嵌入式系统基础(单片机)实验指导书
第1章 嵌入式系统基础(新)1
重庆大学电气工程学院
嵌入式系统及其应用
2、嵌入式操作系统
• 嵌入式操作系统具有通用操作系统的 一般功能，如向上提供对用户的接口 （如图形界面、库函数API等），向下 提供与硬件设备交互的接口（如硬件 驱动程序等），管理复杂的系统资源， 同时，它还在系统实时性、硬件依赖 性、软件固化性以及应用专用性等方 面，具有更加鲜明的特点。
嵌入式系统及其应用
无线便携式考场信息管理终端 重庆大学电气工程学院
嵌入式系统及其应用
基于ECX平台的变电站值班机器人 重庆大学电气工程学院
嵌入式系统及其应用
嵌入式系统的存在形式
嵌入式系统的存在形式通常有两种： 一种，是作为一个大系统中功能和结构相 对独立但又和其它部分密不可分的形式而 存在。
靠性高、体积小、成本低、功耗小的专用 计算机系统。
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嵌入式系统及其应用
随着信息技术的发展，嵌入式系统在很多 的产业得到了非常广泛的应用并有力的推动 了这些产业的发展。例如在各种消费电子产 品、车载电子产品、办公自动化产品、智能 家电产品、工业自动化产品以及国防、航天 等众多领域中都可以找到嵌入式系统的应用 实例。
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嵌入式系统及其应用
2、基于单片机的 锅炉控制系统的解决方案
• 现在有一些生产企业使用基于单片机的锅 炉控制系统，这种系统由8位MCU、控制执 行机构、LED数码管、发光二极管、按键 等组成，完成以下功能：实时准确检测锅 炉的运行参数；综合分析及时发出控制指 令；诊断故障与报警管理;历史记录运行参 数；计算运行参数，保证锅炉的安全、稳 定运行。
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嵌入式系统及其应用
• 图1.7 服务器软件结构
实验指导书基于STM32的嵌入式系统原理与设计.docx
实验指导书（实验）课程名称：基于STM32的嵌入式系统设计实验实验一电路板焊接与调试-•实验简介完成实验板上部分兀件的焊接，焊接完成后进行基本测试。
实验目的及原理掌握STM32F103实验板的基本原理，掌握焊接电路板的基本技能，掌握下载测试程序的基本方法。
原理：详细内容参考教材《基于STM32的嵌入式系统原理与设计》MCU和周边电路如图为MCU及其周边电路。
图1 MCU及其周边电路1. 唤醒电路，高有效，不按时接220K 电阻下拉。
2. 复位电路，低有效。
带RC 启动复位。
3. 配置启动，用跳线选择B00T1和BOOTO 接高电平或低电平。
4. 高速晶振电路，采用8M 晶振，在STM32内部倍频为72M 。
5. AD 参考电路，采用LC 滤波，可跳线选择直接接VCC 或通过TL431稳压电路产生的参考电压。
6. 后备电池。
可通过跳线选择直接接VCC 或电池。
7. AD 输入，可选择使用RC 滤波，共8路。
&低速晶振电路，选用32. 768kHz 晶振，为产生准确的串口波特率。
USB 转串口电路USB 转串口电路可以方便没有串口的笔记本电脑用户通过USB 接口下载代码到FLASH 中，及进行RS232串行通信。
USB 转串口芯片是CP2102,该芯片稳定性较好。
当其正常工作的时候，灯LED6亮。
该 芯片DP/D+引脚连MINI USB 接口的脚3, DM/D-引脚连MINI USB 接口的脚2,为一对USB 输入输出线。
TXD 与 RXD 引脚接 MCU 的 PA10 (USART1_RX)和 PA9 (USART1_TX)。
I2C 接口电路Jusbm USB图2 USB 转串口接口电路14NCNCNCNCNCNCNCONS.LO(一XE- (一ON 二 N (INHdsfls 二N 二一二乂ON本书选择的EEPROM 是AT24C02是256字节的电可擦出PROM,通过I2C 协议与STM32 进行通信，连接十分简单。
DICE实验指导书概论
[单片机原理及接口技术] [实验指导书][东北电力大学自动化工程学院]2020年11月20日前言本实验指导书是以启动计算机总厂有限公司生产的DICE-5212K单片机实验系统为硬件基础来编写的。
其主要内容为实验设备的介绍、操作使用及MCS51系列单片机的相关实验项目。
第1章实验设备介绍1.1实验设备简介DICE-5212K多功能单片机实验开发系统是《MCS-51单片机原理与接口》《C8051嵌入式单片机控制技术》《自动化控制》《传感器控制》等课程教学的配套实验设备。
它以小系统、多功能、易扩展为设计思想，系统的地址总线、数据总线、控制总线全部引出，对用户开放，并留有扩展单元（区），学生可以选配各种扩展模块开展实验项目。
本设备不仅针对教学实验、课程设计、毕业设计等教学环节提供了良好的实验开发环境，同时也可为学生课外科技活动的开展提供硬件支持。
下图为DICE-5212K单片机实验箱的实物图。
图1-1 DICE-5212K单片机实验箱的实物图1.2、系统组成及工作方式DICE-5212K单片机实验系统由用户实验箱、仿真器和ISP下载器等部分组成。
其工作方式有脱机运行和联机运行两种，其中脱机运行又分为固化程序脱机运行和ISP脱机运行两种。
下面分别介绍各种工作方式。
1.2.1 固化程序脱机运行DICE-5212K用户实验箱的外部扩展程序存储器W27512（ROM 64K）内部烧写了部分硬件实验模块程序，在不用仿真器和PC机联机时可直接通过实验仪4*6键盘调出相应的程序并全速运行。
便于用户测试和演示实验。
1.2.2 ISP脱机运行可以通过ISP下载线，将HEX文件直接下载到AT89S52单片机内部8K的FLASH ROM中运行。
1.2.3 联机运行通过仿真器及配套上位软件在PC机上编写、编译、装载、运行、调试程序。
具体操作详见“第2章 DICE-5212K仿真联机运行”。
1.3、系统地址分配及系统接口定义1.3.1 系统地址分配（1）I/0地址分配（2）存储器地址分配1.3.2 系统接口定义（1）RS232用户通信口短路块定义：A：EXT-C（2、3）位置，表示RXD、TXD插孔悬空，用户使用时需用导线连接。
《嵌入式系统》实验报告指导书(含答案).
