嵌入式系统程序设计
嵌入式系统stm32课程设计
嵌入式系统stm32课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解嵌入式系统基本概念，掌握STM32的硬件结构和编程环境。
2. 学会使用C语言进行STM32程序设计，理解中断、定时器等基本原理和应用。
3. 掌握嵌入式系统外围设备的使用，如LED、按键、串口等，并能进行简单的系统集成。
技能目标：1. 能够运用所学知识，设计并实现具有实际功能的嵌入式系统项目。
2. 培养学生的动手实践能力，提高问题解决能力和程序调试技巧。
3. 增强团队协作能力，通过项目实践，学会分工合作和沟通交流。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对嵌入式系统的兴趣，激发学习热情，形成自主学习的习惯。
2. 树立正确的工程观念，注重实际应用，关注技术发展，提高创新意识。
3. 培养学生的责任心，使其认识到所学知识对社会和国家的贡献，树立远大理想。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，结合理论知识和实际操作，培养学生的嵌入式系统设计能力。
学生特点：学生具备一定的电子技术基础和编程能力，对嵌入式系统有一定了解，但缺乏实际项目经验。
教学要求：结合课程特点和学生学习情况，注重理论与实践相结合，通过项目驱动，引导学生主动探究，提高解决问题的能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 嵌入式系统概述- 嵌入式系统的定义、特点与应用领域- STM32微控制器简介2. STM32硬件结构与编程环境- STM32的内部结构、外设接口- Keil MDK集成开发环境的使用3. STM32编程基础- C语言基础回顾- STM32程序框架与编译过程- 中断、定时器等基本原理及应用4. 外围设备使用- LED、按键、串口等外设的原理与编程- ADC、PWM等模拟外设的使用5. 嵌入式系统项目实践- 设计并实现具有实际功能的嵌入式系统项目- 项目分析与需求分析- 硬件电路设计与软件编程6. 课程总结与拓展- 课程知识梳理与巩固- 探讨嵌入式系统发展趋势与前沿技术教学内容安排与进度：第1-2周：嵌入式系统概述、STM32硬件结构与编程环境第3-4周：STM32编程基础第5-6周：外围设备使用第7-8周：嵌入式系统项目实践第9-10周：课程总结与拓展教学内容与教材关联性：本教学内容紧密结合教材，按照教材章节顺序进行教学，确保学生能够系统地掌握嵌入式系统STM32的知识点和技能。
嵌入式系统中的驱动程序设计与实现
嵌入式系统中的驱动程序设计与实现第一章：嵌入式系统概述嵌入式系统是一种专用型计算机系统，通常包含微处理器、存储器、输入/输出接口和其他外围设备。
这些系统被设计用于执行特定的任务或实现特定的功能。
相对于一般的计算机系统，嵌入式系统通常更加小巧、节能、稳定和高效。
嵌入式系统的应用领域非常广泛，涉及到自动控制、计算机网络、医疗、工业自动化、汽车电子、智能家居等众多领域。
从智能手机和平板电脑，到高铁和飞机上的控制系统，嵌入式系统已经成为现代社会中不可或缺的一部分。
在开发嵌入式系统时，驱动程序是一个非常重要的部分。
驱动程序是一种软件模块，用于控制硬件设备的操作和管理。
它将应用程序与底层硬件之间进行了有效的沟通。
在接下来的章节中，我们将详细介绍嵌入式系统中的驱动程序设计与实现。
第二章：驱动程序的架构嵌入式系统中的驱动程序通常包含两个部分：设备驱动和主程序。
设备驱动负责控制硬件设备的操作和管理。
它向主程序提供硬件抽象层，屏蔽了硬件底层的细节。
主程序则利用设备驱动提供的接口，完成相应的应用功能。
驱动程序的架构通常遵循一般软件工程的设计原则，实现结构分层、模块化、可复用的代码。
设备驱动可以按照不同的硬件设备进行分类，比如网络设备驱动、磁盘设备驱动、串口设备驱动等。
在实现时，可以采用面向对象编程思想，使得代码的设计更加清晰明了。
第三章：驱动程序的实现实现驱动程序的过程通常可以分为以下四个步骤：1. 设备地址映射在计算机系统中，设备通常被映射到一定的地址空间中。
驱动程序需要获取设备的物理地址，并将其映射到操作系统的虚拟地址空间中。
这样，驱动程序才能正确地与硬件设备进行交互。
2. 硬件的初始化和配置在设备地址映射成功后，驱动程序需要对硬件进行初始化和配置，以确保硬件设备能够正常运行。
比如，对于一个串口设备，驱动程序需要配置波特率、数据位、校验位等参数。
3. 设备操作的实现驱动程序的核心是硬件设备的操作函数实现。
