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单片机原理与实验
第2次开课
开课时间: 2021年03月02日 ~ 2021年06月26日
学时安排: 1-2小时每周
当前开课已结束 已有 100 人参加
老师已关闭该学期,无法查看
spContent=你想在物联网领域施展才能吗? 你想设计出性能优越的可穿戴设备吗?那么赶快来学习单片机课程吧。 当下单片机(MCU)已然成为一个片上系统,内部集成有丰富的功能模块,如何灵活配置,高效应用,是单片机系统设计的关键。本课程立足先进的ARM Cortex M4F内核技术,以TI公司的MSP432系列单片机为例,通过对单片机各个模块的原理功能介绍、应用举例以及线下应用实践,您将不仅学会单片机的理论知识,更能掌握嵌入式系统的软、硬件设计和调试方法,基本具备嵌入式系统设计的能力。
你想在物联网领域施展才能吗? 你想设计出性能优越的可穿戴设备吗?那么赶快来学习单片机课程吧。 当下单片机(MCU)已然成为一个片上系统,内部集成有丰富的功能模块,如何灵活配置,高效应用,是单片机系统设计的关键。本课程立足先进的ARM Cortex M4F内核技术,以TI公司的MSP432系列单片机为例,通过对单片机各个模块的原理功能介绍、应用举例以及线下应用实践,您将不仅学会单片机的理论知识,更能掌握嵌入式系统的软、硬件设计和调试方法,基本具备嵌入式系统设计的能力。
—— 课程团队
课程概述

随着物联网技术的发展,从前端的信息收集与处理设备,到物联网的边缘设备;从智慧家居,智慧园区到智慧城市,到处都有嵌入式设备的身影。单片机作为嵌入式设备的基础,掌握单片机的开发应用的方法,将能引导同学们进入到嵌入式系统开发的世界。


这门课程以ARM Cortex M4F为内核的MSP432单片机为例,介绍单片机的应用原理,并通过实例和动手实验学习嵌入式系统开发设计的方法。MS432单片机拥有丰富的模块资源,可以满足很多中低端嵌入式设备的低功耗应用场景的需求。比如除了有丰富的输入输出接口,定时器模块外,还有各种数据通信接口,模数转换器以及保证系统可靠性和安全性的一些功能。


学习完本课程后,同学们将能掌握阅读单片机数据手册和用户指南的方法,锻炼自学能力,学会嵌入式软硬件开发的设计和调试方法,初步具备嵌入式系统开发的能力。


本课程以应用为导向,注重同学们学习知识和应用知识的能力培养。通过具体实验的学习与设计实践,逐步引导同学们建立工程思维的能力。

授课目标

本课程以培养电子信息、信息与通信工程,计算机等相关信息学科领域学生的工程实践能力为目的,学生通过该课程的学习,能掌握嵌入式软件开发环境的使用方法,能够学会使用嵌入式芯片的数据手册以及用户指南,能够熟练掌握微控制器系统的软硬件开发与调试方法,具备嵌入式应用系统设计开发的能力。为后续电子通信应用系统的综合设计开发打下良好的基础。

成绩 要求

总成绩100分,成绩组成为:

线上成绩(40%),平时实验+考勤成绩(40%),期末考试(20%)。

总成绩达到60分通过该课程。

课程大纲

【第01周】第一章 嵌入式系统介绍 & 第二章 MSP432微控制器(一)

1.3 嵌入式系统的概念

1.4.1 嵌入式微控制器介绍

1.2.1 微型计算机的数据传输

1.1.1 微型计算机的组成

1.4.2 智能小车系统实例介绍

1.1.2 微型计算机的体系结构

1.2.2 微型计算机的数据存储

2.1.4 Cortex M4F 的工作寄存器

2.1.2 Cortex M4F 的总线架构

2.1.3 Cortex M4F 的内嵌中断控制器NVIC

2.1.1 ARM Cortex M4F 架构

单元测验1

【第02周】第二章 MSP432微控制器(二) & 第四章 MSP432微控制器的最小系统

4.3.2 MSP432的中断设计

第二周 讨论题

4.2 MSP432存储器

2.2.2 MSP432 微控制器的性能特点

2.3 汇编语言简介

4.1.1 MSP432 硬件最小系统

4.3.1 MSP432的中断源

4.4 MCU系统设计开发

4.1.2 MSP432 电源管理系统

4.1.3 MSP432 的时钟系统

4.1.4 MSP432 的复位

2.2.1 MSP432 微控制器基本组成

单元测验2

【第03周】第三章 MSP432 嵌入式系统开发环境

3.2 嵌入式C语言及编程简介

3.4.2 Code Composer Studio (CCS) 集成开发环境简介(中)

3.1 嵌入式系统开发环境简介

3.4.1 Code Composer Studio (CCS) 集成开发环境简介(上)

3.3 CMSIS软件接口标准

3.4.3 Code Composer Studio (CCS) 集成开发环境简介(下)

单元测验3

【第04周&第05周】第五章 通用并行接口(GPIO)

