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1、C语言程序设计教学设计 日期：年月日教学内容嵌入式技术基础实践方法教学学时2授课教师班级地点周次星期节次教学 目标素质目标知识目标能力目标(1)基本职业素养：遵守工作时间， 使用实践设备时注意用电安全，实践设 备使用完毕后要断电并放于指定位置， 程序设计要注重工程规范，养成良好的 工作习惯。(2)团结协作素养：小组内成员互查 程序代码书写规范性、准确性和完整性， 取长补短，具有责任意识、团队意识与 协作精神。(3)自主学习素养：能根据任务要求， 查找相关资料解决实际问题；能自主完 成练习，培养自主学习的意识与一丝不 苟、实事求是的工作作风。(4)思政和劳动素养：具有一定的辩 证唯物主义运用能力
2、、安全意识、劳动 意识、创新意识、创新能力和强烈的爱 国主义精神。(1)熟悉嵌入式 构件化设计方法(2)熟悉嵌入式 软件工程组织和设 计方法(3)理解主程序 执行流程能用构件化 方法进行复杂 的C程序设计教学重点(1)嵌入式构件化设计方法和嵌入式软件分层设计方法(2)嵌入式软件工程组织和设计方法教学难点嵌入式构件化设计方法和嵌入式软件分层设计方法能力训练 任务任务1：熟悉嵌入式构件化设计方法任务2：熟悉嵌入式技术基础实践路线和方法教学材料(1)教材：朱琨C语言程序设计，机械工业出版社，978-7-111-66954-8, 2021(2)教学资源：电子教案、教学课件、微课视频、在线开放课程(3)
3、仪器与设备：电脑(装有VC+开发环境)、MCU实验板教学进度设计步骤教学内容及目标思政元素教师活动学生活动时间一、导入为了快速掌握嵌入式开发技术，现给出嵌入式 构件化设计方法以及嵌入式技术基础与实践 路线。通过本书的学习，逐步掌握嵌入式软件 编程基础知识和嵌入式技术基础实践方法，顺 利开启嵌入式技术学习之门，争取在嵌入式技 术开发的道路上越行越远。学以致用导入新课、 布置学习 任务明确学习 任务5m i n二、实施任务1:熟悉嵌 入式构 件化设 计方法以小灯为例学习：1、嵌入式硬件构件设计方法2、嵌入式软件构件设计方法构件化设 计，实现资 源共享讲解，实物 展示听讲，观察 实物25m i n三
4、、实施 任务2： 熟悉嵌 入式技 术基础 实践路 线和方 法1、嵌入式硬件构件设计内容(1)硬件核心构件：MCU硬件最小系统(2)常用外设硬件构件：LIGHT、BZ、SW、KB、LED、LCD 等2、嵌入式软件构件设计内容和分层设计思想(1)底层驱动构件：.h和.c(2)应用外设构件：.h和.c(3)应用层软件：includesi和 main.c irs.c(4)通用软件构件：公共软件构件、功能软 件构件使用已有资 源、减少重 复劳动、提 高效率利用keil 开发环境 讲解工程 框架，实物 演示、激发 学生学习 兴趣,引导 学生学会 多文件的 软件工程 组织方法(分门别 类、各有归 处)、分析
5、 主程序流 程听讲，观察 演示效果、 提高学习 兴趣，熟悉 多文件的 软件工程 组织方法， 分析主程 序流程15mi n3、嵌入式软件最小系统(工程组织框架)分 析(1)分门别类、各有归处，组织多个工程文 件(2)讲解、演示MCU控制小灯闪烁程序流程(3)在此框架下可通过添加其他构件和修改 应用层程序而完成不同功能的软件设计。提出 学习建议40m i n四、总结概括基本内容，归纳重点内容自主学习引导学生 归纳总结， 然后布置 课后任务思考，记 录，整理场 地5m i n作业通过教材、PPT和在线课程，复习巩固本次课内容。后会 课体1.作为教材的最后一个单元，既是后续课程单片机/嵌入式系统的开场
