单片机原理与应用

单片机原理与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:电子工业出版社
作者:钱逸秋
出品人:
页数:188
译者:
出版时间:2002-1-1
价格:15.00元
装帧:平装(无盘)
isbn号码:9787505371989
丛书系列:
图书标签:
  • 单片机
  • 原理
  • 应用
  • 嵌入式系统
  • 电子工程
  • 微控制器
  • C语言
  • 汇编语言
  • 硬件设计
  • 实践教程
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具体描述

《嵌入式系统设计与实践》 本书旨在为读者提供一个全面而深入的嵌入式系统设计和开发指南,覆盖从基础概念到高级应用的各个层面。本书不仅讲解嵌入式系统的核心原理,更注重实际操作和项目实践,帮助读者掌握构建功能强大、性能卓越的嵌入式解决方案所需的知识和技能。 第一部分:嵌入式系统基础 章节1:嵌入式系统概述 本书首先对嵌入式系统进行定义和分类,阐述其在现代科技中的重要性与广泛应用领域,例如消费电子、工业自动化、医疗设备、汽车电子等。 介绍嵌入式系统的典型构成,包括微控制器(MCU)、微处理器(MPU)、嵌入式操作系统(EOS)、存储器、输入/输出设备以及通信接口等。 探讨嵌入式系统设计中的关键考量因素,如实时性、功耗、成本、可靠性、安全性、体积和用户界面等,并分析这些因素之间的权衡关系。 展望嵌入式系统未来的发展趋势,如物联网(IoT)、人工智能(AI)、边缘计算等。 章节2:微控制器(MCU)架构与工作原理 详细介绍通用微控制器的内部结构,包括CPU核心、存储器(RAM、ROM、Flash)、定时器/计数器、中断控制器、ADC/DAC、PWM发生器、串行通信接口(UART、SPI、I2C)等关键外设。 深入讲解CPU的工作流程,包括指令的取指、译码、执行和写回等过程。 阐述中断系统的机制,包括中断源、中断向量表、中断服务程序(ISR)的设计与编写,以及中断优先级和嵌套的概念。 分析常用存储器的工作原理和接口方式,包括SRAM、DRAM、NOR Flash、NAND Flash以及EEPROM的读写操作。 介绍各种定时器/计数器的功能和应用,如周期性任务调度、事件测量、波形生成等。 讲解ADC和DAC的基本原理、采样定理以及在数据采集和信号生成中的应用。 详细阐述PWM(脉冲宽度调制)技术的工作原理及其在电机控制、LED亮度调节等方面的应用。 深入解析UART、SPI、I2C等常用串行通信协议的通信方式、数据格式和时序,并提供实际通信电路的设计思路。 章节3:嵌入式系统开发环境与工具链 介绍嵌入式系统开发的软件工具链,包括交叉编译器(Cross-compiler)、汇编器、链接器、调试器(Debugger)等。 讲解如何搭建和配置交叉编译环境,以将主机上的代码编译成目标微控制器能够执行的文件。 详细介绍集成开发环境(IDE)的使用,包括代码编辑、编译、链接、下载和在线调试等功能。 探讨常用的调试工具,如JTAG/SWD调试器、逻辑分析仪、示波器等,并讲解如何利用它们来定位和解决硬件和软件问题。 介绍固件(Firmware)的构建过程,包括目标文件的生成、链接脚本的编写以及最终可执行文件的打包。 讲解固件下载到目标硬件的方法,包括通过JTAG/SWD接口、Bootloader等。 第二部分:嵌入式软件开发 章节4:嵌入式C语言编程技巧 强调C语言在嵌入式开发中的核心地位,并重点介绍嵌入式C语言的特性,如位操作、指针的深入应用、内存管理、中断处理函数(ISR)的编写规范等。 讲解如何利用C语言高效地访问硬件寄存器,实现对微控制器外设的控制。 讨论嵌入式系统中的内存模型和内存分配策略,包括静态分配、栈分配和堆分配,以及它们在资源受限环境下的注意事项。 教授如何编写可重入(Reentrant)和线程安全(Thread-safe)的代码,为后续操作系统移植和多任务开发打下基础。 分享常用的嵌入式C语言编程技巧和优化方法,以提高代码的执行效率和减小代码体积。 章节5:实时操作系统(RTOS)原理与应用 介绍实时操作系统(RTOS)的概念、作用以及与通用操作系统的区别,强调其在满足实时性要求方面的优势。 深入讲解RTOS的核心概念,包括任务(Task)、任务调度(Task Scheduling)、任务间通信(Inter-task Communication)和同步(Synchronization)、事件标志、信号量、互斥量、消息队列等。 详细分析常用的任务调度算法,如优先级调度、轮转调度、时间片轮转调度等,并讨论其适用场景。 讲解如何使用RTOS提供的API函数来创建、管理和调度任务,以及实现任务间的通信和同步。 介绍RTOS在嵌入式系统中的常见应用场景,如设备驱动程序开发、复杂系统控制、人机交互等。 选取一款主流的嵌入式RTOS(如FreeRTOS、RT-Thread等)作为范例,进行详细讲解和实践指导。 章节6:设备驱动程序开发 阐述设备驱动程序在嵌入式系统中的作用,它是连接硬件与上层软件的桥梁。 讲解驱动程序的层次结构和设计原则,包括总线驱动、设备驱动、文件系统驱动等。 介绍如何编写面向特定硬件接口(如GPIO、UART、SPI、I2C、ADC、DAC等)的底层驱动程序。 探讨驱动程序与RTOS的结合,如如何利用RTOS提供的API实现设备的中断处理、任务间同步等。 讲解驱动程序的测试和调试方法,以确保其稳定性和正确性。 通过具体的硬件设备(如LED、按键、LCD显示屏、传感器等)为例,演示驱动程序的编写和集成过程。 第三部分:嵌入式系统进阶与实践 章节7:嵌入式通信协议与网络 介绍嵌入式系统中常用的通信协议,包括点对点通信(如RS-232、RS-485)、总线通信(如CAN、LIN)、局域网通信(如Ethernet)以及无线通信(如Wi-Fi、Bluetooth、Zigbee)。 详细讲解TCP/IP协议栈在嵌入式系统中的实现和应用,包括Socket编程、HTTP、MQTT等常用网络应用协议。 探讨物联网(IoT)通信协议,如CoAP、LWM2M等,以及它们在低功耗、低带宽设备上的优势。 讲解嵌入式设备如何接入互联网,实现远程监控、数据采集和控制。 讨论嵌入式系统中的数据安全和隐私保护问题。 章节8:嵌入式系统性能优化与功耗管理 分析嵌入式系统常见的性能瓶颈,并提供识别和解决这些瓶颈的方法,如代码优化、算法改进、硬件加速等。 深入探讨嵌入式系统的功耗管理技术,包括低功耗模式(Sleep Mode)、时钟门控(Clock Gating)、动态电压频率调整(DVFS)等。 讲解如何根据应用需求合理配置硬件和软件,以达到最佳的性能功耗比。 介绍功耗分析工具和方法,帮助读者测量和优化系统的功耗。 章节9:嵌入式系统安全 讨论嵌入式系统面临的安全威胁,如固件篡改、数据泄露、恶意攻击等。 介绍嵌入式系统安全设计的关键技术,包括加密解密、数字签名、安全启动、访问控制、固件更新安全等。 讲解如何利用硬件安全模块(HSM)或安全芯片来增强系统的安全性。 探讨安全更新和漏洞修复策略。 章节10:嵌入式系统项目实践 本书最后通过几个典型的嵌入式系统项目,将前面所学的知识融会贯通。 项目一:智能家居温湿度监测系统,涉及传感器数据采集、LCD显示、无线通信(如Wi-Fi或Bluetooth)以及云平台交互。 项目二:小型机器人控制系统,涉及电机驱动、PWM控制、传感器反馈(如编码器、超声波传感器)以及可能采用RTOS进行任务管理。 项目三:嵌入式Web服务器,实现设备状态的网页展示和远程控制。 每个项目都将详细介绍硬件选型、电路设计、软件架构、代码实现、调试过程以及最终的测试和验收。 通过学习《嵌入式系统设计与实践》,读者将能够: 深刻理解嵌入式系统的基本原理和工作方式。 熟练掌握使用C语言进行嵌入式软件开发。 理解和应用实时操作系统,构建复杂实时的嵌入式应用。 掌握设备驱动程序的编写和调试技巧。 了解嵌入式通信协议和网络通信技术。 具备嵌入式系统性能优化和功耗管理的能力。 认识到嵌入式系统安全的重要性并掌握基本的安全设计方法。 通过实际项目案例,提升解决实际问题的能力,能够独立完成嵌入式系统设计与开发任务。 本书适合于电子工程、计算机科学、自动化等相关专业的学生、初入嵌入式开发领域的工程师,以及希望深入了解嵌入式系统技术的各类读者。