实验一熟悉嵌入式LINUX开发环境1、实验目的熟悉UP-TECHPXA270-S的开发环境。
学会WINDOWS环境与嵌入式Linu环境共享资源的基本方法。
2、实验内容学习UP-TECHPXA270-S系统的使用、XP和虚拟机之间传送文件方法以及UP-TECHPXA270-S和虚拟机之间共享目录的建立方法。
3、预备知识了解UP-TECHPXA270-S的基本结构和配置，Linux基本知识。
4、实验设备硬件：UP-TECHPXA270-S开发板、PC机（内存500M以上）。
软件：PC机操作系统RADHAND LINUX 9+MIMICOM+RAM LINUX操作系统5、实验步骤（1）、在虚拟机下练习Linux常用命令。
（注意以下操作只能在[root@BC root]#，也就是root文件夹下运行，不然会导致系统不能启动）a. 学习命令通过“man ***”和“*** --help”得到的命令使用方法。
b．学习并掌握如下命令：ls，cd ，pwd，cat，more，less，mkdir， rmdir ，rm，mv，cp，tar，ifconfig（2）、XP与虚拟机之间传送文件（Samba服务器建立、网络设置、文件传送）；（3）、了解系统资源和连线；（4）、开发板与虚拟机之间共享目录建立（设置NFS、开发板IP设置、目录挂载），挂载文件；（5）vi(vim)的使用（6）输入qt，启动桌面，按CTRL+C退出6、实验报告要求（1）、XP和虚拟机之间传送文件步骤；虚拟机共享XP文件：选择虚拟机设置，设置要共享的文件启动Linux进入/mnt/hgfs即可看到共享文件夹服务器设置——samba服务器(设置需要共享的目录)XP共享虚拟机文件：服务器设置——samba服务器(设置需要共享的目录)确保网络的PING通（即在同一局域网）：1.虚拟机的192.168.1.234（RH9）2.XP的为192.168.1.1253.在XP 下点击开始-》运行（\\192.168.1.234）4.用户名bc密码123456以上实现了Linux虚拟机(RH9)和XP的文件的共享（2）、开发板与虚拟机之间建立共享目录以及文件挂载步骤；1.服务器设置——nfs服务器(设置需要共享的目录)2.设置开发板的ip地址：ifconfig eth0 192.168.1.53.在实验箱终端里输入mount -t nfs -o nolock 192.168.1.234:/up-techpxa270/exp /mnt/nfs4./mnt/nfs即为共享目录（3）、请画出虚拟机、PC机和ARM实验箱之间的硬件连接图；（4）、在Linux中怎样配置网络；系统设置->网络,在新的选项卡中（5）、实验中遇到的问题与解决过程。
基于STM32F103嵌入式实验指导书
实验一、STM32的开发环境与简单工程一、实验目的1、熟悉STM32开发板的开发环境；2、熟悉MDK创建和配置STM32工程项目的基本流程；3、熟悉STM32官方库的应用；4、规范编程格式。
二、实验内容本次实验配置MDK集成开发环境，新建一个简单的工程文件，添加STM32官方库并配置工程，编译运行这个工程文件。
下载已经编译好的文件到开发板中运行。
学会在程序中设置断点，观察系统内存和变量，为调试应用程序打下基础。
三、预备知识基本单片机硬件知识、单片机软件编程语言、程序创建和调试的基本方法。
四、实验设备及工具硬件：STM32开发平台软件：STM32官方库；PC机操作系统Windows 98、Windows 2000或Windows XP；KEIL MDK 集成开发环境；串口转usb驱动。
五、实验步骤1、在准备存放工程文件的目录下创建一新文件夹，命名为Proj_GPIO；在Proj_GPIO 文件夹里面分别再创建四个文件夹：CMSIS、USER、LIB、OBJ。
如图1。
其中CMSIS（Cortex Microcontroller Software Interface Standard）用于存放Cortex-M 处理器系列的与供应商无关的软件抽象层和启动相关的代码文件；USER用于存放我们自己编写的代码文件（含自己移植的底层驱动），还有MDK工程；LIB存放所有的官方底层驱动库文件；OBJ用于工程输出的过程文件和最终的二进制文件。
图12、将官方库STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0.rar解压。
1）把STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0\Libraries\CMSIS\CM3\CoreSupport下的所有文件和STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0\Libraries\CMSIS\CM3\DeviceSupport\ST\STM32F10x下的所有文件都到第一步所创建的CMSIS文件夹中；2）把STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0\Libraries\STM32F10x_StdPeriph_Driver目录下的文件（目录inc和scr）复制到第一步创建的LIB文件夹中；3)把STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0\Project\STM32F10x_StdPeriph_Template目录下的stm32f10x_conf.h、stm32f10x_it.c、stm32f10x_it.h三个文件复制到USER文件夹中。
嵌入式实验报告
