嵌入式物联网产品开发培训
特色：提供实际的产品开发培训，学员通过培训能独立完成产品的设计。
本课程的主要任务是通过课堂教学、实验教学及项目开发等环节培养学员的产品开发能力，使学员掌握嵌入式技术的基本理论、基本知识和基本技能，在此基础上进行产品实战设计的技巧，具有独立的产品设计能力。课程目标及能力要求具体如下：
课程目标1.掌握ARM处理器STM32F4,STM32H743等最先进的控制器、片内外设、基于固件库的设计、回调函数、基于STM32Cubemx自动化代码框架生成器的使用、基于硬件抽象层的应用设计的基本原理及设计方法，并具有应用相关原理和方法进行复杂设备和系统设计的能力；
课程目标2.掌握CAN总线、CANopen协议、485通信、232通信、modebus通信，TCP/UDP通信，基于tcp/udp的modebus, 基于http通信，MQTT协议，TCP透传，长连接和短链接，EPD协议，LUA脚本，通过以上总线对多个远程传感器采集数据，并发送到onenet服务器，理解基于M5311模块和ESP8266模块的物联网的工作细节；
课程目标3.掌握编写设备驱动程序的方法，编写陀螺仪驱动，GPS驱动，wifi模块驱动，加速度MEMS驱动，气压传感器驱动，温湿度传感器SHT11驱动，噪声波测距驱动，掌握PID控制算法，面向电化学甲醛传感器的仪用放大器的设计，基于串口的触摸屏HMI的界面开发，已及基于emwin的界面设计，熟悉便携式设备中锂电池充电设计，PCB的ESD保护设计；
课程目标4.稳定性可靠性设计以及人机交互设计，深入研究稳定性对设备的重要性。从稳定性的角度研究测量设备的设计方案，掌握线路的迭代设计规律，软硬件结合的稳定性调试规律。
序号 | 知识单元（章节） | 知识点 | 教学要求 | 推荐学时 | 教学方式 | 支撑课程目标 |
1 | 绪论 | （1） 课程的研究对象、内容及学习目的 | 1.了解本课程研究的对象、内容； 2.了解测量技术的学习方法； 3.了解测量设备的发展现状。 | 1 | 讲授 | 1、2 |
2 | ARM处理器的应用 | Stm32cubemx和HAL硬件抽象层编程 | 1.了解基于STM32cubemx的自动代码生成方法； 2.通过keil5和st-link调试STM32H743处理器。 | 2 | 现场教学 | 1 |
3 | ADC和DAC的应用设计 | 1、逐次逼近和双积分ADC 2、ADC的过采样 3、ADC滤波设计 4、DAC的输出，PWM实现DAC | 1.掌握ADC分辨率和设备精度要求的关系； 2.ADC滤波器和信号频带的关系； 3.ADC转换速度和输入阻抗的关系； 4.掌握用PWM输出DAC的编程和滤波器的设计，熟悉通过片内DAC输出电压。 | 3 | 讲授 | 2 |
4 | 实验 | 实验一：AD/DA的实现 | 1.了解不同AD的原理，理解如何针对不同应用场合选择不同方案； 2理解DAC的编程驱动，比较普通的DAC和PWM设计的DAC的不同，各自优缺点。 | 3 | 实验 | 3 |
5 | CAN总线 | 1、can总线介绍 2、CANopen协议介绍 3、can和can分析仪的通信 | 1.熟悉基本can协议，滤波器和ID； 2.掌握can收发器芯片的接口； 3.了解canopen协议以及对台达伺服电机的驱动。 | 3 | 讲授 | 2 |
6 | RS485和232及MODEBUS | 1、单双工通信 2、modebus介绍 3、crc校验和 | 1. 掌握232双工通信和485半双工通信的电路设计方法； 2.能在STM32上编写通信程序，熟悉通信回调函数和中断的意义； 3.能编写crc效验程序； 4.能够在RS485通信基础上编写modebus协议。 | 3 | 讲授 | 2 |
7 | 实验 | 实验二： 1、CAN通信 2、232/485通信 | 1.编写程序，将开发板和can分析仪之间建立通信； 2.在开发板和pc串口之间进行485通信实验。 | 3 | 实验 | 2 |
8 | 物联网通信协议 | 1、tcp/udp 以及tcp透传 2、熟悉AT命令 3、EDP/MQTT | 1. 理解tcp透传以及长连接； 2. 理解AT命令控制模块的方法； 3.理解MQTT/EDP及http API接口。 | 5 | 讲授 | 2 |
9 | 物联网模块和云的对接 | 1、中国移动onenet云介绍 2、EDP和MQTT设备模拟器介绍 3、设备模拟器和云平台的交互 | 1.熟悉物联网设备模拟器及协议； 2. 创建设备，APIkey,deviceID,鉴权码，并通过模拟器上传数据； 4.在云平台中监控上传的数据并下发数据给设备模拟器。 | 3 | 讲授 | 1 |
10 | 实验 | 实验三：M5311物联网模块的使用 | 1．掌握用AT命令驱动M5311； 2.通过M5311连接中国移动onenet平台，并上传和下发数据。 | 3 | 实验 | 3 |
11 | 时间模块 | 1、STM32读取GPS信息并解析 2、STM32驱动wifi芯片并连接授时服务器 3、CPU内部的万年历以及误差 | 1.了解GPS工作原理； 2.理解NTP协议； 3.理解处理器内部的万年历存在的误差。 4.分析GPS解析程序，熟悉u-blox模块的协议和解析 | 3 | 讲授 | 1 |
12 | 实验 | 实验四：自动对时 | 1.u-blox GPS模块的编程； 2.ESP8266 wifi模块的驱动； 3.wifi通过NTP连接授时服务器。 | 3 | 实验 | 1 |
13 | 外设传感器 | 1. 气压传感器的接口 2. MEMS原理 | 1. 熟悉气压传感器的编程驱动； 2. 掌握MEMS加速度和陀螺仪的驱动； 3. 掌握MPU6050编程的方法及内部MPU。 | 2 | 讲授 | 3 |
14 | 温湿度和噪声波测距 | 1、温湿度传感器驱动 2、噪声波测距模块的使用 3、SHT11驱动 | 1.掌握对不同温湿度传感器的选型； 2.噪声波测距模块及存在的问题； 3.通过软件处理噪声波模块的误差。 | 2 | 讲授 | 1 |
15 | 微弱信号处理 | 1、uv信号的处理 2、共模和差模 3、仪用放大器设计 4、滤波和频带 | 1.了解AD输入阻抗和转换速度的关系； 2.了解误差在ADC中的原因，信噪比以及差模放大器的设计。 3. 了解ADC滤波器的设计及对性能的影响 | 2 | 讲授 | 1 |
16 | HMI图形界面设计 | 1、串口屏介绍 2、串口屏设计复杂的用户界面 3、串口屏和STM32 TFT彩色液晶之间的权衡 4、STM32控制串口屏 | 1. 了解串口屏在工业控制中的应用； 2. 了解串口屏设计GUI的方法； 3.在HMI模拟器上设计GUI界面，并测试； 4. 用STM32串口控制HMI模拟器，并实现人机交互 | 3 | 实训 | 1 |
17 | 设计电梯故障监控器/或者GPS数字智能钟 | 1、研究设计方案 2、器件选型 3、PCB设计 4、软件编程。 | 1、在提供的基础材料基础上设计产品，并实现 | 4 | 大作业 | 4 |