作者简介

目录信息

第一章 计算机基础知识
第二章 MCS-51系列单片机的结构
第三章 MCS-51系列单片机指令系统
第四章 输入/输出端口、定时器/计数器和中断系统
第五章 存储器的扩展
第六章 并行I/O的扩展
第七章 常用外围设备接口
第八章 A/D、D/A转换接口
第九章 单片机的应用
第十章 实训
附录A 常用集成电路引脚图
附录B MCS-51系列单片机指令系统表
参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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老实说,我当初买这本书的时候,抱着一种试试看的心态,毕竟市面上关于单片机的书太多了,很难找到真正适合自己的。我之前也看过几本,要么是理论过于深奥,感觉像在啃一本天书,要么就是代码写得晦涩难懂,完全看不出作者的意图。而这本《单片机原理与应用》则给了我完全不同的体验。它在理论深度和实践操作之间找到了一个绝佳的平衡点。书中对单片机硬件结构的讲解,比如CPU、内存、I/O端口等等,都做到了深入浅出,不会让你感到枯燥乏味。同时,它又非常注重实际应用,通过大量的实例,将理论知识转化为可操作的代码。我特别喜欢书中关于一些经典模块的讲解,例如中断系统、定时器/计数器、ADC/DAC等,作者都用非常清晰的逻辑和图示,把它们的工作原理讲得明明白白,并且提供了相应的实践项目。我尝试着跟着书中的例子,自己动手搭建了一些小系统,从最初的LED控制到后来的串口通信,每一步都走得非常顺畅,而且很快就看到了效果,这极大地激发了我学习的积极性。这本书真的让我觉得,原来学习单片机并没有想象中那么难,关键是要找到一本好的教材。