5.1.3 常用输出接口部件简介

5.1.1 基本输入输出口的概念

5.3.2 GPIO的输入接口的设计(二)

5.2.1 MSP432数字IO的特点

5.3.3 GPIO的中断设计

5.1.2 输入接口部件简介

5.2.2 GPIO的寄存器配置与使用

5.1.4 电平匹配与带载能力

5.3.1 GPIO的输出接口的设计(一)

单元测验4——GPIO

单元测试5——GPIO

【第06周】第六章 定时器接口(Timer)(一)

6.1.3 Timer_A的CCR寄存器与三种计数模式

6.1.2 Timer_A连续计数模式

6.1.1 Timer_A定时器概述

6.1.4 Timer_A输出功能

【第07周】第六章 定时器接口(Timer)(二)

6.2 Timer32定时器模块

6.4 看门狗定时器WDT_A

6.1.5 Timer_A输入捕获功能

6.3 实时时钟RTC_C

单元测验6

【第08周&第09周】第七章 增强的通用串行通信接口(eUSCI)(一)

7.1.2 异步串行通信的基本知识

7.1.1 串行通信的概念

7.2.3 UART的发送

7.2.2 UART的波特率计算

7.2.4 UART的接收

7.3.1 UART的编程方法

7.2.1 MSP432 UART模块原理与功能

7.3.4 串口数据协议的解析

7.3.3 UART编程示例之自回环

PC机与MCU之间的通信编程讨论

7.3.2 UART编程示例之PC机与MCU

7.2.5 UART的中断配置

UART模块测试题目

【第10周&第11周】第七章 增强的通用串行通信接口(eUSCI)(二)

7.5.3 MSP432的增强型通用串行接口(eUSCI)SPI模式(下)

7.5.5 MSP432的eUSCI模块SPI模式的应用(DAC)(下)

7.5.1 串行外设接口(SPI)简介

7.5.2 MSP432的增强型通用串行接口(eUSCI)SPI模式(上)

7.5.4 MSP432的eUSCI模块SPI模式的应用(DAC)(上)

20201116

【第12周】第七章 增强的通用串行通信接口(eUSCI)(三)

7.4.5 I2C 中断

7.4.2 GPIO模拟I2C时序编程示例(OLED)

7.4.7-1 I2C模块应用示例(收发)

7.4.4 I2C 收发部件的工作模式

7.4.6 I2C模块的寄存器配置

7.4.7-3 I2C模块应用示例(从机)

7.4.1 I2C 协议简介

7.4.3 MSP432的I2C功能介绍

7.4.7-2 I2C模块应用示例(主机)

MSP432的I2C模块小测

【第13周】第八章 模拟接口(一)

8.2.3 ADC14 采样保持

8.2.4 ADC14 转换结果存储

8.3.1 ADC14 编程方法

8.2.1 MSP432 AD模块功能

8.2.2 ADC14 转换内核

8.2.6 ADC14 的中断

8.3.2 ADC14 单通道转换

8.2.5 ADC14 的参考电压

8.1 模拟数字转换的原理

8.2.7 ADC14 工作方式

第8章 ADC14模块单元测试

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预备知识

具备C语言程序设计能力,掌握程序调试的基本方法和技巧;

修习过模拟电路和数字电路技术基础类课程,了解基本电路知识,读懂电路原理图和框图。

参考资料

1、嵌入式技术基础与实践(第5版):基于ARM Cortex-M4F内核的MSP432系列微控制器; 王宜怀,许粲昊,曹国平  ;清华大学出版社

2MSP432P401R SimpleLink Mixed-Signal Microcontrollers datasheet .pdf

3MSP432P4xx SimpleLink Technical Reference Manual.pdf

4MSP432P401R SimpleLink 微控制器LaunchPad 开发套(MSP‑EXP432P401R) (Rev. C).pdf

5MSP432_DriverLib_Users_Guide-MSP432P4xx-4_30_01_01.pdf

6MSP430 单片机原理与应用;王兆滨,马义德,孙文恒编著,清华大学出版社

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