05
第11講3.2.2 頭腦體操 00:15:34
第12講3.3.1 ARM的體系結構 00:14:43
第13講3.3.2 ARM的體系結構-頭腦體操 00:17:05
第14講3.4.1 中斷的概念和機制 00:20:07
第15講3.4.2 中斷子程的概念和編程 00:16:47
第16講3.5 復位、時鐘、存儲器和總線 00:20:14
第17講3.6 小結:MCU的總體結構和程序運行機制 00:15:12
第18講4.1 第一種外設:IO 00:17:36
第19講4.2 IO外設的編程實操-點亮LED 00:21:04
第20講4.3 IO外設的進階知識 00:15:34
第21講4.4 嵌入式開發的基本概念與工具鏈 00:24:11
第22講4.5 嵌入式開發的進階知識 00:20:20
第23講4.6 嵌入式開發中的C語言(上) 00:25:43
第24講4.7 嵌入式開發中的C語言(下) 00:29:43
第25講E0.1 實驗零 開發板的初步認識與工具鏈的安裝 00:11:46
第26講E0.2 實驗零 體驗一個例程的編譯與下載 00:14:43
第27講E0.3 實驗零 編寫第一個程序:點亮核心板LED 00:09:56
第28講E1 實驗一 點燈秘籍 00:20:19
第29講5.1 ARM微控制器外設學習概述 00:05:24
第30講5.2.1 ARM微控制器外設:通訊 00:16:47
第31講5.2.2 ARM微控制器外設:異步串行通訊UART的原理(上) 00:19:01
第32講5.2.3 ARM微控制器的外設:異步串行通訊UART的原理(下) 00:20:47
第33講5.2.4 ARM微控制器外設:RS-232串口與USB虛擬串口 00:11:46
第34講5.2.5 ARM微控制器外設:UART的寄存器編程(上) 00:12:03
第35講5.2.6 ARM微控制器外設:UART的寄存器編程(下) 00:23:46
第36講E2 實驗二 UART編程實操 00:21:26
第37講5.3.1 ARM微控制器外設:IO的中斷編程(上) 00:19:01
第38講5.3.2 ARM微控制器外設:IO的中斷編程(下) 00:17:01
第39講5.4.1 ARM微控制器外設:定時器的原理 00:16:21
第40講5.4.2 ARM微控制器外設:定時器的編程 00:13:55
第41講E3 實驗三 定時器中斷編程實操 00:07:15
第42講5.5.1 ARM微控制器外設:PWM的原理 00:15:14
第43講5.5.2 ARM微控制器外設:PWM寄存器與編程 00:13:15
第44講5.5.3 ARM微控制器外設:PWM編程實例—電子音樂 00:14:30
第45講E4 實驗四 數碼管顯示編程實操 00:17:10
第46講5.6.1 ARM微控制器外設:SPI通訊簡介 00:22:24
第47講5.6.2 ARM微控制器外設:SPI寄存器與編程 00:14:14
第48講5.6.3 ARM微控制器外設:SPI編程實例—OLED顯示屏驅動 00:22:15
第49講5.7.1 ARM微控制器外設:I2C通訊簡介 00:19:40
第50講5.7.2 ARM微控制器外設:I2C的通訊協議 00:23:55
第51講5.7.3 ARM微控制器外設:I2C寄存器與編程 00:16:22
第52講5.7.4 ARM微控制器外設:I2C編程實例—加速度傳感器 00:09:48
第53講5.8.1 ARM微控制器外設:ADC簡介 00:26:33
第54講5.8.2 ARM微控制器外設:ADC基礎 00:14:20
第55講5.8.3 ARM微控制器外設:ADC寄存器與編程 00:20:22
第56講E5 實驗五 ADC編程實操 00:11:16
第57講E6 挑戰實驗 00:12:18
第58講6.1 嵌入式系統的接口與設計 00:14:12
第59講6.2 嵌入式系統的實例 00:12:19
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