嵌入式系统教学实验开发板的设计.docx

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“嵌入式系统”教学实验开发板的设计

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陆小飞孙海燕

摘?要：该文介绍了一款以新唐NUC140VE3AN微控制器为核心，配合外围电路形成的嵌入式系统教学实验开发板。该实验开发板自带USB调试下载器，可完成GPIO、串口通信、SPI通信、I2C通信、A/D轉换等多种实验，功能丰富，适合学生在多种场合灵活使用。初步的教学和实践证明，开发板可以有效调动学生的学习兴趣，提升学生的创新能力，改善“嵌入式系统”课程教学的教学效果。

关键词：实验开发板?实验教学?Cortex-M0?ARM?嵌入式系统

：G642?????：A：1672-3791（2020）07（c）-0049-03

DesignofExperimentTeachingDevelopmentBoardBasedon“EmbeddedSystem”Course

LUXiaofei1?SUNHaiyan2

（1.XinglinCollegeofNantongUniversity;2.SchoolofInformationScienceandTechnology，NantongUniversity，Nantong，JiangsuProvince，226019China）

Abstract：ThisarticleintroducesanexperimentteachingdevelopmentboardformedbyNuvotonNUC140VE3ANmicrocontrollerasthecoreandperipheralcircuits.TheexperimentdevelopmentboardisequippedwithaUSBdebuggingdownloader，whichcancompletevariousexperimentssuchasGPIO，UART，SPI，I2C，A/Dconversion，etc.Ithasrichfunctionsandissuitableforstudentstouseflexiblyonvariousoccasions.Preliminaryteachingandpracticehaveprovedthatthedevelopmentboardcaneffectivelymobilizestudentsinterestinlearning，enhancestudentsinnovativeability，andimprovetheteachingeffectofembeddedsystemcourseteaching.

KeyWords：Experimentaldevelopmentboard;Experimentteaching;Cortex-M0;ARM;Embeddedsystem

1?总体设计

“嵌入式系统”课程教学中，实验开发板起着重要的作用，是理论课和实验课联系的桥梁。目前普遍存在学生只有在实验室才能使用嵌入式开发板，实践操作的时间少等问题，不便于学生课下自学，教学效果也会打折扣。为了改善这一现象，设计了用于嵌入式实验的开发板，方便学生课后实验与实践环节使用。

在设计教学实验开发板时，我们主要综合考虑了以下几点。

（1）体积小、方便携带，学生可以在多种场合灵活使用。

（2）自带USB调试下载功能，便于操作。

（3）能与实验室现有的开发板功能兼容，能完成教学大纲中规定的实验内容。

（4）具有可扩展性，以便及时增加新的实验内容，也便于学生用于课外实践活动。

（5）开发板元器件易于购买，同时成本低，价格学生能够承受，PCB板易于焊接调试等。

嵌入式系统实验开发板的整体系统框图如图1所示，包括了调试下载器和嵌入式系统概论课程教学中的基本模块。

2?硬件设计

2.1主控电路

实验室采用的开发板是新唐公司的Nu-LB-NUC140学习板，主控芯片为NUC140VE3AN微控制器。为了与嵌入式课程的教学内容相配套，该开发板也采用了相同型号的主控芯片。NUC140VE3AN是一款基于Cortex-M0的32位微控制器，片上Flash存储器的容量是128K字节，SRAM的容量为16K字节，有4K字节用于存储ISP引导代码的ROM。另外还具备丰富的片上外设，如全速USB2.0和CAN总线、SPI、I2C、12位ADC等功能。NUC140VE3AN微控制器具有较宽的工作电压（2.5～5.5V），最高可运行至50MHz，采用LQFP10