《汽车智能嵌入式开发技术(Intelligent Automotive Embedded Systems Development)》教学大纲
制定时间:2025 年 4 月
一、课程基本信息
(一)适用专业:物联网工程
(二)课程代码:暂无
(三)学分/课内学时:3学分/48学时
(四)课程类别:专业教育
(五)课程性质:选修/理论课
(六)先修课程:《电路与电子技术》、《单片机原理与应用》、《物联网传感器技术》、《嵌入式系统基础》、《计算机网络》
(七)后续课程:《物联网系统设计与工程实施》、《毕业设计》
二、课程教学目标
课程定位:
《汽车智能嵌入式开发技术》是物联网工程专业本科的一门专业选修课程,本课程中涉及的理论、原理、方法和技术有助于学生进一步学习其他专业课程。本课程聚焦智能汽车领域的嵌入式系统开发,旨在系统讲授汽车电子控制单元(ECU)、车载传感器、车载通信协议(如CAN、LIN、Ethernet)及嵌入式软件开发流程。本课程注重嵌入式系统理论基础,又强调在智能汽车应用场景下的系统设计与实践。通过理论教学与实践操作相结合,培养学生设计、开发与调试汽车智能嵌入式系统的综合能力,为自动驾驶、车联网等前沿技术领域输送高素质技术人才。
总体目标:
《汽车智能嵌入式开发技术》是理论性和实践性均较强,涉及知识面较广,方法和技术较复杂的一门学科。通过本课程的学习,学生应掌握实现汽车智能嵌入式系统开发的基本操作流程。具体要求是:学生在扎实的硬件基础(如电路与电子技术、单片机原理与应用、嵌入式系统基础等)和软件开发能力(如嵌入式编程、实时操作系统等)的支撑下,能够对汽车电子控制单元(ECU)的设计与实现进行理论建模、开发和调试;能够针对不同的汽车应用场景,分析并选择合适的车载通信协议(如CAN、LIN、Ethernet)及传感器接口;能够根据系统需求制定嵌入式软件开发流程,并选择恰当的系统集成与调试方法;同时,学生还应了解汽车智能嵌入式系统的发展历程、关键技术和在智能汽车、自动驾驶及车联网等领域的应用,认识到其在现代汽车工业和智能交通系统中的重要作用。
教学目标:
通过本课程学习,使学生对汽车智能嵌入式开发技术的发展概况、基本原理和应用领域有初步了解,对主要技术及应用有一定掌握,启发学生对智能汽车嵌入式系统开发的兴趣,培养知识创新和技术创新能力。汽车智能嵌入式开发技术涉及汽车电子控制、车载通信、嵌入式软件开发与系统集成,与智能驾驶、车联网、汽车安全及节能环保等领域密切相关,同时辅以生活或工程中的具体案例加以介绍。
此外,汽车智能嵌入式开发技术已成为现代汽车工业和智能交通系统中不可或缺的技术支撑,它可以帮助工程师更好地设计汽车电子系统、优化控制策略及提升车辆智能化水平。通过学习,学生能够明确何时需要采用特定的嵌入式开发方法解决汽车应用中的实际问题,并能够选择适当的实现方案。
(一)具体目标
目标1:了解汽车智能嵌入式开发技术的基本概念、开发流程及核心组成部分,熟悉汽车电子控制单元、车载通信和传感器接口等关键领域及其面临的工程挑战。
目标2:较详细地论述汽车智能嵌入式开发技术的各组成模块及其主要实现方法,重点探讨ECU设计、车载通信协议(如CAN、LIN、Ethernet)以及嵌入式软件开发与系统调试相关技术。
目标3:能够根据不同的汽车应用场景选择合适的系统架构和技术方案,并依据实际需求和性能评估指标对设计方案进行有效评估与优化。
(二)课程目标与毕业要求的对应关系
毕业要求 |
毕业要求指标点 |
课程目标 |
教学单元 |
评价方式 |
1.工程知识:能够将数学、自然科学、计算、工程基础和专业知识用于解决物联网领域的复杂工程问题。 |
1.3 能够将数学、自然科学、计算、工程基础和专业知识用于解决物联网领域复杂工程问题,并用于其解决方案的比较与综合。 |