驱动程序需要对不同的设备类型实现不同的操作函数，例如对于网络设备，包括接收和发送数据的实现；对于磁盘设备，包括读写数据的实现。
嵌入式系统的设计和实现
嵌入式系统的设计和实现嵌入式系统是指集成了计算机芯片、控制器、传感器等硬件设备的特殊电子设备系统。
它通常运行在一些资源受限的嵌入式处理器上，具有实时性、可靠性、成本低廉等特点。
如今，随着信息技术的迅速发展，嵌入式系统已经广泛应用在各种领域，例如智能家居、智能交通、智能医疗等。
嵌入式系统设计开发的核心，在于硬件电路的设计和程序代码的编写。
本文将从嵌入式系统的设计和实现两个方面，探讨如何开发一款成功的嵌入式系统。
一、嵌入式系统的设计1.硬件电路设计嵌入式系统的硬件设计是系统整体性能的基础，是开发过程中必不可少的一步。
在设计硬件电路时，需要首先了解嵌入式系统所需的硬件组件，比如处理器、存储器、输入输出设备、传感器等。
其次，需要根据设计目标和系统要求，选择合适的硬件设备，并将其组合成合理的电路结构。
最后，需要完成电路设计的的绘制及原理图、PCB的布线等工作。
在这个过程中，设计者需要考虑功耗、散热、成本等多个因素。
2.软件设计嵌入式系统的软件设计是嵌入式系统开发的重中之重。
在软件设计方面，需要仔细考虑嵌入式系统的程序架构及程序设计模式，比如事件驱动模型或多任务模型。
同时，需要考虑系统的实时性和稳定性，确保系统代码的质量和可靠性。
在软件设计过程中，需要使用一些工具和开发环境，如Keil、IAR、Eclipse等集成开发环境。
3.测试与调试测试和调试是嵌入式系统开发的重要环节，只有将系统进行充分测试与调试，才能保证系统的正确性和稳定性。
在测试过程中，需要首先进行各个模块的单元测试，以验证系统的功能是否正常。
然后进行集成测试，交叉验证各个模块的协同工作是否正常。
最后进行耐久性测试和压力测试，确保系统能够在各种恶劣环境环境下正常运行。
二、嵌入式系统的实现1. 系统内核系统内核是嵌入式操作系统的核心，也是嵌入式系统的核心。
系统内核需要提供一个可靠的执行环境和一些重要的操作系统服务，如任务管理、内存管理、中断管理、设备驱动程序和通讯协议等。
嵌入式系统设计与实现
嵌入式系统设计与实现嵌入式系统是一种基于微处理器或微控制器的系统，它具有高度集成、占用资源少、功耗低、响应速度快等特点。
嵌入式系统的应用范围非常广泛，如智能家居、汽车电子、医疗设备、航空航天等领域都有嵌入式系统的应用。
嵌入式系统的设计和实现是嵌入式技术的核心问题，下面我们来探讨一下嵌入式系统的设计和实现。
一、嵌入式系统的设计嵌入式系统的设计包括硬件设计和软件设计两个方面，其中硬件设计是通过硬件电路来实现嵌入式系统的功能，软件设计是通过软件程序来控制硬件电路来实现嵌入式系统的功能。
1.硬件设计嵌入式系统的硬件设计是嵌入式系统设计中非常重要的一部分，它是指通过硬件电路来实现嵌入式系统的功能。
硬件设计包括电路原理设计、电路板设计、试制调试等环节。
电路原理设计是整个硬件设计中最基础的一步，它通过电路原理图的设计描述硬件系统的功能和性能要求。
根据电路原理设计，进行电路板布线设计，把电路原理图中的模块进行合理地布局，最终实现整个电路板的设计。
在电路板设计完成后，需要进行试制调试。
试制调试是把硬件设计的结果用实体样机进行测试和验证的过程。
通过试制调试，对硬件电路的性能进行测试和验证，对华丽版进行调整和修改，最终在硬件上实现嵌入式系统的功能。
2.软件设计嵌入式系统的软件设计是通过软件程序来控制硬件电路来实现系统的功能。
软件设计包括嵌入式系统开发的整个过程，包括系统调研、需求分析、架构设计、程序编写和调试等环节。
在软件设计中，需求分析是一个非常关键的环节，它通过与用户和应用场景的沟通了解用户需求和应用场景的特点以及限制因素，确定系统的需求规格和性能要求，为软件架构设计提供了基础。
在软件架构设计中，选择合适的操作系统和软件架构对于嵌入式系统的功能实现和性能优化有着至关重要的作用。
在程序编写和调试环节中，需要对软件程序进行不断地优化和调试，以提高系统的运行效率，实现嵌入式系统的功能。
二、嵌入式系统的实现嵌入式系统的实现是指将硬件设计和软件设计有机地结合在一起实现嵌入式系统的功能。
嵌入式系统软件开发和设计流程
嵌入式系统软件开发和设计流程1.需求分析需求分析是设计任何系统的第一步，嵌入式系统软件开发也不例外。
在需求分析阶段，开发团队与客户或项目经理一起，明确系统的功能要求和性能需求，确定系统所需的硬件平台和操作系统，并制定开发计划和时间表。
2.设计和架构在设计阶段，团队将进行整体架构设计，并将系统拆分为模块和组件。
软件架构设计确定软件的整体结构、数据流和交互，并定义模块之间的接口。
