PIC系列单片机开发应用实战

PIC系列单片机开发应用实战 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:北京航空航天大学
作者:武锋
出品人:
页数:265
译者:
出版时间:2003-9
价格:29.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787810773331
丛书系列:
图书标签:
  • PIC单片机
  • 单片机开发
  • 嵌入式系统
  • C语言
  • 应用实践
  • 硬件设计
  • Proteus
  • 仿真
  • 电子工程
  • 实战案例
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具体描述

图书简介:现代嵌入式系统设计与实践 书名:现代嵌入式系统设计与实践 作者:[此处填写作者姓名] 出版社:[此处填写出版社名称] ISBN:[此处填写ISBN] 页数:[此处填写页数] 定价:[此处填写定价] --- 内容概述 本书旨在为读者提供一个全面且深入的指南,探讨当代嵌入式系统设计、开发与应用的各个关键方面。它不仅涵盖了底层硬件接口的理解与驱动编写,更着重于操作系统选择、中间件集成、高效能软件架构设计以及面向物联网(IoT)的系统安全与连接技术。本书强调理论与实践的紧密结合,通过大量的实际案例和工程实践,帮助读者建立起从概念到产品的完整开发流程认知。 本书的读者对象主要面向电子工程、计算机科学、自动化等相关专业的学生、初中级嵌入式系统工程师,以及希望系统性提升自己嵌入式系统架构设计能力的专业人士。 --- 第一部分:嵌入式系统基础与硬件抽象层 第一章:嵌入式系统概论与新范式 本章首先界定现代嵌入式系统的范畴,区别于传统的微控制器应用。重点探讨当前嵌入式领域的主要趋势,如异构计算(CPU+GPU+FPGA/ASIC)、实时性要求(RTOS与裸机对比)、以及边缘计算的兴起。讨论嵌入式系统的生命周期管理和面向服务的架构(SOA)在嵌入式领域的初步应用。 第二章:处理器架构深入解析 本章将不再局限于单一系列的微控制器,而是深入对比当前主流的嵌入式处理器内核,包括高性能的Cortex-A系列(如应用处理器)和专注于能效比的Cortex-M系列(如实时控制器)。详细解析流水线技术、缓存层次结构(L1/L2/L3)、内存管理单元(MMU)和总线结构(如AMBA AXI/AHB),为理解复杂的系统级软件打下坚实基础。 第三章:系统级时钟、电源与复位管理 精确的时钟源管理是嵌入式系统稳定运行的关键。本章详细介绍晶振选择、锁相环(PLL)的工作原理及配置,特别是如何在不同工作模式下动态调整频率以平衡性能与功耗(DVFS)。同时,深入讲解电源域隔离、看门狗定时器(WDT)的配置策略,以及上电/断电时的复位时序与状态机。 第四章:底层硬件接口与驱动设计 本章聚焦于驱动程序的设计哲学。涵盖通用异步收发器(UART)、同步串行接口(SPI)和I²C/SMBus的协议细节与中断驱动下的高效数据传输方法。特别介绍直接内存访问(DMA)机制,如何利用DMA绕过CPU进行大量数据传输,以优化系统吞吐量,并详细阐述编写健壮、可移植的HAL(硬件抽象层)代码的原则。 --- 第二部分:实时操作系统与并发编程 第五章:实时操作系统的核心概念与选型 本章系统阐述实时操作系统(RTOS)与通用操作系统的区别,重点分析优先级继承、优先级天花板、死锁预防等实时调度理论。对FreeRTOS、Zephyr、QNX等主流RTOS进行对比分析,指导读者根据项目需求(如确定性、内存占用、许可证)进行合理选型。 第六章:任务管理与同步机制 深入讲解RTOS中的任务控制块(TCB)、上下文切换的机制,以及线程间通信(IPC)的各种方法,包括消息队列、信号量、互斥锁(Mutex)和事件标志组。强调在多核或多线程环境中,如何正确使用锁机制以避免竞态条件和优先级反转问题。 第七章:内存管理与堆栈溢出防御 在资源受限的嵌入式环境中,内存管理至关重要。本章讨论内核分配的内存池(Heap)管理策略(如LIFO、FIFO、最佳适应算法),以及栈(Stack)的设计与溢出检测技术。介绍基于MMU/MPU的内存保护机制,以隔离不同任务的地址空间,增强系统韧性。 --- 第三部分:高级通信协议栈与网络集成 第八章:嵌入式网络基础与TCP/IP协议栈 本章从网络接口硬件(如MAC层驱动)开始,逐步深入到LwIP或更复杂的嵌入式TCP/IP栈的集成。详细解析TCP/UDP协议的握手、拥塞控制、以及IP路由的基础知识。重点介绍嵌入式设备如何实现高效的网络I/O复用(如select/poll/epoll模型在嵌入式中的变体)。 第九章:无线通信技术与连接层 探讨当前主流的无线技术在嵌入式中的应用,包括低功耗蓝牙(BLE 5.x)的连接建立、数据包结构与功耗优化;Wi-Fi的SoftAP与Station模式配置;以及窄带物联网(NB-IoT)和LoRa等广域网技术的接入机制。 第十章:嵌入式安全启动与固件更新(OTA) 系统安全是现代嵌入式系统的核心议题。本章讲解安全启动链(Boot Chain):从硬件信任根(RoT)到引导加载程序(Bootloader)的验证过程。详细介绍固件空中更新(OTA)机制的设计,包括A/B分区策略、差分升级包的生成与校验、以及传输过程中的加密与完整性保护。 --- 第四部分:系统性能优化与调试工程 第十一章:嵌入式系统能效优化策略 系统功耗分析是硬件和软件协同优化的关键。本章介绍如何使用电流探头和功耗分析工具测量系统在不同负载下的实际功耗。讲解软件层面的优化技巧,如周期性唤醒、数据批量处理、以及如何根据应用场景动态调整CPU频率和外设时钟。 第十二章:性能剖析与实时性分析工具链 介绍先进的调试和分析工具,例如J-Link/ST-Link配合GDB的高级调试特性。重点讲解系统级跟踪工具(如ETM/ITM),用于捕获指令流和事件。教授如何使用系统分析器(Profiler)识别代码中的热点(Hotspots),并使用逻辑分析仪或示波器对时序关键路径进行精确测量和验证。 第十三章:嵌入式系统测试与持续集成 强调软件质量保证。本章介绍单元测试(Unit Testing)在嵌入式C/C++代码中的应用(如Google Test的嵌入式移植方案)。阐述如何搭建基于Jenkins/GitLab Runner的CI/CD流水线,实现自动化编译、静态代码分析(Linting)和硬件在环(HiL)测试的自动化流程。 --- 结语 本书旨在培养读者将理论知识转化为可靠、高效的工程实践的能力。通过对现代嵌入式系统全栈技术的深入剖析,读者将能够驾驭复杂的项目需求,设计出面向未来的智能、安全且低功耗的嵌入式产品。 ---

