名师名课之结合机器人技术的嵌入式实践教学|华南理工大学毕盛老师在授课程 ...

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访谈一问

Arm学堂：毕盛老师您好，您有发表一篇《结合机器人技术的嵌入式实践教学》论文，文中提到，通过把机器人技术引入到嵌入式系统实践教学中，有助于提高学生学习嵌入式系统课程的兴趣和质量，请问您是否开设相关课程？请问您是否可以分享部分实践教学内容？

毕盛老师：以一个机器人小车作为载体(见图1)，提高学生在嵌入式系统课程的兴趣，提高教学质量。

图1智能小车实物图

为适合教学要求设计小车具有以下功能模块，具体见图2。

图2 机器人小车功能模块图

其中机器人小车各模块与嵌入式各接口模块对应关系见图3。

图3 机器人小车模块与嵌入式系统知识点关系图

• 基于此发表了教研论文：结合机器人技术的嵌入式实践教学, 实验室研究与探索, 第36卷第9期,2017年9月:167-169,224。
  
  
• 同时出版了以STM32F103微控制器芯片为主的教材：毕盛，张齐，《嵌入式系统原理及设计》，华南理工大学出版社，2018年1月。
  
• 建设了MOOC课程已经在本校课程中试用，随后会放在学堂在线等网站上分享：http://scut.xuetangx.com/#/courseList/course-v1:scut+scut_20180426+2018_T
  
• 参与学习的学生已开发了一款超声波避障的机器人小车软件，并上传到github网站上：http://github.com/ZevveZ/stm32_car
  

Arm学堂名师名课


随着互联网在教学当中的应用越来越广，高校教师的教学模式、学生的学习途径也越来越多样化，除了在校实体授课，中国大学慕课、学堂在线等也得到很多人的青睐。Arm学堂特推出以名师名课为主题的连载系列文章，致力于分享名师教学经验、精品课程，以促进教学资源及内容共享以及加强各高校优秀教师的交流和探讨。


授课及讲座→



本期为大家分享一门由华南理工大学毕盛老师进行授课的《嵌入式原理及设计》课程。毕盛老师参与2016年Arm&教育部产学合作协同育人课程项目。目前还在授《数字逻辑》课程。

Arm University Program

嵌入式原理及设计


1
名师简介


毕盛老师


毕盛，男，工学博士，华南理工大学计算机科学与工程学院，副教授。主要从事智能机器人、嵌入式系统软件和人工智能等方面的研究，曾在香港城市大学和香港大学开展博士后研究工作，美国密歇根州立大学访问学者，曾指导学生实践创新活动多次获得优秀指导老师。


教学方面，2009年起负责学院本科和研究生的嵌入式系统课程，分别参与2016年Arm公司和教育部、2015年Google公司和教育部产学合作协同育人项目，致力于嵌入式结合机器学习、互联网和模式识别等方面的教学研究及开发应用。编著《嵌入式系统原理及设计》（2018年1月，以STM32F103系列芯片为学习对象）、《ArmCortex-M4微控制器原理与应用—基于Atmel SAM4系列》（2014年10月）和《单片机原理与嵌入式系统设计》（2011年8月）教材。

科研方面，现为机器人软件及复杂信息处理广州市重点实验室核心成员，参与开展机器人在智能感知方面的研究，涉及各种人工智能算法在机器人嵌入式硬件平台上的改进、实现智能移动机器人平台、仿人机器人在未知环境对环境的感知、认知及导航等方面。主持有关智能硬件、机器人和手机等的项目十多项，发表论文EI索引30多篇，SCI索引5篇；授权发明及申请专利10余项。

2
课程概述


了解嵌入式系统的基本概念、硬软件特征、设计流程、应用领域和发展趋势；熟悉嵌入式系统的体系结构、嵌入式处理器编程模型与指令系统、汇编语言程序设计和嵌入式系统设计方法；掌握嵌入式系统应用设计、调试与开发和嵌入式系统单元电路设计方法；掌握嵌入式操作系统的基本移植和应用方法。


