模块化嵌入式MCU辅助教学平台的设计与实现

摘要

社会对嵌入式人才的需求不断增加，各大高校及职业技术院校纷纷建立嵌入式应用技术学科。由于该学科对学生的编程水平和硬件知识都有较高的要求，而目前国内职业技术学院类学校的学生基础相对薄弱、市场上又缺乏相应的入门工具，因此开发能够帮助学生对嵌入式微控制器(MCU)快速入门的辅助教学平台具有重要的意义。 本课题根据模块化教学的思想，旨在开发一个以辅助教学为目的，使用图形控件代替复杂的编程进行学习和开发的嵌入式MCU辅助教学平台。该平台具有一定的通用性和可扩充性，集理论知识学习与嵌入式开发于一体，主要分为软件平台和硬件平台。其中软件教学平台分为学生用户平台和教师用户平台，学生用户平台主要向学生提供理论知识学习平台和集编辑、编译、下载于一体的图形化开发平台，方便学生用户进行嵌入式MCU的学习和开发；教师用户平台主要向教师提供接口，教师用户可以通过该平台添加新型MCU素材库供学生用户使用。硬件教学平台分为核心板和扩展板，核心板包含支撑该芯片工作的最小系统和晶振、电源开关等，更换MCU时只需要更换核心板即可；扩展板包含嵌入式MCU的常用的外围模块，可以供多种MCU共用。 本文给出了软件平台设计要点、难点和细节，解决了学生用户平台程序编辑、编译、下载的通用性和教师用户添加素材库等问题；实现了硬件平台的通用性；分别给出学生用户和教师用户的使用案例，使用结果表明该辅助教学平台工作稳定可靠，有效地降低了学生学习嵌入式系统的门槛，提高了嵌入式系统的教学效果。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章综述

1.1嵌入式MCU辅助开发平台设计的背景

1.1.1嵌入式MCU系统的发展

1.1.2嵌入式教学发展

1.1.3图形化编程设计思想概述

1.1.4模块化教学法

1.2嵌入式MCU辅助教学软件目的与意义

1.3嵌入式MCU辅助教学平台简介

1.4论文的主要工作和结构

1.4.1论文的主要工作

1.4.2论文的结构

第二章系统需求分析及总体设计

2.1课题背景

2.2总体设计需求分析

2.2.1软件设计需求分析

2.2.2硬件设计需求分析

2.3设计原则

2.3.1模块划分原则

2.3.2数据库设计原则

2.3.3界面设计原则

2.4技术选型与开发平台的选择

2.5本章小结

第三章学生用户平台的软件设计

3.1总体描述

3.1.1模块化理论知识学习平台

3.1.2模块化图形化开发平台

3.2芯片素材库

3.3模块化理论知识学习平台

3.3.1模块化理论知识学习平台模块的划分

3.3.2模块化理论知识学习平台素材库

3.3.3模块化理论知识学习平台用户界面设计

3.4模块化图形开发平台

3.4.1模块化图形开发平台模块的划分

3.4.2模块化图形开发平台素材库

3.4.3模块化图形开发平台用户界面的设计

3.4.4编译和下载

3.5本章小结

第四章教师用户平台的软件设计

4.1新型号MCU的添加

4.2理论知识平台素材库的添加

4.3图形化开发平台素材库的添加

4.4教师用户函数编写规范

4.4.1函数注释的规范

4.4.2函数编写的规范

4.4.3规范化程序实例

4.5本章小结

第五章硬件设计

5.1扩展板简介

5.1.1电源模块

5.1.2基本I/O模块

5.1.3串行模块

5.1.4 4×4键盘模块

5.1.5 LED模块

5.1.6 LCD模块

5.1.7 A/D模块

5.1.8其他模块

5.2核心板设计与实现

5.2.1 GP32核心板

5.2.2 GB60核心板

5.2.3 UF32核心板

5.3硬件平台测试

5.4本章小结

第六章基础实验例程

6.1学生用户平台实验例程

6.1.1选择芯片类型

6.1.2理论知识学习平台的使用

6.1 3模块化程序设计平台

6.2教师用户平台使用例程

6.2.1素材库的准备

6.2.2素材库的添加

6.3本章小结

第七章总结与展望

7.1总结

7.2展望

参考文献

附录

攻读学位期间公开发表的论文及参与的鉴定项目

致谢