目标1 目标2 |
汽车电子控制单元(ECU)技术、车载通信协议与网络、嵌入式软件开发与调试 |
平时作业 期末考查 |
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物联网领域复杂工程问题,综合考虑可持续发展的要求,以获得有效结论。 |
2.3 能运用数学、自然科学和工程科学与技术和计算机专业的基本原理,分析物联网领域的复杂工程问题及其影响因素,并结合文献研究,确定合理的方案,获得有效结论。 |
目标2 目标3 |
汽车电子控制单元技术、车载通信协议与网络、嵌入式软件开发与调试、车载传感器与数据采集与处理技术 |
平时作业 期末考查 |
3.设计/开发解决方案:能够针对物联网领域复杂工程问题设计和开发解决方案,设计满足特定需求的物联网应用系统,体现创新性,并从健康、安全与环境、全生命周期成本与净零碳要求、法律与伦理、社会与文化等角度考虑可行性。 |
3.2 能够针对特定需求,分析影响设计目标和解决方案的各种因素,设计针对物联网及其相关领域的复杂工程问题的解决方案,完成物联网模块或系统设计,在设计中体现创新意识 |
目标2 目标3 |
嵌入式软件开发与调试、车载传感器与数据采集技术、智能汽车系统集成与案例分析 |
平时作业 期末考查 |
三、教学内容与方法
(一)教学内容及要求
序 号 |
教学单元 |
教学内容 |
学习产出要求 |
推荐学时 |
推荐教学方式 |
支撑 课程目标 |
备注 |
1 |
汽车智能嵌入式系统概述 |
智能汽车发展背景与趋势、嵌入式系统在汽车中的应用、系统架构与功能模块 |
了解智能汽车的基本概念,智能汽车发展背景与趋势,重点理解智能汽车与嵌入式开发技术之间的关系。 |
4 |
讲授 |
1 |
思政元素:科技报国与创新自信 |
2 |
汽车电子控制单元(ECU)技术 |
汽车电子控制单元概述,ECU硬件架构、模块构成与关键元件 |
了解MCU、存储器、电源管理、I/O接口、通信模块等相关知识。 |
4 |
讲授 案例 实验 |
2、3 |
包含三次实验;思政元素:科学思维方法的训练、安全责任与生命意识 |
ECU控制策略 |
掌握开环控制、闭环控制、自适应控制、MPC、神经网络控制等ECU控制技术 |
4 |
讲授 案例 实验 |
2、3 |
ECU故障检测技术 |
掌握OBD、FDI、冗余检测、自检与自修复机制等故障检测技术 |
4 |
讲授 案例 实验 |
2、3 |
3 |
车载通信协议与网络 |
CAN、LIN、Ethernet协议原理、数据传输机制、协议配置与调试 |
了解CAN、LIN、Ethernet等相关协议原理,并掌握其相关数据传输机制 |
8 |
讲授 案例 |
2、3 |
包含一次实验;思政元素:科学思维方法的训练 |
4 |
嵌入式软件开发与调试 |
嵌入式系统软件开发流程、RTOS基础与实时调度机制 |
了解嵌入式系统软件开发的基本流程,掌握其各开发流程的具体技术或典型方法 |
4 |
讲授 案例 实验 |
2、3 |
包含两次实验;思政元素:科学思维方法的训练 |
调试与性能优化方法 |
了解嵌入式软件的调试和性能优化方法 |
4 |
讲授 案例 |
2、3 |
5 |
车载传感器与数据采集技术 |
车载各类传感器(温压、加速度等)的工作原理 |
了解并掌握车载各类传感器(温度、压力、加速度等)的工作原理 |
4 |
讲授 案例 实验 |
2,3 |
思政元素:科技报国与创新自信 |
数据采集与预处理方法、数据融合基础 |
了解并掌握常用的数据预处理以及数据融合方法 |
8 |
讲授 案例 实验 |
|
含两次实验;思政元素:安全责任与生命意识 |
6 |
智能汽车系统集成与案例分析 |
系统集成设计思路、典型项目案例解析、项目实施中的问题分析与改进 |
