重庆大学硕士课程：单片机嵌入式系统软硬件设计报告

"重庆大学自动化学院单片机嵌入式系统的软硬件设计课程，旨在让学生熟悉嵌入式系统的基本概念和开发流程，同时提升团队合作能力。学生将分为两人一组，分别负责硬件和软件设计，并独立撰写报告。报告内容包括系统设计描述、硬件电路设计与软件架构及控制程序设计。推荐参考教材为怯肇乾的《嵌入式系统硬件体系设计》。课题选择需避免使用51系列单片机，可选择Microchip、Freescale、ST等公司的型号。" 本文将详细阐述嵌入式系统软硬件设计的相关知识点，首先从嵌入式系统的概念入手，然后讨论其硬件和软件开发的关键要素。 一、嵌入式系统的概述 嵌入式系统是集成了微处理器的专用计算机系统，常用于特定功能的设备中，如家电、汽车电子、工业自动化和通信设备。它们的核心特点是面向应用，强调低功耗、高可靠性和实时性。 二、单片机的选择 在本课程中，学生需避开传统的51系列单片机，转而选择如Microchip PIC、Freescale（现为NXP）MCU、ST的STM32等更现代的单片机。这些单片机通常具备更强大的处理能力、更多的外设接口和更先进的能源管理功能。 三、硬件设计 硬件设计包括系统功能分析、电路原理图设计、主要单元电路描述和关键元器件选型。这一过程需要理解单片机的引脚功能，合理分配电源、时钟、I/O口，以及选择合适的存储器和外围接口芯片。此外，还需要考虑抗干扰措施和电磁兼容性设计。 四、软件设计 软件设计涵盖了系统功能分析、控制算法描述、软件架构设计和控制程序的编写。通常采用结构化或面向对象的方法进行软件架构设计，编写控制程序时多使用C语言，因为它在嵌入式开发中具有高效、灵活和可移植性强的特点。控制流程图有助于清晰地展示程序执行逻辑。 五、软硬件协同设计 在实际项目中，软硬件设计需要紧密协作，确保软件的运行符合硬件限制，同时硬件设计能充分支持软件功能的实现。这涉及到中断服务、DMA传输、定时器配置等技术，确保系统运行高效且稳定。 六、团队合作与报告撰写 团队合作能力在嵌入式系统开发中至关重要。学生需要通过沟通协调，确保硬件和软件设计的无缝对接。报告撰写是验证和展示设计成果的重要环节，包括系统描述、设计参数、实现过程和结果分析，这有助于提升学生的表达和文档整理能力。 通过本课程的学习，学生不仅能够掌握嵌入式系统的基本理论和技术，还能培养实际项目开发经验，为未来从事相关工作打下坚实基础。同时，这种以项目为导向的教学方式也有助于提高学生的问题解决能力和创新思维。