此外，设计团队还需要选择合适的编程语言和开发工具，如C、C++或Python，并确定代码组织结构和数据结构。
3.编码和实现在编码和实现阶段，开发团队根据设计和架构规范，按照模块化的方式逐个实现软件功能。
每个模块都会被编写为相应的程序代码，并注重良好的软件工程实践，例如模块化、封装、注释和代码风格统一4.软件集成和测试在软件集成和测试阶段，各个模块的代码将被整合到一起，并进行集成测试。
这些测试可以包括单元测试、功能测试和性能测试等。
集成测试的目标是验证系统功能是否正常工作，并解决可能存在的问题或缺陷。
5.部署和调试一旦软件通过了测试，就可以将它部署到嵌入式系统中。
在部署之前，开发团队需要确保软件与硬件平台和操作系统兼容，并解决可能出现的兼容性问题。
一旦部署完成，开发团队将进行系统调试，以确保软件在实际运行时表现良好。
6.维护和优化以上是一个简单的嵌入式系统软件开发和设计流程的概述。
实际开发过程中可能会根据项目的具体情况和需求有所不同。
然而，流程中的关键步骤，需求分析、设计、实现、测试和验证以及维护和优化，还是相通的，都是确保嵌入式系统软件开发质量和可靠性的重要环节。
《嵌入式系统设计》课程教学大纲
《嵌入式系统设计》课程教学大纲一、课程基本信息课程代码：041103261课程名称：嵌入式系统设计课程英文名称：The Principle and Application of Embedded System课程所属单位（院（系）、教研室）：电气信息工程系电子信息教研室课程面对专业：电子信息工程课程类型：选修课先修课程：数字、模拟电子技术基础，C语言程序设计等相关课程学分：2.5总学时：48学时(其中理论学时：32学时，试验学时：16学时)二、课程性质与目的嵌入式系统具有体积小、功能强、牢靠性高、面对限制和价格低廉等一系列优点，不仅已成为工业限制，智能工具，领域普遍采纳的智能化限制工具，而且已渗入到人们工作和生活的各个角落，有力地推动了各行业的技术改造和产品的更新换代，应用前景广袤。
本课程以AMR9为例，介绍其内部结构，工作原理，软件、硬件的设计方法及接口技术应用，使学生驾驭嵌入式系统设计和开发的基本技能。
通过本课程的学习，使学生驾驭系统的的架构、工作原理、指令系统、编程技术、接口技术和实际应用。
为学生将来在工作中，能够应用嵌入式技术解决实际问题打下基础。
三、课程教学内容与要求第一章嵌入式系统概述1. 嵌入式系统定义2. 嵌入式系统的发展概述3. 嵌入式系统的硬件和软件特征4. 嵌入式系统的分类5. 嵌入式系统的应用基本要求：了解嵌入式系统概念及软、硬件特征；重点与难点：重点是嵌入式系统。
其次章 ARM微处理器的概述与编程模型1. ARM微处理器的概述2. ARM微处理器结构3. ARM微处理器的工作状态4. ARM体系结构的存储器格式5. 处理器模式5. 寄存器组织6. 异样（Exceptions）基本要求：了解ARM微处理器的体系结构和数据的存储器格式，重点与难点：重点是微处理器的内部结构及寄存器组织。
第三章 ARM9指令系统1. ARM处理器的寻址方式3. ARM指令集4. Thumb指令集基本要求：理解汇编语言源程序基本学问，学会编写汇编语言源程序的基本方法，能够编写一些简洁的程序。
嵌入式C语言循环结构程序设计
嵌入式C语言循环结构程序设计嵌入式系统是一种专门用于控制和监视设备、机器和系统的计算机系统。
循环结构是嵌入式C语言中的一种重要的程序设计模式。
在嵌入式系统中，循环结构通常用于实现任务的重复执行，周期性地对传感器进行采集和处理，以及驱动外设等操作。
本文将介绍嵌入式C语言中循环结构的基本原理和程序设计技巧。
循环结构是程序设计中的一种基本控制结构，用于实现多次重复执行段代码的功能。
在嵌入式C语言中，循环结构有三种常用的形式：for循环、while循环和do-while循环。
这些循环结构可以根据具体的需求选择使用，每种循环结构都有其独特的特点。
for循环是最常用的循环结构之一，用于实现已知循环次数的重复执行。
for循环的语法如下：```for (初始化表达式; 循环条件表达式; 更新表达式)//循环体代码```其中，初始化表达式用于初始化循环变量；循环条件表达式用于定义循环的终止条件；更新表达式用于更新循环变量的值。
循环体代码是需要重复执行的代码块。
例如，下面的例子演示了使用for循环计算1到10之间所有整数的和：```int sum = 0;for (int i = 1; i <= 10; i++)sum += i;```在这个例子中，循环变量i的初始值为1，每次循环后i的值加1，直到i的值大于10为止。
循环体代码中的sum += i语句用于计算累加和。
