spContent=想在物联网领域施展才能吗？ 想设计出性能优越的可穿戴设备吗？想设计出性能优良的智能小车吗？那么快来学习微控制器原理与实验课程吧。
微控制器（俗称单片机）已发展为一个片上系统，内部集成有丰富的功能模块，如何灵活配置，高效应用，是微控制器系统设计的关键。本课程立足先进的ARM Cortex M4F内核技术，以TI公司的MSP432系列微控制器为例，带领同学们学习微控制器的原理以及各模块的使用方法，结合同学们的实践活动，我们将一起开启微控制器应用系统的开发探索之旅。
想在物联网领域施展才能吗？ 想设计出性能优越的可穿戴设备吗？想设计出性能优良的智能小车吗？那么快来学习微控制器原理与实验课程吧。
微控制器（俗称单片机）已发展为一个片上系统，内部集成有丰富的功能模块，如何灵活配置，高效应用，是微控制器系统设计的关键。本课程立足先进的ARM Cortex M4F内核技术，以TI公司的MSP432系列微控制器为例，带领同学们学习微控制器的原理以及各模块的使用方法，结合同学们的实践活动，我们将一起开启微控制器应用系统的开发探索之旅。
—— 课程团队
课程概述
以微控制器（俗称单片机）为核心的嵌入式系统在智能工业控制、电子通信设备、物联网等各类工业及生活领域有着极为广泛的应用。本课程 以德州仪器（TI）公司基于ARM Cortex-M4F架构的32位微控制器MSP432为例，介绍讲授ARM Cortex-M4F 微控制器的原理和特点，带领同学学习各模块的原理与设计方法。通过该课程的学习，希望学生能初步掌握嵌入式微控制器集成开发环境的使用方法，学会查阅嵌入式芯片的数据手册以及用户指南，初步掌握微控制器系统的软硬件开发与调试方法。了解微控制器开发的基本流程。
本课程包括：课程视频、练习测试题、讨论交流等几个环节。课程提供参考文献供同学们线下学习。课程视频将每一章的知识点分割若干小节，为同学讲解基本原理以及模块设计思路方法，同时配以实际操作演示；各章节相关的参考资料帮助同学详细阅读理解；练习测试题则是强化巩固所学习的知识点，检验同学的学习效果；通过线上同学间，师生间的学习交流，以及同学作业的互评机制有助于开阔思路，活跃思维。课程以同学自主学习为主，教师线上答疑为辅的方式，期末考试通过在线测试来完成，测试题和期末考试题以客观题为主，同学们在规定时间内正确完成测试题目，即可获得相应的分数。本课程的总成绩将由平时的教学测试成绩和期末考试组成，成绩分为不合格，合格和优秀三档。
授课目标
学习理解微控制器的基本组成原理；
学习掌握微控制器的各模块的基本使用方法；
学习掌握微控制器系统的软硬件基本设计与调试方法；
初步具备微控制器应用系统的开发能力；
培养学生严谨细致的学习工作作风、文献阅读能力和工程思维能力。
课程大纲
第一章 嵌入式系统概述
课时目标：理解微型计算机的基本原理与架构；理解微型计算机的体系结构；理解嵌入式系统以及嵌入式微控制器的概念。通过学习，理解计算机的基本原理，理解嵌入式系统的基本概念、分类以及性能特点。
1.1.1 微型计算机的基本概念与组成
1.1.2 微型计算机的体系结构
1.2.1 微型计算机的数据传输
1.2.2 微型计算机的数据存储
1.3 嵌入式系统的概念
1.4.1 嵌入式微控制器介绍
1.4.2 智能小车系统实例介绍
第二章 MSP432微控制器
课时目标：了解 ARM Cortex M4F内核的架构特点；理解ARM Cortex M4F的总线架构；理解掌握内嵌中断控制器（NVIC）的功能特点；理解MSP432微控制器的基本组成及性能特点；理解掌握工作寄存器的概念。通过学习，理解掌握MSP432微控制器的基本组成与应用特点；掌握工作寄存器的概念；理解ARM内嵌中断控制器的功能特点。
2.1.1 ARM Cortex M4F架构
2.1.2 ARM Cortex M4F的总线架构
2.1.3 ARM Cortex M4F的内嵌中断控制器（NVIC）
2.1.4 ARM Cortex M4F的工作寄存器
2.2.1 MSP432微控制器基本组成
2.2.2 MSP432微控制器的性能特点
第三章 嵌入式系统开发环境
课时目标：理解开发嵌入式系统的条件以及开发环境；了解ARM CMSIS的软件接口标准；熟悉掌握嵌入式C语言的编程规则与方法；熟练掌握TI的CCS集成开发环境的使用方法。通过学习，了解CCS集成开发环境的编译、链接、下载、运行的几个步骤过程，学会CCS的工程建立、编辑功能以及程序代码的下载、调试方法，学会查看工作寄存器、变量等的方法。
3.1 嵌入式系统开发环境简介
3.2 嵌入式C语言及编程简介
3.3 CMSIS软件接口标准
3.4.1 CCS集成开发环境简介（上）
3.4.2 CCS集成开发环境简介（中）