嵌入式系统及其应用实验题目：保险柜开锁模拟姓名：班级：学号：一．实验要求使用网络助手发送保险柜密码，单片机通过WiFi模块接收，将密码在数码管上显示，同时点亮对应数字的LED小灯。
如果密码输入正确，则继电器打开，模拟开柜成功的LED小灯点亮；如果密码输入错误，则蜂鸣器报警。
二．单片机工作原理图1 80C51单片机内部结构图2 80C51单片机引脚图1．单片机的CPU它可以分为运算器和控制器两部分。
运算器功能部件包括算术逻辑运算单元ALU、累加器ACC、寄存器B、暂存寄存器TMP1、TMP2、程序状态字寄存器PSW 等。
控制器功能部件包括程序计数器PC、指令寄存器IR、指令译码器ID、定时控制逻辑电路CU、数据指针寄存器DPTR、堆栈指针SP及时钟电路等。
（1）运算器①算术逻辑运算单元ALU。
ALU可以进行算术、逻辑运算。
算术运算有：加、减、乘、除，逻辑运算有：与、或、异或等。
②累加器ACC。
累加器ACC的主要功能是在运算前存放一个操作数，运算后存放一个操作结果。
80C51系列单片机虽然在结构上仍然以累加器A作为重要部件。
但由于内部电路采取了措施，使得累加器A在数据传送、逻辑操作等方面的核心作用有所削弱。
数据可以在片内直接/间接地址的存储器之间直接传送，而不必经过累加器A。
但，加、减、乘、除算术运算指令的运算结果都存放在累加器A或AB寄存器对中。
③暂存器TMP1、TMP2。
由图1可知，ALU进行算术逻辑运算前的两个操作数来自暂存器TMP1、TMP2，所以暂存器TMP1、TMP2用于存放运算前的两个操作数。
④程序状态字寄存器PSW。
程序状态字寄存器PSW用来存放运算结果的状态标志。
PSW寄存器各位的含义如下，其中PSW.1未定义，其它各位说明如下：图3 PSW寄存器CY：进位标志。
它是累加器A的进位位，如果操作结果在最高位有进位（加法）或借位（减法）时置1，否则清0。
AC：半进位标志。
它是低半字节的进位位（累加器A中A3位向A4位的进位），主要用于BCD码调整。
嵌入式基础教程
嵌入式系统工业的主流SR。AM微控制器RO的M片上外中设断资源一般比较丰富，
适合于控制，因此称微部控件制器。 部件
部件
嵌入式微控制器目前的品种和数量最多，比较有代表性的通用
系列包括8051、P51XA、MCS-251、MCS-96/196/296、C166/167、
MC68HC05/11/12/16、68300、数目众多ARM芯片等。目前MCU
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• 基本概念 ——前后台系统
后台
前台
循环中调用 相应的函数完成 相应的操作，这 部分可以看成后 台行为，后台也 可以叫做任务级。 这种系统在处理 的及时性上比实 际可以做到的要 差。
中断服务程序 时
ISR
间
ISR ISR
ISR
中断服务程 序处理异步事件， 这部分可以看成 前台行为，前台 也叫中断级。时 间相关性很强的 关键操作一定是 靠中断服务程序 来保证的。
EEPROM等各种必要功能和外设。为适应不同的应用需求，一般一
个是机系一最列样大的的限单，度片不地机同和具 的 应有是用多存需复部种储求位件衍器相生和匹产外配看品设，部门，的功件狗每配能种置不衍及多晶部生封不振件产装少品。，的这从处样而理可减器以少内使功核单耗都片和
成本和。嵌入式微处理定器部时相件器比，微C控P制U核器的最部大I/O件特点是单片化，体积 大大减小，从而使功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器是目前
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• 嵌入式微处理器
嵌入式微处理器的基础是通用计算机中的CPU。在应用中，将 微处理器装配在专门设计的电路板上，只保留和嵌入式应用有关的 母板功能，这样可以大幅度减小系统体积和功耗。为了满足嵌入式 应用的特殊要求，嵌入式微处理器虽然在功能上和标准微处理器基 本是一样的，但在工作温度、抗电磁干扰、可靠性等方面一般都做 了各种增强。
《嵌入式系统》课程实验报告-stm32单片机gpio程序开发
实验概述
【实验目的及要求】 实验目的： 1. 掌握 STM32 单片机输入输出接口程序开发 2. 掌握用寄存器开发 STM32 单片机程序 3. 掌握用库函数开发 STM32 单片机程序 实验要求： 1. 完成实验要求中提到要完成的所有内容，完成代码并提交主要代码。 2. 分析寄存器和库函数编程的优势和劣势，你喜欢用哪种方式。 3. 对每行主要代码要进行注释，说明其功能。 实验内容：
1.熟悉 TEB-CM5000 嵌入式单片机实验系统上的 LED 灯电路和单独按钮电路。
2.学习并掌握寄存器版本、库函数版本相关的实例程序，主要学习实例 stm32referencesrcforch5 目录下的，LED、LEDLib、KEY_LED 和 KEY_LEDlib 四 个程序。
3.利用寄存器位操作模式、库函数分别开发出 USER2（PD3）按钮控制 LD5(PF7)亮灭。具体功能：USER2（PD3）按钮按下时，LD5 灯闪烁；当 USER2（PD3） 按钮弹开时，LD5 灯停止闪烁。 4.实现利用寄存器位操作模式、库函数分别开发出: 当每次 USER2（PD3）按钮 按下时，LD5 灯只闪烁一次。 【实验环境】 1. TEB-CM5000 嵌入式单片机实验系统 2. MDK4.12 嵌入式软件开发环境
2.当每次 USER2（PD3）按钮按下时，LD5 灯只闪烁一次。
（1）寄存器位操作模式 循环判断 PD3 的状态，并执行对应操作（点亮或熄灭灯）
（3） 库函数
循环判断 PD3 的状态，并执行对应操作（点亮或熄灭灯）