while循环是另一种常用的循环结构，用于实现未知循环次数的重复执行。
while循环的语法如下：```while (循环条件表达式)//循环体代码```其中，循环条件表达式用于定义循环的终止条件。
当循环条件表达式的值为真时，就执行循环体代码；否则，结束循环。
例如，下面的例子演示了使用while循环计算1到10之间所有整数的和：```int sum = 0;int i = 1;while (i <= 10)sum += i;i++;```在这个例子中，循环条件表达式i <= 10用于定义循环的终止条件；循环体代码中的sum += i和i++语句用于计算累加和和更新循环变量i 的值。
嵌入式系统 RAM程序设计
4
符号定义伪操作
伪操作
GBLA GBLL GBLS LCLA LCLL LCLS SETA SETL SETS RLIST CN CP DN/SN FN
语法格式
GBLA Variable GBLL Variable GBLS Variable LCLA Variable LCLL Variable LCLS Variable SETA Variable expr SETL Variable expr SETS Variable expr name LIST ｛ list registers｝ ｝ name CN expr name CP expr name DN/SN expr name FN expr of
{label} DCB expr｛， expr｝ 分配一段字节内存单元，并用expr初始化。 ｛ ｝ 分配一段字节内存单元，并用 初始化。 初始化 {label} DCD expr { ， expr}… ｛label｝ DCDO expr｛， ｝ ｛ expr｝… ｝ {label} DCFD ｛ U ｝ fpliteral｛，fpliteral｝… ｛ ｝ {label} DCFS ｛ U ｝ fpliteral ｛，fpliteral｝… ｝ {label} DCI expr ｛ ， expr｝… ｝ 分配一段字内存单元。 分配一段字内存单元。 分配一段字对齐的字内存单元。 分配一段字对齐的字内存单元。 为双精度的浮点数分配字对齐的内存单元。 为双精度的浮点数分配字对齐的内存单元。 为单精度的浮点数分配字对齐的内存单元。 为单精度的浮点数分配字对齐的内存单元。 代码中分配一段字对齐的内存单元; 在ARM代码中分配一段字对齐的内存单元 在Thumb代 代码中分配一段字对齐的内存单元 代 码中，分配一段半字对齐的半字内存单元。 码中，分配一段半字对齐的半字内存单元。
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1. 宏定义
不带参数宏定义
一般形式： #define 宏名 [宏体] 功能:用指定标识符(宏名)代替字符序列(宏体)
定义位置:任意(一般在函数外面) 作用域:从定义命令到文件结束 #undef可终止宏名作用域
格式： #undef 宏名 宏展开：预编译时,用宏体替换宏名---不作语法检查 引号中的内容与宏名相同不置换
} #undef ID #define ID 0 max() { }
YES原作用域 YES新作用域
1. 宏定义
不带参数宏定义
一般形式： #define 宏名 [宏体] 功能:用指定标识符(宏名)代替字符序列(宏体)
定义位置:任意(一般在函数外面) 作用域:从定义命令到文件结束 #undef可终止宏名作用域
宏定义中使用必要的括号（）
1. 宏定义
不带参数宏定义
/* ch3_一1.c般形*式/ ： #define 宏名 [宏体]
#include <stdio.h>
#define A功能:用指定标识符(宏名)代替字符序列(宏体)
int main()
{ #ifde定f A义位置:任意(一般在函数外面) pr作in用tf(域"A:h从as定b义ee命n d令ef到ine文d\件n结");束
#elpsre#inutfn("dAehfa可s n终o止t b宏ee名n d作ef用ine域d\n"); #endi格f 式： #undef 宏名 } re宏tu展rn开0;：预编译时,用宏体替换宏名---不作语法检查
输出为： “A引h号as 中be的en内de容fi与ne宏d”，名即相使同把宏不定置义换改为： #输d出e仍fin旧e为A：宏“定A h义a0s可b嵌ee套n d，ef不in能ed递”。归
宏定义中使用必要的括号（）
宏体可以省略，表示宏名已被定义过
带参数宏定义
一般形式： #define 宏名(参数表) 宏体
例 #define T(m,n) m*n
不能加空格
………..