了解并掌握常用的回归模型;了解并掌握常用的回归模型评估方法。 |
4 |
讲授 案例 实验 |
2,3 |
建议实验室进行;思政元素:科学思维方法的训练 |
(二)教学方法
1.课堂讲授
(1)采用启发式教学,激发学生主动学习的兴趣,培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力,引导学生主动通过实践和自学获得自己想学到的知识。
(2)在教学内容上,系统讲授汽车智能嵌入式开发技术相关电子控制单元(ECU)、车载传感器、车载通信协议(如CAN、LIN、Ethernet)、嵌入式软件开发流程等的基本理论、基本知识和基本方法,使学生能够系统掌握用于解决汽车智能嵌入式开发等相关专业工程复杂问题的专业基础知识。
(3)在教学过程中采用电子教案、CAI课件、多媒体教学与传统板书、教具教学相结合,提高课堂教学信息量,增强教学的直观性。
(4)理论教学与工程实践相结合,引导学生应用数学、自然科学和工程科学的基本原理,采用现代设计方法和手段,进行汽车智能嵌入式系统设计等信息类专业相关工程问题提供思维方法和实践能力。
(5)课内讨论和课外答疑相结合,每个月至少进行一次答疑。
2.案例分析
围绕各章教学重点内容,除布置一定数量的课后作业外,设置专题案例分析环节,以机构的解析法分析和设计为主线,培养学生逐步具有应用相关的编程语言、嵌入式软硬件开发等解决复杂工程问题的能力,结合所研究课题进行报告和设计文稿的撰写,并清晰陈述观点和回答问题的能力。
3.实验教学
实验教学是汽车智能嵌入式开发技术课程中的重要实践环节,目的是培养学生运用实验方法研究解决智能汽车嵌入式设备研发等复杂工程问题的能力。课程实验8个,各实验按照实验指导书的要求学生独立或分组完成,并提交实验报告。
四、考核及成绩评定
(一)考核内容及成绩构成
课程考核以考核学生能力培养目标的达成为主要目的,以检查学生对各知识点的掌握程度和应用能力为重要内容,包括平时考核和期末考核两个部分。平时考核采用平时作业、实验、小论文等方式评定学生成绩;期末考核采用考查评定学生成绩。各课程目标的考核内容、成绩评定方式、目标分值建议如下:
课程目标 |
考核内容 |
成绩评定方式 |
成绩占总评分比例 |
目标成绩占当次考核比例 |
学生当次考核平均得分 |
目标达成情况计算公式 |
目标1:了解汽车智能嵌入式开发技术的基本概念、开发流程及核心组成部分,熟悉汽车电子控制单元、车载通信和传感器接口等关键领域及其面临的工程挑战。 |
智能汽车的发展趋势及智能汽车嵌入式开发所面临的工程、道德、法律挑战等。 |
平时作业 |
10% |
100% |
A1 |
|
目标2:较详细地论述汽车智能嵌入式开发技术的各组成模块及其主要实现方法,重点探讨ECU设计、车载通信协议(如CAN、LIN、Ethernet)以及嵌入式软件开发与系统调试相关技术。 |
汽车电子控制单元(ECU)技术、车载通信协议与网络、嵌入式软件开发与调试 |
实验成绩 |
15% |
50% |
B1 |
|
期末考查 |
30% |
50% |
C1 |
目标3:能够根据不同的汽车应用场景选择合适的系统架构和技术方案,并依据实际需求和性能评估指标对设计方案进行有效评估与优化。 |
嵌入式软件开发与调试、车载传感器与数据采集技术 |
实验成绩 |
15% |
50% |
B2 |
|
期末考查 |
30% |
50% |
C2 |
总评成绩(100%)=平时作业(10%)+实验(30%)+期末考查(60%) |
100% |
—— |
—— |

|
(二)平时考核成绩评定
1.课后作业:1次,支持目标1,共占总评分10%。对应的评分标准如下:
对应内容 |
智能汽车的概念 |
智能汽车嵌入式的发展趋势 |