小结
1. 只闪烁一次跟一直闪烁的区别主要在于 Flag 值。 在只闪烁一次的程序中， 设置 flag 值作为标志，灯亮以后改变 flag 值的状态，flag 的状态改变灯的 状态就不再继续。
最新单片机实训教学大纲
最新单片机实训教学大纲一、引言单片机是一种微型计算机芯片，被广泛应用于各个领域，包括电子、通信、汽车、家电等。
单片机实训是培养学生动手实践和解决问题的能力的重要环节之一。
本文档旨在提供一份最新的单片机实训教学大纲，以帮助教师和学生更好地组织和参与单片机实训。
二、教学目标1. 理解单片机的基本原理和工作原理。
2. 熟悉单片机的开发环境和开发工具。
3. 学习单片机编程语言，并能独立编写简单的单片机程序。
4. 掌握基本的单片机外围设备的连接和控制方法。
5. 能够利用单片机进行实际应用设计和开发。
三、教学内容1. 单片机基础知识1.1 单片机的定义和发展历程1.2 单片机的基本原理和工作原理1.3 单片机的分类和特点1.4 单片机的发展趋势2. 单片机开发环境和工具2.1 单片机开发环境的搭建2.2 常用的单片机开发工具介绍2.3 单片机开发板的选择和使用3. 单片机编程语言3.1 C语言基础知识复习3.2 单片机编程语言的特点和语法规则 3.3 常用的单片机编程指令和函数3.4 单片机程序的调试和优化4. 单片机外围设备连接和控制4.1 单片机与LED的连接和控制4.2 单片机与数码管的连接和控制4.3 单片机与按键的连接和控制4.4 单片机与液晶显示屏的连接和控制5. 单片机应用设计与开发5.1 温度检测与控制系统5.2 电子秤设计与开发5.3 无线通信系统设计与开发5.4 智能家居控制系统设计与开发四、教学方法1. 授课教学：通过讲解单片机基础知识、编程语言和外围设备的连接和控制方法，帮助学生建立起对单片机系统的全面理解。
2. 实验实训：通过实际操作和实验设计，培养学生动手实践和解决问题的能力。
学生可以通过完成实验来巩固和应用所学知识。
3. 项目开发：通过独立或小组合作完成单片机应用设计与开发项目，让学生能够将所学知识应用到实际项目中，锻炼解决实际问题的能力。
五、教学评估与考核1. 平时作业：包括课后习题、实验报告和项目进度报告等。
嵌入式系统(STM32微处理器)实训指导书
嵌入式系统（STM32微控制器）实训指导书意法半导体公司的STM32微控制器具有32位字长的CPU，使用精简指令系统（RISC）。
精简指令系统的指令字长固定，译码方便，相对于复杂指令系统（CISC），精简指令系统的处理效率更高。
具有32位字长CPU的STM32系列微控制器的处理能力远高于8位和16位单片机，同时集成了与32位CPU相适应的强大外设（如双通道ADC、多功能定时器、7通道DMA、SPI等），能够完成过去一般单片机所无法达到控制功能。
现在，已经形成了以8位单片机为主流的低端产品和以32位微控制器为主流的高端产品两大市场。
对于自动化领域的从业人员，了解32位微控制器的结构、特点，掌握其使用方法，是很有必要的。
一、关于学习方法此前，我们已经学习过《C语言程序设计》、《微机原理》、《单片机原理及应用》等相关课程。
这些课程的学习是系统的、完整的、全面的，是有老师讲授的。
这种学习方法，适合在学校学习一些重要的基础理论课程。
在工作中，我们常常会遇到新的东西，需要以已有的知识作为基础，去解决问题、完成任务。
这就需要不同于前述的另一种学习方法。
这种方法是建立在自学基础上的，以解决实际问题为目的，允许通过局部的、模仿性的手段，来实现既定目标。
这种方法在工程实践中的应用是非常普遍的。
“白猫黑猫，能抓住老鼠就是好猫”。
能解决问题的方法就是好方法。
本次实训采取的方法是：将参考资料发给同学，同学自学其中需要的部分。
在指导教师引导下，体验各个控制项目、理解各组成部分，再以原控制软件为基础进行修改和移植，获得要达到的控制效果。
在本次实训中，我们使用的微控制器型号为STM32F103RB。
STM32F103RB是STM32微控制器系列中的一种，内部具有128KB程序存储器、20KB随机读写存储器、1个16位高级定时器、3个16位通用定时器、2个SPI、2个I2C、3个USART、1个USB、1个CAN、2个ADC。
芯片为64引脚LQFP封装，有51个I/O引脚。
《嵌入式系统设计》教学大纲
《嵌入式系统设计》课程教学大纲一、课程简介该课程主要以ARM公司的STM32F429微控制器为对象讲解嵌入式系统的设计方法和设计实例。
重点讲述嵌入式系统的基础知识、ARM cortex-M体系架构、STM32F429为微控制器内部构造及其常用的片上外设结构、应用实例、程序开发方法。
通过本课程的学习，使学生基本掌握嵌入式系统的构成，嵌入式系统软件、硬件系统的设计，进而为后续嵌入式系统的学习打好基础。
二、IntroductionThis course mainly takes stm32f429 microcontroller of arm company as the object to explain the design method and design example of embedded system. It focuses on the basic knowledge of embedded system, arm Cortex-M architecture, stm32f429 as the internal structure of microcontroller and its commonly used on-chip peripheral structure, application examples and program development methods. Through the study of this course, students can basically master the composition of embedded system, the design of embedded system software and hardware system, and then lay a good foundation for subsequent embedded system learning.三、课程的目的和任务1.目的和任务STM32F429是ST公司基于ARM公司Cortex-M系列内核设计的一款32位微控制器。