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这本书给我的感受,更像是一场系统性的“排毒疗法”,把我脑子里之前对单片机的各种误解和模糊概念都给“清空”了。我之前接触过一些单片机相关的资料,但总是感觉支离破碎,缺乏一条清晰的学习主线。这本书的结构设计得非常合理,从最核心的指令系统、寻址方式,再到时序控制、中断机制,一步一步地构建起对单片机整体工作原理的认知。作者的叙述风格非常严谨,但又不失逻辑的跳跃性,总能在关键时刻给出点睛之笔,让你豁然开朗。我印象特别深刻的是关于“总线”的讲解,之前我总觉得它是个虚头巴脑的概念,但在书中,作者通过类比“高速公路”和“车流”,让我明白了数据传输的本质,以及不同总线之间的协同工作方式。而且,书中对一些“容易出错”的地方,比如信号的上升沿和下降沿、中断向量表的作用等,都做了非常细致的阐述,并给出了避免错误的建议,这对于初学者来说太重要了。这本书让我不再是零散地记忆知识点,而是能够构建起一个完整的知识体系。

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说实话,作为一个有过几年单片机学习经验的人,我本来以为这本书不会带给我太多惊喜。毕竟,市面上关于51、AVR、ARM之类的书籍已经多如牛毛。但当我翻开这本《单片机原理与应用》时,我才发现,原来在看似成熟的领域,依然有可以被挖掘出深度和新意的地方。作者在讲解过程中,并没有局限于单一的指令集或硬件平台,而是更侧重于那些通用的、适用于各种单片机的核心原理。他会深入剖析指令的执行过程,不仅仅是知道“这个指令做什么”,更能理解“它为什么这么做”,以及背后的设计哲学。比如,在讲到堆栈时,我之前只是把它当成一个存储临时变量的地方,而这本书则详细讲解了堆栈在函数调用、中断返回等过程中的关键作用,以及如何避免堆栈溢出等问题。另外,作者在书中也涉及了一些更高级的议题,比如存储器的映射、外设接口的设计思路,以及一些简单的嵌入式系统设计方法论,这些内容对于想要从“使用者”向“设计者”转变的人来说,非常有启发性。这本书的深度和广度,确实超出了我的预期。

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我是一个完全不懂单片机的“小白”,之前看到朋友们讨论各种单片机项目,感觉他们都像是在使用一种神秘的语言。抱着“不能再落伍”的心态,我抱着试一试的心情买了这本《单片机原理与应用》。一开始,我真的有点担心自己看不懂,毕竟“原理”和“应用”听起来就很高深。但是,这本书的语言风格非常亲切,一点都没有那种“高高在上”的感觉。作者就像一个耐心的大哥哥,一步步地带着我认识这个奇妙的单片机世界。从最开始介绍单片机是什么,它有哪些组成部分,到后来学习如何让一个LED灯闪起来,如何读取一个按钮的按下状态,每一个操作都对应着清晰的代码和详细的步骤。最棒的是,书中的插图和图示真的太有帮助了,很多我一下子理解不了的概念,看到图就明白了。而且,书中提到的很多应用场景,都是我们日常生活中能接触到的,比如控制小家电、制作一些小玩意儿,这让我觉得单片机离我并不遥远。通过这本书,我真的体会到了“学以致用”的乐趣,而且对未来继续深入学习单片机充满了信心。

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这本《单片机原理与应用》简直是让我醍醐灌顶!作为一名刚踏入嵌入式领域的菜鸟,之前对单片机的一切都像是雾里看花,云里雾里。市面上很多书要么过于理论化,要么就是代码堆砌,看得我头昏脑胀,提不起兴趣。但这本书完全不一样,它就像一位循循善诱的良师益友,从最基础的原理讲起,一点点剥开单片机的神秘面纱。作者用非常形象的比喻和生动的例子,把那些抽象的概念变得触手可及。比如讲到CPU的工作原理时,不是干巴巴地罗列指令集,而是通过一个“指挥官”和“士兵”的比喻,让我瞬间明白了指令的执行流程。还有内存的结构,也用“房间”和“箱子”来类比,简直不要太贴切!最让我惊喜的是,书中不仅讲原理,还结合了大量的实际应用案例。从简单的LED闪烁控制,到稍微复杂的按键输入处理,再到更高级的数码管显示和通信协议,每一个章节都像是在完成一个小小的项目,让我充满了成就感。而且,书中提供的例程代码清晰易懂,注释也相当到位,我可以直接拿来调试,学习起来事半功倍。我感觉这本书不仅仅是在教我知识,更是在培养我解决实际问题的能力。

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