智能汽车嵌入式开发面临的工程、道德、法律挑战等 |
考查点 |
智能汽车的概念和发展 |
智能汽车嵌入式开发技术的国内外研究现状 |
智能汽车嵌入式开发面临的挑战 |
总评分占比 |
30% |
30% |
40% |
评分标准 |
100% 至 90% |
阐述内容合理,对智能汽车的概念、智能汽车嵌入式的发展趋势、智能汽车嵌入式开发面临的工程、道德、法律挑战等有非常好的描述,论文格式符合规范,字数在2000字以上,基本是自己对课程的理解。 |
89.9% 至 80% |
阐述内容合理,对智能汽车的概念、智能汽车嵌入式的发展趋势、智能汽车嵌入式开发面临的工程、道德、法律挑战等有较好的描述,论文格式符合规范,字数在2000字左右,基本是自己对课程的理解。 |
79.9 至 70% |
阐述内容合理,对对智能汽车的概念、智能汽车嵌入式的发展趋势、智能汽车嵌入式开发面临的工程、道德、法律挑战等有一定的描述,论文格式基本符合规范,字数在1500字左右,基本是自己对课程的理解。 |
69.9% 至 60% |
阐述内容合理,对对智能汽车的概念、智能汽车嵌入式的发展趋势、智能汽车嵌入式开发面临的工程、道德、法律挑战等有描述,论文格式基本符合规范,字数在1500字左右。 |
59.9%至 0 |
阐述内容合理,对对智能汽车的概念、智能汽车嵌入式的发展趋势、智能汽车嵌入式开发面临的工程、道德、法律挑战等描述不清,论文格式不太符合规范,字数低于1200字。 |
2.实验:实验8次,支撑目标2、目标3、共占总评分30%,目标2占15%、目标3占15%。对应目标的评分标准如下:
对应目标 |
目标2:较详细地论述汽车智能嵌入式开发技术的各组成模块及其主要实现方法,重点探讨ECU设计、车载通信协议(如CAN、LIN、Ethernet)以及嵌入式软件开发与系统调试相关技术。 |
目标3:能够根据不同的汽车应用场景选择合适的系统架构和技术方案,并依据实际需求和性能评估指标对设计方案进行有效评估与优化。 |
考查点 |
实验操作与实验报告 |
实验操作与实验报告 |
成绩比例 |
15% |
15% |
评分标准 |
100% 至 90% |
能够根据实验要求,能够把全部主要功能实现,并且对附加的任务要求也能完成。实验态度认真,操作能力强,操作、记录规范,沟通、协作很好。 |
在实验操作达标情况下,实验报告完整无遗漏,内容丰富、图文并茂,文字数量足够且正确,实验方案有自己独到的思路与见解。 |
89.9% 至 80% |
能够根据实验要求,能够把多数主要功能实现,并且对附加的少量任务要求也能完成。实验态度认真,操作能力强,操作、记录规范,沟通、协作很好。 |
在实验操作达标情况下,实验报告比较完整,内容比较丰富、图文并茂,文字数量足够且基本正确,实验方案有自己的思路与见解。 |
79.9 至 70% |
能够根据实验要求,能够把主要功能实现。实验态度认真,操作能力一般,操作、记录规范,沟通、协作一般。 |
在实验操作达标情况下,实验报告比较完整,内容比较丰富,文字内容足够且基本正确。 |
69.9% 至 60% |
能够根据实验要求,能够基本实现主要功能。实验态度认真,操作能力一般,操作、记录规范,沟通、协作一般。 |
在实验操作达标情况下,实验报告基本完整,内容基本够,有少量错误。 |
59.9%至0 |
动手操作能力差;操作、记录不规范,不能完成实验要求。 |
在实验操作达标情况下,实验报告未完成,内容不够,错误多。 |
五、参考学习资料
推荐教材1:《汽车嵌入式系统设计》,魏伟一,机械工业出版社,2021年7月,ISBN:9787111677017
推荐教材2:《Rust汽车电子开发实践》,司江平,清华大学出版社,2022年4月,ISBN:9787302679332