基于STM32F103嵌入式实验指导书
实验一、STM32的开发环境与简单工程一、实验目的1、熟悉STM32开发板的开发环境；2、熟悉MDK创建和配置STM32工程项目的基本流程；3、熟悉STM32官方库的应用；4、规范编程格式。
二、实验内容本次实验配置MDK集成开发环境，新建一个简单的工程文件，添加STM32官方库并配置工程，编译运行这个工程文件。
下载已经编译好的文件到开发板中运行。
学会在程序中设置断点，观察系统内存和变量，为调试应用程序打下基础。
三、预备知识基本单片机硬件知识、单片机软件编程语言、程序创建和调试的基本方法。
四、实验设备及工具硬件：STM32开发平台软件：STM32官方库；PC机操作系统Windows 98、Windows 2000或Windows XP；KEIL MDK 集成开发环境；串口转usb驱动。
五、实验步骤1、在准备存放工程文件的目录下创建一新文件夹，命名为Proj_GPIO；在Proj_GPIO 文件夹里面分别再创建四个文件夹：CMSIS、USER、LIB、OBJ。
如图1。
其中CMSIS（Cortex Microcontroller Software Interface Standard）用于存放Cortex-M 处理器系列的与供应商无关的软件抽象层和启动相关的代码文件；USER用于存放我们自己编写的代码文件（含自己移植的底层驱动），还有MDK工程；LIB存放所有的官方底层驱动库文件；OBJ用于工程输出的过程文件和最终的二进制文件。
图12、将官方库STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0.rar解压。
1）把STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0\Libraries\CMSIS\CM3\CoreSupport下的所有文件和STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0\Libraries\CMSIS\CM3\DeviceSupport\ST\STM32F10x 下的所有文件都到第一步所创建的CMSIS文件夹中；2）把STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0\Libraries\STM32F10x_StdPeriph_Driver目录下的文件（目录inc和scr）复制到第一步创建的LIB文件夹中；3)把STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0\Project\STM32F10x_StdPeriph_Template目录下的stm32f10x_conf.h、stm32f10x_it.c、stm32f10x_it.h三个文件复制到USER文件夹中。
《嵌入式系统设计》课程标准
《嵌入式系统设计》课程标准1.课程说明《嵌入式系统设计》课程标准课程编码〔37604〕承担单位〔计算机信息学院〕制定〔〕制定日期〔2022.11.16〕审核〔专业指导委员会〕审核日期〔2022年11月20日〕批准〔二级学院（部）院长〕批准日期〔2022年11月28日〕（1）课程性质：本门课程是物联网应用技术专业的必修课（填写是基础课还是核心课，是必修课还是选修课等）课程。
（2）课程任务：主要针对软件和信息技术服务业的嵌入式系统设计工程技术人员、软件和信息技术服务人员等岗位开设，主要任务是培养学生在嵌入式系统设计岗位的底层应用程序开发能力，要求学生掌握嵌入式系统编程方面的基本技能。
（3）课程衔接：在课程设置上，前导课程有《物联网开源硬件基础》，后续课程有《无线传感器网络技术应用》。
2.学习目标（一）素质目标：(1)坚定拥护中国共产党领导和我国社会主义制度，在习近平新时代中国特色社会主义思想指引下，践行社会主义核心价值观，有深厚的爱国情感和中华民族自豪感；(2)崇尚宪法、遵法守纪、崇德向善、诚实守信、尊重生命、热爱劳动，履行道德准则和行为规范，具有社会责任感和社会参与意识；(3)具有质量意识、环保意识、安全意识、信息素养、工匠精神、创新思维；具有良好的通信工程施工安全与自我保护意识；(4)勇于奋斗、乐观向上，具有自我管理能力、职业生涯规划的意识，有较强的集体意识和团队合作精神；(5)具有健康的体魄、心理和健全的人格，掌握基本运动知识和一两项运动技能，养成良好的健身与卫生习惯，良好的行为习惯；(6)具有一定的审美和人文素养，能够形成一两项艺术特长或爱好。
(7)能够初步理解企业战略和适应企业文化，遵守通信纪律、严守通信秘密。
（二）知识目标：(1)掌握必备的思想政治理论、科学文化基础知识和中华优秀传统文化知识；(2)熟悉计算机程序设计基础；(3)掌握基于8051单片机架构的CC2530嵌入式系统的基础知识；(4)掌握CC2530嵌入式系统开发及应用知识；(5)掌握IAR嵌入式开发环境的应用。
第一章嵌入式系统基础
