2021年秋 清华大学 ARM微控制器与嵌入式系统系统课 期末不挂科

2021年秋 清华大学 ARM微控制器与嵌入式系统系统课 期末不挂科

课程介绍

国家精品在线开放课程。 本课程基于清华大学本科生课程“数字电路与嵌入式系统”,同时是“全国大学生智能车竞赛”微控制器培训课程。 本课程讲授ARM嵌入式系统,鼓励动手实践和自由创新,适合想参与科技活动的本科生和爱好者。

先修知识

C语言程序设计基础

详细介绍

本课程课程要求学生具备C语言编程基础,在课程中逐步讲解ARM微控制器(单片机)与嵌入式系统,面向实践安排教学,鼓励动手实践和自由创新,适合想参与科技活动的本科生和爱好者。

传统上的本科教学,在学习嵌入式系统前要求较多的先修课程和基础知识,安排在本科高年级。但实际上,微控制器与嵌入式系统技术,很适合于开始尝试挑战各种课外科技活动和竞赛的低年级本科同学,是初次尝试设计与创新时一个很有力的工具和敲门砖。

ARM Cortex M构架的32位微控制器外围接口丰富、片内资源适中,能够实现大多数常用功能;同时,ARM Cotex M的32位内核构架则相对简练易学,容易从整体上理解和把握,适合低年级同学上手学习。本课程介绍微控制器开发的基本方法和流程;同时以全国大学生智能车竞赛采用的32位微控制器为例,讲解微控制器与嵌入式应用开发的一般方法,让学生能尽快将一个微控制器的基本系统跑起来,动手实现自己的创意,进而参加诸如挑战杯、全国大学生智能车竞赛等各类科技活动。

 

课程章节

1 第一章 概览
1.1 课程概览
1.2 如何学好嵌入式系统
2 第二章 绪论
2.1 计算机的基本概念、发展历史
2.2 从晶体管到CPU
2.3 概念CPU、微控制器MCU和嵌入式系统
2.4 八卦计算机史
2.5 不同领域、不同系列的嵌入式系统
2.6 ARM历史与MKL25Z128 MCU
3 第三章 MCU基础
3.1 CPU的基本结构和运行机制
3.2.1 堆栈的概念
3.2.2 堆栈的概念-头脑体操
3.3.1 ARM的体系结构
3.3.2 ARM的体系结构-头脑体操
3.4.1 中断的概念和机制
3.4.2 中断子程的概念和编程
3.5 复位、时钟、存储器和总线
3.6 小结:MCU的总体结构和程序运行机制
4 第四章 ARM微控制器的开发
4.1 第一种外设:IO
4.2 IO外设的编程实操-点亮LED
4.3 IO外设的进阶知识
4.4 嵌入式开发的基本概念与工具链
4.5 嵌入式开发的进阶知识
4.6 嵌入式开发中的C语言(上)
4.7 嵌入式开发中的C语言(下)
E0.1 实验零 开发板的初步认识与工具链的安装
E0.2 实验零 体验一个例程的编译与下载
E0.3 实验零 编写第一个程序:点亮核心板LED
E1 实验一 点灯秘籍
5 第五章 ARM微控制器的各种外设
5.1 ARM微控制器外设学习概述
5.2.1 ARM微控制器外设:通讯
5.2.2 ARM微控制器外设:异步串行通讯UART的原理(上)
5.2.3 ARM微控制器外设:异步串行通讯UART的原理(下)
5.2.4 ARM微控制器外设:RS-232串口与USB虚拟串口
5.2.5 ARM微控制器外设:UART的寄存器编程(上)
5.2.6 ARM微控制器外设:UART的寄存器编程(下)
E2 实验二 UART编程实操
5.3.1 ARM微控制器外设:IO的中断编程(上)
5.3.2 ARM微控制器外设:IO的中断编程(下)
5.4.1 ARM微控制器外设:定时器的原理
5.4.2 ARM微控制器外设:定时器的编程
E3 实验三 定时器中断编程实操
5.5.1 ARM微控制器外设:PWM的原理
5.5.2 ARM微控制器外设:PWM寄存器与编程
5.5.3 ARM微控制器外设:PWM编程实例—电子音乐
E4 实验四 数码管显示编程实操
5.6.1 ARM微控制器外设:SPI通讯简介
5.6.2 ARM微控制器外设:SPI寄存器与编程
5.6.3 ARM微控制器外设:SPI编程实例—OLED显示屏驱动
5.7.1 ARM微控制器外设:I2C通讯简介
5.7.2 ARM微控制器外设:I2C的通讯协议
5.7.3 ARM微控制器外设:I2C寄存器与编程
5.7.4 ARM微控制器外设:I2C编程实例—加速度传感器
5.8.1 ARM微控制器外设:ADC简介
5.8.2 ARM微控制器外设:ADC基础
5.8.3 ARM微控制器外设:ADC寄存器与编程
E5 实验五 ADC编程实操
E6 挑战实验
6 第六章 嵌入式系统设计
6.1 嵌入式系统的接口与设计
6.2 嵌入式系统的实例

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