3
课程信息


课程名称：嵌入式原理及设计

课程层次：本科及研究生

课程人数：300
授课方式：在校授课

课程时长：64学时

预备知识：
1、数字逻辑
2、计算机组成原理
课程硬件平台：目前采用基于Arm Cortex-M3的STM32F103系列微控制器作为硬件平台主芯片，自制了实验开发板，硬件电路图及源代码可从以下网址下载：http://pan.baidu.com/s/1Bj6ft0SwGCM-W4UIXKkBNg
课程软件平台：KEIL MDK

课程用书：

《21世纪高等学校计算机专业教材:嵌入式系统原理及设计》，毕盛，张齐，华南理工大学出版社，第1版.


好书推荐

[作者]毕盛 张齐

[出版]华南理工大学出版社
[图书简介]
《嵌入式系统原理及设计/21世纪高等学校计算机专业教材》是以Arm Cortex-M3内核的ST公司ST32F103系列微控制器为蓝本来讲述嵌入式开发的书籍。本书共享所有实例源代码，读者可以在华南理工大学出版社“下载专区”免费下载，可作为高等院校电子工程、自动化、计算机科学与技术和电气工程等专业的教材和参考书，也可供相关工程技术人员参考。

推荐教材：
肖广兵,《Arm 嵌入式开发实例——基于 STM32的系统设计》,电子工业出版社,2013年 4 月


4
课程大纲


1.嵌入式系统概况(4 学时)
1.1 课程特点
1.2 嵌入式系统的概述
1.3 嵌入式技术的应用领域及发展趋势
1.4 嵌入式系统组成及种类

2．嵌入式系统处理器(6 学时)
2.1 Arm 芯片发展史及类型
2.2 Arm Cortex-M 体系架构
2.3 Arm 汇编

3.嵌入式程序设计及开发(2 学时)
3.1 嵌入式软件开发
3.2 嵌入式开发环境
3.3 嵌入式开发库函数

4.嵌入式芯片工作原理(4 学时)
4.1芯片最小化系统
4.2芯片启动原理
4.3芯片时钟分析
4.4芯片中断管理

5.通用输入输出口 GPIO (4 学时)
5.1嵌入式系统 GPIO 介绍
5.2嵌入式系统 GPIO 软件开发实例-寄存器
5.3寄存器系统 GPIO 软件开发实例-库函数

6.外部中断(2 学时)
6.1嵌入式系统外部中断
6.2嵌入式系统外部中断实例

7.串行通信(6 学时)
7.1串行通信介绍
7.2USART 串行通信-查询
7.3USART 串行通信-中断
7.4USART 串行通信-DMA
7.5SPI 串行通信

8.定时器相关(8 学时)
8.1定时器介绍
8.2通用定时器定时实例
8.3通用定时器计数实例
8.4通用定时器捕获实例
8.5 通用定时器 PWM 模式
8.6 SysTick 定时器
8.7 RTC 定时器
8.8 看门狗及实例

9.ADC 模块(4 学时)
9.1ADC 介绍
9.2ADC 实例
9.3DAC 介绍及实例

10.STM32 芯片总线(2 学时)
10.1了解 RS485 总线,CAN 总线,
10.2I2C 总线实例

11.uc/OS-II 嵌入式操作系统(4 学时)
11.1uc/OS-II 嵌入式操作系统特点及移植
11.2uc/OS-II 嵌入式操作系统应用实例

12.嵌入式综合实例(2 学时)


13. 实验教学（包括上机学时、实验学时、实践学时-16 学时)
13.1实验一熟悉单片机开发环境 (2 学时)
13.2实验二单片机 GPIO 程序开发 (2 学时)
13.3实验三单片机外部中断程序开发 (2 学时)
13.4实验四单片机 ADC 模块程序开发 (2 学时)
13.5实验五单片机定时器模块 (2 学时)
13.6实验六单片机串口通信模块 (2 学时) 选作一:
13.7实验七 实时时钟（RTC）实验 (2 学时)
13.8实验八 看门狗实验 (2 学时) 选作二:
13.9实验九ucos-II 综合实验 (4 学时)

特别感谢华南理工大学毕盛老师

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