1.3 嵌入式操作系统
基本概念 ——实时操作系统（RTOS） 实时操作系统是一段在嵌入式系统启动后首先执行的背景程序，用户的应用程序是运 行于RTOS之上的各个任务，RTOS根据各个任务的要求，进行资源(包括存储器、外设等) 管理、消息管理、任务调度、异常处理等工作。在RTOS支持的系统中， 每个任务均有一 个优先级，RTOS根据各个任务的优先级，动态地切换各个任务，保证对实时性的要求。
1.2 嵌入式处理器
1.2.1嵌入式系统分类 按表现形式分：（硬件范畴）
芯片级嵌入（含程序或算法的处理器） 模块级嵌入（系统中的某个核心模块） 系统级嵌入SOC（System on a chip） 按实时性要求分：（软件范畴） 非实时系统（PDA，Personal Digital Assistant 個人數字助理） 软实时系统（消费类产品） 硬实时系统（导引头等工业和军工系统）
是嵌入式软件的基本要求，软件固态存储，以提高速度。软件代码要求高质量和高可靠性、 实时性。
（5）嵌入式软件开发走向标准化 嵌入式系统的应用程序可以没有操作系统直接在芯片上运行。
5、嵌入式系统应用领域
工业 工控设备 智能仪表 汽车电子
军事国防 军事电子
嵌入式应用
网络设备
电子商务 网络
消费电子 信息家电 智能玩具 通信设备 移动存贮
第一章嵌入式系统基础
主要内容
嵌入式硬件平台 微处理器、存储器、I/O… ARM和XScale的指令系统和体系结构
嵌入式操作系统 特点、进程调度、存储管理… μC/OS, Linux的移植、设备驱动和应用开发
嵌入式应用开发 基于μC/OS, Linux, WinCE等
使用教材
ARM9嵌入式系统设计与开发应用 熊茂华 杨震伦 主编 清华大学出版社
单片机实验指南
实验帮助熟悉TSC51实验箱环境 ................................................................................................. - 2 - （一）TSC51单片机实验箱说明 ............................................................................................ - 2 -1.主要硬件技术特性.......................................................................................................... - 2 -2.实验箱的启动.................................................................................................................. - 2 -3..实验箱不能运行的常见原因......................................................................................... - 2 -（二）VMware虚拟机使用说明 ............................................................................................. - 3 -1.虚拟系统的正确性检查.................................................................................................. - 3 -2.虚拟机的启动.................................................................................................................. - 5 -（三）TMSD和实验台联机..................................................................................................... - 6 - 实验帮助熟悉综合实验开发环境................................................................................................... - 8 - （一）新建一个工程并装入代码文件..................................................................................... - 8 - （二）设置工程仿真环境....................................................................................................... - 10 - （三）编译当前工程或源文件............................................................................................... - 11 - （四）纯软件调试程序........................................................................................................... - 12 - （五）利用Easy Pro编程器烧写芯片程序 .......................................................................... - 13 - （六）利用Genius编程器烧写程序 ..................................................................................... - 15 -实验任务第一部分基础实验参阅《单片机基础实验手册》（附电子版）TSC51实验台+TMSD+VMware基础练习。
