单片机原理及应用

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出版时间:1900-01-01
价格:38.00元
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isbn号码:9787040120066
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  • 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

《嵌入式系统设计导论》 本书旨在为读者构建一个扎实的嵌入式系统设计基础,深入剖析从硬件选型到软件开发的全过程。我们不仅仅关注单一的微控制器,而是将视角扩展到整个嵌入式系统的构成要素及其相互作用。 核心内容概述: 1. 嵌入式系统概述与架构: 定义与特点: 详细阐述嵌入式系统区别于通用计算机的本质特征,如专用性、实时性、功耗约束、可靠性等。探讨其在现代社会中的广泛应用领域,从消费电子、工业控制到医疗设备、汽车电子等。 系统构成: 深入分析嵌入式系统的典型硬件架构,包括微处理器/微控制器(CPU/MCU)、存储器(RAM、ROM、Flash)、输入/输出(I/O)接口、通信接口(UART、SPI、I2C、CAN、USB、Ethernet等)、外围设备(传感器、执行器、显示器、键盘等)以及必要的时钟、电源管理单元。 软件层次: 介绍嵌入式软件的分层结构,从底层硬件驱动、操作系统(RTOS)到应用层软件。重点讲解硬件抽象层(HAL)、驱动程序(Driver)、中间件(Middleware)的作用和设计原则。 2. 嵌入式微处理器与微控制器选型: 处理器架构: 介绍主流的嵌入式处理器架构,如ARM Cortex-M、Cortex-A系列,RISC-V等,分析其指令集、流水线、缓存、中断机制等核心概念。 选型考量: 详细指导读者如何根据项目需求(如性能、功耗、成本、实时性、接口数量、开发生态等)进行有效的处理器和微控制器选型。对比不同系列和厂商的优劣势。 外围设备集成: 探讨通用输入/输出(GPIO)端口的配置与使用,ADC/DAC(模数/数模转换)原理与应用,定时器/计数器的功能与编程,PWM(脉冲宽度调制)生成及其控制策略。 3. 嵌入式软件开发基础: 开发环境搭建: 指导读者熟悉交叉编译工具链(如GCC、Clang)、调试器(如GDB、JTAG/SWD接口)、集成开发环境(IDE,如Keil MDK、IAR Embedded Workbench、VS Code with extensions)的安装与配置。 C语言在嵌入式中的应用: 重点讲解C语言在嵌入式开发中的特殊用法,包括指针、位操作、数据类型选择、内存管理、硬件寄存器访问等。强调代码的效率和可移植性。 汇编语言初步: 简要介绍汇编语言在某些关键性能场景下的作用,以及如何与C语言结合使用。 4. 实时操作系统(RTOS)原理与应用: RTOS核心概念: 深入讲解RTOS的基本概念,如任务(Task)、线程、进程、进程间通信(IPC)、同步与互斥(信号量、互斥锁、事件标志)、任务调度(抢占式、协作式、优先级继承、死锁避免)、中断处理、时钟管理。 主流RTOS分析: 介绍FreeRTOS、RT-Thread、VxWorks等主流RTOS的架构特点、API接口以及在实际项目中的应用案例。 RTOS移植与配置: 指导读者理解RTOS内核的移植过程,包括BSP(Board Support Package)的编写,以及如何根据目标硬件配置RTOS参数。 5. 嵌入式通信协议与接口: 串行通信: 详细讲解UART(通用异步收发传输器)的工作原理、通信协议(RS-232、RS-485)及其应用。 同步/异步通信: 深入分析SPI(串行外设接口)和I2C(集成电路总线)的通信时序、总线仲裁机制和应用场景,如连接传感器、EEPROM等。 总线通信: 介绍CAN(控制器局域网)总线的特点、帧格式、错误检测与处理机制,及其在汽车电子和工业自动化中的重要性。 网络通信: 探讨Ethernet(以太网)协议栈(TCP/IP)、Wi-Fi、Bluetooth等无线通信技术在嵌入式系统中的应用,以及LWIP等嵌入式TCP/IP协议栈的使用。 6. 嵌入式系统调试与测试: 调试技术: 介绍使用仿真器(JTAG/SWD)、逻辑分析仪、示波器等硬件调试工具进行硬件和软件联合调试的方法。 软件调试: 讲解断点、单步执行、变量监视、内存查看、代码覆盖率分析等软件调试技巧。 性能分析与优化: 指导读者如何进行代码性能剖析(Profiling)、内存泄漏检测,以及优化程序执行效率和资源占用。 7. 嵌入式系统案例分析与项目实践: 典型应用案例: 选取若干具有代表性的嵌入式系统应用案例,如智能家居设备、工业自动化控制器、数据采集系统、嵌入式Web服务器等,进行详细的系统设计分析。 项目实践指导: 提供结构化的项目开发流程,从需求分析、系统设计、软硬件协同开发到最终的系统集成和测试,帮助读者将理论知识付诸实践。 本书结构严谨,内容翔实,语言通俗易懂,旨在帮助广大读者,无论是在校学生还是相关领域的从业人员,都能系统地掌握嵌入式系统的核心技术,并具备独立进行嵌入式系统设计和开发的能力。