area=T(3,2);
宏展开： area=3*2;
宏展开：形参用实参换，其它字符保留
例 #define T (m, n) m*n 相当于定义了不带参宏T,其宏体为“(m, n) m*n”
预处理语句的书写规则
作用：对源程序编译之前做一些处理， 生成扩展C源程序
格式：
“#”开头 占单独书写行 语句尾不加分号
1. 宏定义
不带参数宏定义
一般形式： #define 宏名 [宏体] 功能:用指定标识符(宏名)代替字符序列(宏体)
1. 宏定义
不带参数宏定义
一般形式： #define 宏名 [宏体] 功能:用指定标识符(宏名)代替字符序列(宏体)
10 DIS1+10
格式： #undefvar=宏DIS名2*2;
宏展开：预编译时宏展,用开宏：体va替r= 换10宏+1名0 *-2-; -不作语法检查
引号中的内容与宏名相同不置换
宏定义可嵌套，不能递归
例 #define ID ID + 1 ()
1. 宏定义
不带参数宏定义
一般形式： #define 宏名 [宏体] 功能:用指定标识符(宏名)代替字符序列(宏体)
例 #define ID 1 语句printf( "ID" );
会输出ID，而非1
1. 宏定义
不带参数宏定义
一般形式： #define 宏名 [宏体] 功能:用指定标识符(宏名)代替字符序列(宏体)
定义位置:任意(一般在函数外面)
作用域:从定义命令到文件结束
#undef可终止例宏名##dd作eeff用iinnee域DDIISS12
如 #define YES 1 #define NO 0 #define PI 3.1415926 #define OUT printf(“Hello,World”);
1. 宏定义
不带参数宏定义
宏体可缺省,表示宏名 定义过
一般形式： #define 宏名 [宏体]
功能:用指定标识符(宏名)代替字符序列(宏体)
带参数宏定义
一般形式： #define 宏名(参数表) 宏体
例 #define T(m,n) m*n ……….. area=T(3,2);
宏展开： area=3*2; 宏展开：形参用实参换，其它字符保留 宏体及各形参外一般应加括号（）
例 #define CUBE(x) x*x*x a=4; b=6; z=CUBE(a+b);
格式： #undef 宏名 宏展开：预编译时,用宏体替换宏名---不作语法检查
如
if(x==YES)
printf(“correct!\n”);
else if (x==NO) printf(“error!\n”);
展开后： if(x==1)
printf(“correct!\n”);
else if (x==0) printf(“error!\n”);
定义位置:任意(一般在函数外面) 作用域:从定义命令到文件结束 #undef可终止宏名作用域
格式：例 ##deufinnedeDfIS1 宏10名 宏展开：预#d编efi译ne时D,用IS2宏体(DI替S1换+1宏0)名---不作语法检查
var=DIS2*2;
引号中宏的展内开容：与va宏r=名(1相0+同10不) *置2; 换 宏定义可嵌套，不能递归
格式： #undef 宏名
1. 宏定义
不带参数宏定义
一般形式： #define 宏名 [宏体] 功能:用指定标识符(宏名)代替字符序列(宏体)
定义位置:任意(一般在函数外面)
作用域:从定义命令到文件结束 #undef可终止宏例名作#d用efi域ne ID 1
格式： #undef m{ in(名)
如 #define YES 1 #define NO 0 #define PI 3.1415926 #define OUT printf(“Hello,World”);
1. 宏定义
不带参数宏定义
一般形式： #define 宏名 [宏体] 功能:用指定标识符(宏名)代替字符序列(宏体)
定义位置:任意(一般在函数外面) 作用域:从定义命令到文件结束 #undef可终止宏名作用域