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嵌入式系统基础【单片机】实验指导书电子通信工程系·电子工程实验中心目录实验一实验板的装配和使用实验二伟福WAVE6000软件的使用实验三 LED灯延时闪烁实验实验四按键的中断编程实验实验五定时器编程实验实验六数码显示应用编程实验实验七矩阵键盘编程实验实验八蜂鸣器编程实验实验九时钟编程实验实验十时钟芯片DS1302编程实验实验一实验板的装配和使用一、实验板电路原理图二、实验板插装和焊接的注意事项1、本套件是一块MC-51系列单片机实验板，并且自带一个USB接口的程序烧写器；2、套件主要包括一袋元器件【共计49个元件】，一块电路板（贴片元器件已经焊接在电路板上了），一根USB连接线和一块单片机芯片（USB连接线和单片机等到焊接完毕检查无误后再发）；3、电路板上的贴片元件已经焊接完毕，袋中的其它直插元件由学生自己动手焊接；4、请焊接前逐一了解各个元件的名称、工作原理、在电路板上的插装位置、引脚极性【往电路板上插装时的方向------特别重要】等知识点（具体见“元件清单”），防止出现焊接错误；5、焊接时请遵循先低后高的原则（可以按照“元件清单”的先后顺序来插装和焊接），元件一般是插一个焊一个，向下插装到位再焊接，每个焊点的焊接时间最好不要超过3-5秒，焊后及时剪去元件引脚；6、为保证电路板上元件的整齐、美观，建议插装和焊接时注意一定的技巧（例如：焊发光二极管或按键等元件时，先将元件按正确方向紧贴电路板插装，然后每个元件只焊一个脚，再回顶层扶正歪斜的元件，最后将剩下的引脚全部焊接完毕）；7、电路板上有一部分元器件（或焊盘）是为今后进行功能扩展预留的，不需要焊接（标有X1~X12的位置都不必焊，需要焊的元件可以参见“电路板照片”）；8、焊接过程中要养成良好的习惯，例如工具摆放位置要顺手，元件及剪下的引脚不乱丢弃，注意用电安全，工作完毕后及时清理桌面卫生等；9、焊接完毕通电前，要用万用表的电阻档测量电源接口的阻抗值（一般会大于1kΩ），若太小，则可能是电路板上有短路现象，为了防止烧坏计算机的USB接口，一定要检查并处理后再与计算机的USB口连接；10、首次连接USB线给电路板通电时，因为单片机中还没有程序，所以电路板上的发光二极管和数码管的显示都是随机的，不代表任何意义，不能由此判别实验板是否存在故障；11、接下来我们就可以往这个实验板中烧写程序了，具体的使用方法，请参见下文“五、实验板的使用方法”部分。
三、元件清单四、实验板照片五、实验板的使用方法注意：【下面的说明乍看起来很长很麻烦，其实前四大步操作只需要在第一次使用时设置一遍。
今后正常使用，只需点击步骤5中的两个按键就OK了！】1、焊接工作完成后，将本实验板首次连接计算机时，会出现：“发现新硬件”并要求安装驱动的提示（这一步只在第一次使用时出现，同新买的U盘第一次连接计算机时要求安装驱动的情况相似）。
2、驱动文件在“USB实验板资源汇总---（学生）”文件夹的“windows端驱动”文件夹中；3、USB接口烧写器驱动文件的安装方法：①将实验板的连接线插到电脑的USB接口上，电脑就会发现新硬件了，如图所示：②出现安装新硬件向导的时候我们选择“否，暂时不”，因为我们要手动安装驱动；③然后点击下一步，在下个窗口中我们选择“从列表或指定位置安装”；④再点下一步，点浏览；⑤找到路径（在“USB实验板资源汇总---（学生）”文件夹的“windows端驱动”中）⑥然后点确定，再点下一步，看到文件复制进度了吧^_^⑦到这里我们就完成了驱动的安装了；⑧如果进入设备管理器，可以看到如下图所示的USBASP设备（这一步不用操作）；⑨至此，整个驱动安装完成。
4、程序烧写软件Progisp首次使用前的设置步骤：①双击桌面上的图标（或在“USB实验板资源汇总---（学生）”文件夹的“程序烧写软件”中也可以找到此图标），打开软件，如下图所示：②此软件在首次安装使用时请注意设置如下几项：（具体参见上图）（1）今后我们常用到的所有操作，全在如图的“编程”标签窗口中；（2）“编程器及接口”框请选择：“USBASP”；（3）“选择芯片”框请选择：“AT89S52”（即使使用AT89S51单片机，也选择“AT89S52”，有些别扭吧？）；（4）“编程”框请只选中：“芯片擦除”、”编程FLASH”和“数据自动重载”三项;③至此，所有的设置工作全部完成，可以开始正常使用了。
5、程序烧写软件的使用方法：①在程序烧写软件Progisp的界面上，点击按键，在弹出的对话框中选择你要写入单片机中的“xxx.hex”文件；（例如：“USB实验板资源汇总---（学生）”\“参考程序”\“贴片实验板程序”\“流水灯和蜂鸣器ok.hex”）②点击按键，程序便会自动写入到单片机之中。
（此时，可以在实验板上观察程序执行结果了。
）③如果想往单片机中写入另一个程序，可以再次执行上面的①②两步，简单吧！实验二伟福WAVE6000软件的使用一、点击桌面上的图标，打开伟福软件W A VE6000.二、建立新程序1、选择菜单中的【文件\新建文件】，如图1所示。
图12、在出现的源程序窗口中输入所需编写的程序，如图2所示。