6、白，又是本课程 学习的落脚点。通过嵌入式软件最小系统的工程框架，引导学生在大型软件设计中，需要融入 “软件工程”的思想，按照“分门别类、各有归处”的原则组织工程的若干个文件，这对应这 第4章开始介绍的一个复杂的C程序包括若干个文件。2通过小灯软件构件设计的学习，可以使学生了解第2章所学的预处理命令在嵌入式软件设 计中应用广泛。嵌入式技术基础实践方法教学详案步骤一：导入（时间：5分钟）为了快速掌握嵌入式开发技术,现给出嵌入式构件化设计方法以及嵌入式技术基础与实 践路线。通过本书的学习，逐步掌握嵌入式软件编程基础知识和嵌入式技术基础实践方法, 顺利开启嵌入式技术学习之门，争取在嵌入式技术开发的道路
7、上越行越远。步骤二：任务1：熟悉嵌入式构件化设计方法（时间：25分钟）为了实现嵌入式系统设计的可移植和可复用，嵌入式硬件和软件均需采用“构件化”设 计。现以小灯构件设计为例，说明嵌入式硬件构件和软件构件的设计方法。1、嵌入式硬件构件设计方法GHT1 禽口VCCPTB2 | LIGHT 1 向VOCUGHT2LIGHT3UGHT4 门 口PTB3PTFOPTF1UGHT2UGHT3UGHT4；构件名称：小灯（LIGHT）；构件说明： （1）限流电阻大小为几百欧lk Q ;；LIGHT引脚为低电平时,灯亮，LIGHT引脚为高电平时，灯灭:；构件名称：小灯（LKHIT）；构件说明：；（1）限流电阻大
8、小为几百欧lk Q ；，LIGHT引脚为低电平时，灯亮， LIGHT引脚为高电平时，灯灭;a）小灯硬件构件b）小灯硬件构件与MCU的引脚连接2、嵌入式软件构件设计方法小灯软件构件由light.h头文件和light.c源文件两个文件组成，其中light.h头文件主要 包括：相关头文件的包含、小灯硬件构件接口引脚及引脚状态的宏定义、小灯构件函数的声 明；而light.c源文件则是对小灯构件函数的具体实现。#ifndef LIGHT Hdefine UGHT H1 .文件包含#include commonh”#include gpio.h/2.宏定义，条件编译：防止重复定义（_UGHT_H开头）包含
9、公共要素头文件包含gpio构件头文件（1）小灯构件接口引脚宏定义#define LIGHT1#define LIGHT2#define LIGHT3#define LIGHT4（2）灯状态宏定义（灯亮、#define LIGHT_ON#defme LIGHTOFF3 .对外接口函数声明(PORT_B|2)(PORT_B|3)(PORT_F|0)(PORT_F|1)灯1使用的端口/引脚 灯2使用的端口/引脚 灯3使用的端口/引脚 灯4使用的端口/引脚灯灭对应的物理电平由硬件接法决定）0灯亮1灯灭#endif/条件编译，防止重复定义（_LIGHT_H结尾）引入条件编译的目的是防止系统在编译、连接多
10、个同时包含该头文件的源文件时出现 “重复定义”的错误。步骤三：任务2:熟悉嵌入式技术基础实践路线和方法（时间：55分钟）1、嵌入式硬件构件设计内容（1）硬件核心构件：MCU硬件最小系统（2）常用外设硬件构件：LIGHT、BZ、SW、KB、LED、LCD等2、嵌入式软件构件设计内容和分层设计思想应用层软件Source应用层软件Source应用外设构件App（IGHT、BZ、 SW、KB、LED、LCD等外设软件构件（h和/Tight bz.SW、KB、LED、LCD等外设通用切识及硬件构传y底层驱动构件Diner，GPIO通晓知识、驱动构件使用方法及设计方法I （h和 J应用层程序(includ
11、esmain.c、isr.c)中断通用知识、定时器中断驱动构件使用方法及设计和.C）/ADCs DAC?PWM等通用知识、驱动构件使用方法及设计方法（ a 和 /UART.SPR I2C?USB、CAN、Efliemet. WSN等通用知识、驱动构件使用方法及设计方（ 法（h和 J（MCU硬件最小系统（嵌入式硬件核心构件）3、嵌入式软件最小系统（工程组织框架）分析在嵌入式基础实践中，一般以MCU控制小灯闪烁作为入门实验，对应的程序框架称为 “嵌入式软件最小系统”。（1）分门别类、各有归处，组织多个工程文件力 Project S7MJ2L433工程名a a Light工程应用名3 心 01.Do