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用户评价

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这本书的封面设计着实抓人眼球,那种工业风的配色和简洁的排版,一下子就让人感受到这不是一本泛泛而谈的入门读物,而更像是一本实战手册。我迫不及待地翻开目录,首先映入眼帘的是对各个外设模块深入浅出的讲解,比如定时器/计数器的应用场景分析,PWM波形生成的细节剖析,以及如何巧妙地运用中断来优化程序效率。作者在介绍这些底层原理时,并没有陷入纯理论的泥沼,而是紧密结合实际项目需求,举例非常贴切。比如在讲解ADC转换时,它不仅告诉你寄存器如何设置,更会模拟一个温度采集系统的完整流程,从传感器选型到数据滤波处理,每一步都考虑得十分周全。特别是对于那些初次接触嵌入式系统开发的工程师来说,这种由浅入深的引导方式简直是福音,它能帮助我们迅速建立起对硬件和软件交互的直观认识,避免了许多新手常犯的“知其然而不知其所以然”的困境。整体而言,这本书的结构布局非常合理,逻辑层次分明,读起来毫不费力,读完一个章节后,你会立刻有种“跃跃欲试”的冲动去搭建一个实际的小系统。

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我特别欣赏这本书在软件工程方面的处理方式。很多嵌入式书籍只关注代码能跑起来,却忽略了代码的可读性、可维护性和模块化设计。然而,这本书从一开始就强调了良好的编程习惯。它推崇使用状态机来管理复杂的控制流程,并详细演示了如何将驱动层、应用逻辑层和服务层进行清晰地分离。例如,在实现一个复杂的通信协议栈时,作者展示了如何设计一个抽象接口,使得未来更换底层硬件(比如从串口切换到CAN总线)时,只需修改极少的代码。这种面向对象的设计思想在资源受限的微控制器世界里,往往被视为“奢侈品”,但作者却能用精炼的C语言结构体和指针,优雅地实现这一切。对于渴望从“写能跑的代码”升级到“写专业的嵌入式软件”的读者来说,这本书无疑提供了清晰的路径图,它让我们认识到,优秀的嵌入式代码不仅要高效,更要优雅和健壮。

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说实话,我本来以为这是一本标准化的教材,充斥着枯燥的指令集和晦涩的硬件描述语言,但阅读体验完全超出了我的预期。这本书最打动我的地方在于它的“实战”二字名副其实。它并没有停留在理论层面,而是将大量的篇幅倾注在了故障排查和优化技巧上。书中有一章专门讨论了如何用示波器和逻辑分析仪来调试那些难以捉摸的时序问题,这对于身处项目一线的开发者来说,简直是无价之宝。作者分享了许多“血泪史”中总结出的经验教训,比如某个特定型号的MCU在低功耗模式下唤醒时可能出现的抖动问题,以及如何通过编译器优化选项来挤出每一分运行时间。这种真刀真枪的经验分享,远比教科书上的标准范例来得珍贵。它教会我的不仅仅是“如何做”,更重要的是“为什么这样做会更好”,以及“万一做错了该如何补救”。这种深度和广度兼备的讲解,让这本书成为了我工作台上最常被翻阅的参考资料,几乎每一页上都有我自己的批注和划线。

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如果要用一个词来概括这本书的价值,我会选择“系统性”。它没有满足于讲解单个外设的独立功能,而是着力于构建一个完整的、可扩展的系统级思维。书中有一个贯穿始终的项目案例——一个基于实时操作系统的智能控制系统,它巧妙地将前面章节中学到的定时器中断、数据采集、人机交互(如LCD驱动)以及简单的网络通信整合在一起。作者通过这个大型案例,向读者展示了如何进行项目规划、资源分配和任务调度。这超越了单纯的“如何使用某个寄存器”的层面,而是上升到了“如何设计一个可靠的嵌入式产品”的层次。这种由点到面,最终汇集成线的学习路径,对于那些希望从“功能实现者”成长为“系统架构师”的工程师而言,具有不可估量的指导意义。它不仅仅是一本参考书,更像是一位经验丰富的老前辈,手把手地带着你走过一个完整的、从概念到落地的开发周期。

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这本书的排版和图示质量,绝对是国内同类书籍中的佼佼者。很多技术书籍的截图模糊不清,电路图画得像是小学涂鸦,让人在理解上产生额外的负担。但这本书在这方面做得非常出色。所有的电路原理图都清晰易读,关键元器件的丝印和连接关系一目了然。更值得称赞的是,程序代码的配色和格式高度统一,关键变量和函数调用都有清晰的注释和高亮,阅读体验极佳。此外,书中提供的配套资源也相当丰富,不仅仅是代码的ZIP包,还附带了测试用的固件烧写方法和必要的工具链配置说明。这种“交钥匙工程”式的配套服务,极大地降低了读者的入门门槛,特别是那些刚刚接触这个开发环境的新手,省去了大量自己摸索配置文件的宝贵时间。可以说,从拿到书的那一刻起,你就能马上进入实战状态,而不是被繁琐的准备工作所困扰。

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