微机系统与接口（研讨）

课程代码

16043011

课程名称

微机系统与接口（研讨）

Microcomputer and system(seminar）

课程性质

《微机系统与接口》是电气工程及其自动化专业的一门重要专业基础课，是电气类专业必修主干课程。

学分/学时

3学分 / 48学时，讨论学时16

开课学期

三（2）

开课单位

电气工程学院

适用专业

电气工程及其自动化

教学语言

演示文稿、讲解、作业、试卷均采用中文，主要术语采用中英文对照

先修课程

大学物理、电路、信号与系统、电子电路基础、计算机程序设计（C语言）

后续课程

无

教材及参考书

课程简介

微机系统与接口为电气、电子信息类专业校级平台课程，也适用于机械专业。今天微机已经嵌入到各种通行系统、电子器材、仪器仪表、控制设备、机械装备、电气设备等等之中，本课程是该类技术的入门课程，也是非计算机专业学习计算机系统原理的专业基础课。

通过对本课程的学习，使学生了解并掌握分析微机系统与接口设计的基本理论与基本方法，为相关后续课程的学习打下坚实的基础。

考核方式

²平常点名+作业   10~20%

²课程实验       10%

²期末考试70~80%

实验教学

实验教学（32学时）与课程同步进行，实验内容与课程相衔接。详见《微机系统与接口实验课程教学大纲（实验课程类）》。

专业培养能力

1)工程知识：具有从事电气工程专业所需数学、自然科学知识；掌握电气工程基础理论和专业知识，具有较系统的工程实践学习经历；了解电气类专业的前沿发展现状和趋势；能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决复杂工程问题。

2)问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂工程问题，以获得有效结论。⑶

3)设计/开发解决方案：能够设计针对复杂工程问题的解决方案，设计满足特定需求的系统、单元（部件）或工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。

4)研究：能够基于科学原理并采用科学方法对复杂工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。

5)使用现代工具：能够针对复杂工程问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，包括对复杂工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性。

6)工程与社会：了解与电气类专业相关行业的生产、设计、研究与开发等方面的方针、政策和法津、法规；能够基于工程相关背景知识进行合理分析，评价专业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任。

7)环境和可持续发展：了解与电气类专业相关行业的环境保护和可持续发展等方面的方针、政策和法津、法规；能够理解和评价针对复杂工程问题的专业工程实践对环境、社会可持续发展的影响。

8)职业规范：具有人文社会科学素养、社会责任感，能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行责任。

9)个人和团队：能够在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色。

10)沟通：能够就复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令。并具备一定的国际视野，能够在跨文化背景下进行沟通和交流。

11)项目管理：理解并掌握工程管理原理与经济决策方法，并能在多学科环境中应用。

12)终身学习：具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力。

课程培养学生的能力

1)掌握微机系统的基本知识，初步理解微机系统的基本分析方法，了解微机系统发展过程和目前的前沿技术，培养学生发现问题、解决问题的基本能力。

2)掌握微机接口基本知识，初步理解微机接口的基本分析、设计方法，了解微机系统接口发展过程和目前的前沿技术。

3)掌握ARM开发的基本知识，初步理解ARM开发环境的基本使用方法，了解ARM开发环境的发展过程和目前的先进技术。

4)掌握微机系统设计的基本方法，具备微机系统初步的设计能力及动手实践经验。

教学内容与

学时分配

熟悉和掌握ARM芯片的结构、原理、特性和使用方法；熟悉和掌握各种基本接口电路的结构、工作原理和控制方法。了解微机系统与接口的应用范围和发展动向。掌握基本的微机系统与接口实验和调试方法。