12、c01文档文件夹1 Redmetxt工程应用说明文件：软件和硬件改动时，用户需要及时更改S 3 02.Core02内核文件夹：文件由ARM公司提供.与使用的ARM内核有关2J cm$i$.rmcc.hCMSIS编译器ARMCC头文件J pitefJiCMSIS编译器通用头文件J core_cm4.hARM CM4内核的核内外设访问层头文件j cmst$.verson.hCMSIS核心版本定义头文件_j mpu_armv7.h用于ARMV7 -M微处理器的CMSIS MPl API头文件S g 03.MCU03 MCL文件夹：文件由MCI厂商提供.与使用的VCU系列有关1 5tm321433xx
13、.h芯片头文件：给出中断号的定义，芯片寄存器的名称、地址映射和访问方法3 stMup_stm32l433xxs芯片启动文件：主要存放中断向量表、各中断服务例程的函数名及默认程序1 sy5temmstm32l4)o(.h系统初蛤化头上件：对系统初始化函数进行声明系统初始化源文件：通过系统初蛤化函数完成行门狗和系统工作时钟的配置6。(M.Dnver04底层驱动构件文件夹：与使用的MCI有失,由用户设计或使用他人设计好的J gp。hCPI。底层翼动构件头文件：头文件包含、宏定义、对外接口函数声明Sgpio.cCPIO底层业动构件源文件：本构件头文件包含、内部函数声明、对外接口函数实现B 9 05.A
14、pp05应用外设构件文件夹：可适用于各种MCI .由用户设计或使用他人设计好的1 lighthUCHT软件构件头文件：头文件包含、宏定义、对外接口函数声明ffilightcUCHT软件构件源文件：本构件头文件包含、内部函数声明、对外接口函数实现e g O6,sft06通用软件构件文件夹：与CPI及MCI基本无关，由用户设计或使用他人没计好的1 common.h公共要素软件构件头文件：头文件包含、宏定义、对外接口函数声明Scommon.c公共要素软件构件源文件：本构件头文件包含、内部函数声明、对外接口函数实现6。07_Soucce07工程源程序构件文件夹：由用户根据应用需求自行设计1 inclu
15、des.h总头文件：是main. ,和isr. ,使用的头文件，对206文件夹的头文件包含电 口 man.c主程序源文件：总头文件包含、全局变量定义、主函数ISisr.c中断服务程序源文件：总头文件包含、外部变过声明、中断服务函数从表中可以看出，04底层驱动构件、05应用外设构件、06通用软件构件、07工程源程 序构件的文件都是由本构件的.h和.c文件组成。（2）讲解、演示MCU控制小灯闪烁程序流程lightjnit函数(.05_App-l ight.c )lightjnit函数(.05_App-l ight.c )调用Hght_init函数(.05_App 1 ight.c)调用gpio_i
16、nit函数(.04_Drivergpio.c )main函数（.07_Sourcem ain.c ）li ght_change 函数(.05_Applight.c )调用li ght_change函数(.05_Applight.c )调用g pio_revers e函数(.04_Driver gpio.c ).Delay_ms函数(.06 Softcommon.c)调用Delay _ms函数(.06_Soft common.c)（3）在此框架下可通过添加其他构件和修改应用层程序（工程源程序）而完成不同功 能的软件设计。建议嵌入式技术初学者将重点放在07文件夹的应用层程序设计上。步骤四：概括基本内容，归纳重点内容（时间：5分钟）1、引导学生概括本次课的基本内容，归纳重点内容（嵌入式硬件构件和软件构件设计 的思想和方法，嵌入式软件分层设计的思想，嵌入式技术基础与实践的重点）。2、作业布置：通过教材、PPT和在线课程，复习巩固本次课内容。