3.4.3 CCS集成开发环境简介（下）
实操演示1 预备实验
第四章 MSP432微控制器的最小系统
课时目标：理解MSP432最小系统的概念以及基本部件与功能；理解MSP432电源管理系统的作用；理解MSP432时钟系统的重要性，掌握时钟系统所能提供时钟的类别；理解MSP432芯片的存储映射的概念，清楚FLASH区、片内RAM区的功能与大小；掌握MSP432的中断源向量的编排，理解中断设计的方法。通过学习，能够理解MSP432微控制器的存储映射、中断源以及硬件最小系统，学会看懂MSP432最小系统的电路原理图，学会查阅微控制器芯片的数据手册。
4.1.1 MSP432硬件最小系统
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
4.2 MSP432存储器
4.3 MSP432的中断系统
4.3.1 MSP432的中断源
4.3.2 MSP432的中断设计
4.4 MCU系统的设计开发
第五章 通用并行接口（GPIO）
课时目标：理解通用输入输出（I/O）口的基本概念以及连接方法；理解MSP432微控制器的GPIO模块的原理，掌握GPIO模块的设计与编程方法；理解掌握GPIO的中断设计方法。通过学习，能够通过配置工作寄存器点亮外接的LED灯，读入外接的开关量，以此掌握GPIO模块的使用方法，进而能理解低层驱动设计的概念；学会NVIC中断控制器的使用方法；学会查阅微控制器芯片的数据手册与设计指南。
5.1.1 基本输入输出口的概念
5.1.2 输入接口部件简介
5.1.3 常用输出接口部件简介
5.1.4 电平匹配与带载能力
5.2.1 MSP432数字I/O的特点
5.2.2 GPIO的寄存器配置与使用
5.3.1 GPIO的输出接口的设计
5.3.2 GPIO的输入接口的设计
5.3.3 GPIO的中断设计
实操演示2 GPIO中断实验
第六章 定时器接口（Timer）
课时目标：理解定时器的工作原理与硬件组成；学习16位通用定时器Timer_A的三种计数模式与多个定时中断的产生方法；掌握利用Timer_A产生周期性输出波形的方法与PWM波的应用，以及Timer_A用于捕获外部信号的工作模式；学习MSP432系列包含的其他定时器的工作原理，包括通用定时器Timer32，以及三个专用定时器：实时时钟RTC_C、看门狗定时器WDT_A、系统时钟SysTick。通过学习，熟练掌握Timer_A定时中断的多种产生方法与编程设置，能利用其输出功能产生符合要求的PWM波用于控制LED、直流电机等，能结合其输入捕获功能搭建完整的输出控制与输入反馈系统用于小车控制等应用。通过学习理解其他定时器的特性，掌握基本工作模式的编程方法，理解它们与Timer_A的异同之处，以及不同应用场合的选择。能学会看懂微控制器芯片的数据手册与设计指南。
6.1.1 Timer_A定时器概述
6.1.2 Timer_A连续计数模式
6.1.3 Timer_A的CCR寄存器与三种计数模式
6.1.4 Timer_A输出功能
6.1.5 Timer_A输入捕获功能
6.2 Timer32定时器模块
6.3 实时时钟RTC_C
6.4 看门狗定时器WDT_A
6.5 系统时钟SysTick
实操演示3 定时器PWM实验
第七章 增强的通用串行通信接口（eUSCI）Ⅰ——通用异步收发器模块（UART）
课时目标：理解串行通信的概念；掌握异步串行通信的基本知识；学习MSP432微控制器的UART模块的原理与功能特点；掌握UART模块双机通信的编程设计方法。通过学习，掌握MSP432与PC机的通信、MCU与MCU的通信的设计实现方法。学会看懂微控制器芯片的数据手册与设计指南。
7.1.1 串行通信的概念
7.1.2 异步串行通信的基本知识
7.2.1 MSP432 UART模块原理与功能
7.2.2 UART的波特率计算
7.2.3 UART的发送
7.2.4 UART的接收
7.2.5 UART的中断配置
7.3.1 UART的编程方法
7.3.2 UART编程示例之PC机与MCU
7.3.3 UART编程示例之自回环
7.3.4 串口数据协议的解析
实操演示4 UART通信实验
第七章 增强的通用串行通信接口（eUSCI）Ⅱ——I2C模块
课时目标：理解I2C通信协议的概念；学习理解I2C通信协议的时序；理解MSP432微控制器I2C模块的功能与工作模式；学习掌握MSP432的I2C模块的编程设计方法。通过学习，掌握MSP432与外围芯片的数据通信的设计实现方法；能够理解MSP432与OLED液晶显示器的接口实现方法；学会看懂微控制器芯片的数据手册与设计指南。
7.4.1 I2C协议简介