图23、保存程序，选择菜单中的【文件\保存文件】，保存时文件名称必须带上后缀名“.ASM”，如图3所示。
图34、建立新项目，选择菜单【文件\新建项目】，如图4所示。
图45、在弹出的窗口中，加入模块文件，选择刚才保存的文件LIANXI.ASM，如图5所示,并点击“打开”按钮。
图56、在图5中点击“打开”按钮后会自动弹出“加入包含文件”对话框，若没有包含文件，则可按取消键，此处按取消键。
如图6所示。
图67、保存项目。
在图6中点击“取消”按钮后会自动弹出“保存项目”对话框，在保存项目对话框中输入项目名称，注意此处无须添加后缀名，软件会自动将后缀名设成“.PRJ”。
按“保存”键将项目存在与你的源程序相同的文件夹下。
如图7所示。
图78、仿真器设置。
选择菜单【仿真器\仿真器设置】，在弹出的“仿真器设置”对话框中，按照图8设置，选择“使用伟福软件模拟器”。
图89、选择菜单【项目\编译】，进行程序编译，如图9所示，观察左下角的Message窗口，若无错，则进入下一步；若有错，则先修改程序错误，然后再进行程序编译。
图910、程序的软件模拟。
编译成功的程序便可以进行软件模拟仿真了，如图10所示。
例如：执行单步仿真，每执行一次，程序向下运行一行，寄存器中值的变化可以从菜单的【窗口\数据窗口】中观察到，如图11所示。
或从菜单的【窗口\CPU窗口】中观察到，如图12所示。
（注意：“跟踪”会进入子程序中，而“单步”不会。
）图10图11注意：DATA——片内RAM区域CODE——ROM区域XDATA——片外RAM区域PDATA——分页式数据存储器，51中不用BIT——位寻址区域图1211、如果想观察程序执行到某一行时的情况，可以在程序的这一行设置一个断点。
在所需设置断点的指令上右键设置断点，如图13所示。
在一段程序中可以设置多个断点。
此时运行菜单【执行\全速执行】，程序会执行到断点处停止。
图13实验三 LED灯延时闪烁实验实验与要求：1、8个LED灯分别连接在单片机P0口上，具体见原理图；2、因为是阴极通过电阻连接到单片机的I/O口上，所以当I/O口为“0”时LED灯亮，当I/O口为“1”时LED灯灭；3、熟悉延时子程序的结构和编写方法；4、编写主程序，实现LED灯的延时闪烁，闪烁频率在0.3～1.5秒之间可以任意设置；；5、具体可以参见“参考程序”。
实验四按键的中断编程实验实验与要求：1、本实验板上有一个按键连接在单片机的中断1（INT1）接口上，具体见原理图；2、8个LED灯分别连接在单片机P0口上，具体见原理图；因为是阴极通过电阻连接到单片机的I/O口上，所以当I/O口为“0”时LED灯亮，当I/O口为“1”时LED灯灭；3、熟悉中断子程序的编写方法；4、编写主程序，实现LED灯的延时闪烁，闪烁频率在0.3～1.5秒之间可选；5、具体可以参见“参考程序”。
实验五定时器编程实验实验与要求：1、8个LED灯分别连接在单片机P0口上，具体见原理图；2、因为是阴极通过电阻连接到单片机的I/O口上，所以当I/O口为“0”时LED灯亮，当I/O口为“1”时LED灯灭；3、了解单片机中定时器的结构和工作原理；4、掌握定时器初值的计算方法；5、熟悉定时器子程序的编写方法；6、编写主程序，实现LED灯的定时闪烁，闪烁频率在0.3～1.5秒之间可以任意设置；7、具体可以参见“参考程序”。
实验六数码显示应用编程实验实验与要求：1、本实验板的串行口上通过74HC164连接了六个数码管，具体见原理图；2、因为本实验板上的数码管是共阳数码管，所以当74HC164的端口为“0”时数码管对应的段LED亮，当74HC164的端口为“1”时数码管对应的段LED灭；3、了解数码管显示0～9等数字的原理和“字模”的构成方式；4、掌握单片机通过串行口上连接的74HC164实现数码管显示数字的方法；5、熟悉显示子程序的编写方法；6、编写主程序，实现通过数码管显示自己学号后六位的方法；7、编写主程序，实现通过数码管循环显示自己全部学号数字的方法；8、具体可以参见“参考程序”。
实验七矩阵键盘编程实验实验与要求：1、本实验板的P1口上连接了16个按键，具体见原理图；2、本实验板的串行口上通过74HC164连接了六个数码管，具体见原理图；3、了解行列翻转法进行矩阵键盘解码的工作原理；4、掌握行列翻转法矩阵键盘解码的编程方法；5、编写主程序，实现任意按下某键，其对应的键值能够在数码管上显示出来；6、具体可以参见“参考程序”。
实验八蜂鸣器编程实验实验与要求：1、本实验板的P1.1口上连接了1个蜂鸣器，具体见原理图；2、因为蜂鸣器是通过PNP型三极管8550来驱动的，所以当I/O口P1.1为“0”时蜂鸣器响，当I/O口P1.1为“1”时蜂鸣器不响；3、熟悉单片机编程控制蜂鸣器发声的工作原理；4、掌握单片机编程控制蜂鸣器发出不同频率声音的方法；5、了解一段简短音乐乐谱的构成，及其单片机程序实现的基本方法；6、编写主程序，通过编程实现单片机驱动蜂鸣器自动演奏一段音乐；7、具体可以参见“参考程序”。
实验九时钟编程实验实验与要求：1、本实验板的串行口上通过74HC164连接了六个数码管，具体见原理图；2、因为本实验板上的数码管是共阳数码管，所以当74HC164的端口为“0”时数码管对应的段LED亮，当74HC164的端口为“1”时数码管对应的段LED灭；3、复习数码管显示0～9等数字的原理和单片机通过串行口上连接的74HC164实现数码管显示数字的方法，以及显示子程序的编写方法；4、复习定时子程序的编写方法；5、编写主程序，实现单位时间长度的定时，从而定时1秒钟；并且编程实现60进制和24进制计数器，最终实现24时制时钟；6、在主程序中编写按键程序，实现时钟当前时间的校时调整功能；7、具体可以参见“参考程序”。