具体如下：

1、绪论（3课时/课内）：

微机系统的组成和各部分的作用；数字计算机中的信息表示；微机系统的结构特点；ARM内部结构；CPU外部信号；系统总线和总线时序等。

2、存储器（4课时/课内）：

RAM；ROM；Flash等主要存储器，微机系统中存储器的使用。

3、基本输入输出接口（4课时/课内）：

输入输出数据传送方法；端口选址译码方法；应用举例

4、ARM外设接口（17课时/课内）：

熟练掌握通用IO接口使用；熟练掌握通用定时器使用；熟练掌握看门狗定时器使用；熟练掌握PWM调制器使用。

5、ARM通讯接口（16课时/课内）：

熟练掌握UART使用；了解USB基本原理与应用；了解I²C接口基本原理；了解CAN接口基本原理。

6、ARM模拟（8课时/课内）：

熟练掌握AD转换器使用；熟练掌握模拟比较器使用。

教学方法

课程教学以课堂教学、课外作业、习题课、课堂讨论、网络以及授课教师的科研项目于积累等共同实施。

本课程以微机系统应用接口为主线，重点讲授各种应用接口的原理与应用，通过授课与讨论、实验等重点培养学生分析问题与解决问题的能力、测试结果分析能力和创新能力，培养学生的工程实践能力。

本课程的教学将充分利用数字化技术、网络技术制作丰富多彩的教学和辅导材料，调动学习积极性，提高教学效率。本课程注重教与学过程，采用一定数量的作业、课堂讨论、课堂提问等多种形式综合考核，采用工程背景强的实验与作业来锻炼学生的能力。

本课程为专业基础课程，实验特别重要。

制定人

及发布时间

尤鋆  时斌，2015年6月5日

序号

实验项目名称

学时分配（实验学时/总学时）

实验内容提要

实验类型

实验要求

主要仪器设备、人员分组等其他需要说明的情况

1

通用IO接口使用

4/32

通过LaunchPad开发板的GPIO端口，输入按键SW1和SW2的信号，控制板载LED发光二极管D1。

验证性

必做

LaunchPad开发板、电脑等。2人一组，实验中注意安全。

2

通用定时器使用

4/32

利用通用定时器的周期定时功能，产生周期性中断，在中断处理程序中控制LaunchPad开发板的板载LED发光二极管D2，D2被GPIO的PN0管脚控制。

验证性

必做

LaunchPad开发板、电脑等。2人一组，实验中注意安全。

3

看门狗定时器使用

4/32

利用看门狗定时器功能，在看门狗定时器中断服务程序中清除看门狗定时器中断，防止系统复位。在看门狗定时器中断服务程序中变换LaunchPad开发板的板载LED发光二极管D1的控制信号，D1被GPIO的PN1管脚控制。

验证性

必做

LaunchPad开发板、电脑等。2人一组，实验中注意安全。

4

PWM调制器使用

4/32

产生两路互补PWM信号，每路频率、占空比各不相同，利用示波器观察输出PWM信号。

验证性

必做

LaunchPad开发板、电脑、示波器，万用表等。2人一组，实验中注意安全。

5

UART使用

4/32

通过计算机串口发送数据给LaunchPad开发板的UART0接口，ARM收到数据后取反再重新发送给上位机。通过串口助手调试工具可观察到发送、接收的数据。

验证性

必做

LaunchPad开发板、电脑、示波器，万用表等。2人一组，实验中注意安全。

6

AD转换器使用

4/32

输入模拟电压，随后在CCS的“查看区”观察ADC转换的数字量结果。

验证性

必做

LaunchPad开发板、电脑、示波器，万用表等。2人一组，实验中注意安全。

7

模拟比较器使用

4/32

通过LaunchPad开发板的模拟比较器接口，比较输入电压与设定电压值，根据结果控制板载LED发光二极管D3和D4。

验证性

必做

LaunchPad开发板、电脑、示波器，万用表等。2人一组，实验中注意安全。

8

综合实验

4/32

结合键盘、液晶屏设计一个综合性实验

综合设计

选做

LaunchPad开发板、电脑、示波器，万用表等。2人一组，实验中注意安全。