7.4.2 GPIO模拟I2C时序编程示例（OLED）
7.4.3 MSP432的I2C功能介绍
7.4.4 I2C收发部件的工作模式
7.4.5 I2C中断
7.4.6 I2C模块的寄存器配置
7.4.7-1 I2C模块应用示例（收发）
7.4.7-2 I2C模块应用示例（主机）
7.4.7-3 I2C模块应用示例（从机）
实操演示5 温度控制实验
第七章 增强的通用串行通信接口（eUSCI）Ⅲ——SPI模块
课时目标：理解SPI通信协议的概念，学习理解SPI通信协议的时序；理解MSP432微控制器 SPI模块的功能与工作模式；学习掌握MSP432的SPI模块的编程设计方法。通过学习，掌握MSP432与外围芯片的SPI数据通信的设计实现方法；学会MSP432与DAC器件的SPI接口实现方法；学会看懂微控制器芯片的数据手册与设计指南。
7.5.1 串行外设接口（SPI）简介
7.5.2 SPI模式的原理（上）
7.5.3 SPI模式的原理（下）
7.5.4 SPI模式的应用（DAC）（上）
7.5.5 SPI模式的应用（DAC）（下）
第八章 MSP432的模拟接口
课时目标：理解模拟数字转换的基本原理；学习理解MSP432微控制器的ADC模块的原理与工作方式；学习掌握ADC模块的编程设计方法；学习理解MSP432微控制器低功耗的应用方法。通过学习，掌握MSP432微控制器的ADC模块的编程设计方法；能够通过ADC模块实现简单的数据采集系统；理解提高数据采集精度的实现方法；学会看懂微控制器芯片的数据手册与设计指南。
8.1 模拟数字转换的原理
8.2.1 MSP432 AD模块功能
8.2.2 ADC14转换内核
8.2.3 ADC14采样保持
8.2.4 ADC14转换结果存储
8.2.5 ADC14的参考电压
8.2.6 ADC14的中断
8.2.7 ADC14工作方式
8.3.1 ADC14编程方法
8.3.2 ADC14单通道转换
8.3.3 ADC14内部温度传感器的使用
8.3.4 ADC14内部温度测量示例
8.3.5 ADC14的低功耗应用示例
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预备知识
计算机应用基础 ；C程序设计基础；电子线路；数字电子线路
证书要求
为积极响应国家低碳环保政策， 2021年秋季学期开始，中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书，仅提供电子版的认证证书服务，证书申请方式和流程不变。
电子版认证证书支持查询验证，可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询，或者访问 https://www.icourse163.org/verify，通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。
完成课程教学内容学习和考核，成绩达到课程考核标准的学生（每门课程的考核标准不同，详见课程内的评分标准），具备申请认证证书资格，可在证书申请开放期间（以申请页面显示的时间为准），完成在线付费申请。
认证证书申请注意事项：
1. 根据国家相关法律法规要求，认证证书申请时要求进行实名认证，请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。
2. 完成实名认证并支付后，系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。
参考资料
《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 著；清华大学出版社
MSP432P401R, MSP432P401M SimpleLink™ Mixed-Signal Microcontrollers datasheet (Rev. H).PDF
MSP432P4xx SimpleLink™ Microcontrollers Technical Reference Manual (Rev. I).PDF
MSP432P401R SimpleLink™ Microcontroller LaunchPad™ Development Kit User's Guide (Rev. F).PDF
《MSP430 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
TI官方门户网站：https://www.ti.com.cn
TI官方培训网站：https://training.ti.com/
浙公网安备 33010802012594号