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读后感

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用户评价

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我曾经对学习嵌入式系统充满憧憬,幻想着能够自己动手做出一些智能小玩意儿。于是,我满怀期待地入手了这本《单片机原理及应用》。在拿到书的那一刻,就被它沉甸甸的质感和精美的封面所吸引,心想这必定是一本干货满满的专业书籍。然而,实际阅读体验却是一波三折。书中对于单片机内部结构的讲解,虽然详尽,但缺乏直观的图示和生动的比喻,让我对CPU、RAM、ROM等核心部件的理解始终停留在理论层面,无法形成清晰的图像。例如,在介绍总线时,作者只是简单地提及了地址总线、数据总线和控制总线,并没有深入解释它们在实际数据传输中的具体作用,也没有通过一些生动形象的比喻来帮助读者理解。当我读到关于数模转换(ADC)和模数转换(DAC)的部分时,更是感到一脸茫然。书中只是给出了公式和一些技术参数,却忽略了这些转换在实际应用中是如何工作的,也没有提供一些简单的应用案例来印证理论。我试图通过书中的图示来理解,但那些复杂的框图和流程图,对我来说更像是天书。书中的代码示例,虽然声称是“经典例程”,但实际阅读下来,发现它们更像是对指令集的堆砌,缺乏对项目整体架构的阐述,以及对代码背后逻辑的深入剖析。我尝试着编译和运行这些代码,但由于对单片机开发环境的不熟悉,以及书中对开发环境搭建的讲解不够详细,导致我屡屡碰壁。这种缺乏实践指导的理论讲解,让我感到无所适从,仿佛我只是在机械地记忆一些陌生的名词和概念,却无法将它们转化为实际的技能。我开始怀疑,这本书是否真的能够帮助我从零开始掌握单片机开发。它更像是一本为已经有所基础的读者准备的“参考工具书”,对于我这样的新手来说,门槛实在太高了。

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这本书绝对是我最近在电子技术领域遇到的最令人头疼的“宝藏”了。一开始,我只是想找一本能够系统性地梳理一下单片机基础知识的书,毕竟在这个物联网、嵌入式开发日益普及的时代,对这类底层硬件的理解显得尤为重要。翻开《单片机原理及应用》,我被它厚重的篇幅和密密麻麻的公式吓了一跳,但同时也燃起了学习的热情。我抱着一种“不把这本书啃下来,誓不罢休”的心态,开始了我的征程。然而,随着翻阅的深入,我发现这本书在概念的引入上,往往直接抛出了大量的专业术语和复杂的电路图,对于初学者来说,就像置身于一片陌生的技术迷宫。书中对微处理器的工作原理的阐述,涉及到了时序、中断、指令集等一系列抽象概念,虽然理论上是正确的,但缺乏直观的类比和生动的解释,让我常常陷入“我这是在哪儿?”的迷茫之中。举个例子,在讲解中断机制的时候,作者直接给出了一个中断向量表的图,然后开始描述中断服务程序的执行流程。我读了好几遍,脑子里依然是混沌一片,不知道这个中断到底是怎么被触发的,也不知道CPU是如何在中断发生时“暂停”当前任务,转而去执行中断服务程序的。更让我感到困惑的是,书中提供的例程代码,往往非常简短,而且对代码中的每一行都进行了逐字逐句的解释,但这种解释却像是背诵教科书上的定义,缺乏对代码整体逻辑的梳理和对实际应用场景的勾勒。我尝试着去理解这些代码,但感觉就像在拼凑一幅没有图的拼图,虽然知道每个零件的作用,却不知道它们如何组合成一个完整的画面。这种体验让我开始怀疑自己是否真的适合学习单片机,甚至开始质疑这本书是否真的能够帮助我掌握这门技术。我开始在网上搜寻相关的教程和视频,试图找到一些更易于理解的解释,但遗憾的是,很多资源都比这本书更加浅显易懂,这让我对《单片机原理及应用》的编写风格产生了深深的怀疑。它更像是一本写给已经入门的工程师的参考手册,而不是一本真正意义上的入门教材。

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说实话,这本书的标题《单片机原理及应用》听起来非常吸引人,而且内容也确实足够“有料”,但这“有料”的程度,让我感觉像是直接被扔进了知识的深海,没有任何救生圈。当我翻开它,映入我的眼帘的是一页页密密麻麻的文字和复杂的电路图。书中对单片机内部工作原理的讲解,比如指令流水线、高速缓存、时钟周期等概念,虽然在我看来是基础理论,但作者的阐述方式却让我感到非常吃力。他仿佛默认读者已经具备了深厚的计算机体系结构知识,可以直接理解那些高度抽象的概念。例如,在讲到指令解码时,书中就直接给出了一个非常复杂的逻辑门电路图,然后用一行行的文字描述其工作过程。我花费了将近一个小时,试图去弄明白这个电路图到底是如何将指令转化为机器执行的,但最终还是感觉一头雾水。更让我感到困惑的是,书中在介绍某些功能模块时,比如定时器/计数器,只是简单地列出了寄存器的名称和功能,却没有详细解释这些寄存器之间是如何相互配合,才能实现复杂的定时或计数功能。我需要自己去查阅大量的技术文档,才能勉强理解其中一部分内容。书中的例程代码,也同样让我头疼。它们通常都很简短,而且注释也是寥寥几笔,根本无法让我理解代码的整体思路和设计逻辑。我尝试着去修改一些代码,但因为缺乏对底层原理的深入理解,我的修改常常会导致程序崩溃,或者产生完全意想不到的结果。这种“理论先行,实践滞后”的编写方式,让我觉得这本书更像是一本“学术论文集”,而不是一本能够指导实际操作的“教科书”。我需要花费大量额外的时间去查找资料、请教他人,才能勉强理解书中的部分内容,这让我感到非常沮丧。

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我一直对嵌入式开发抱有浓厚的兴趣,尤其是在看到各种智能设备层出不穷的今天,学习单片机似乎成了一种必然。于是,我满怀期待地入手了这本《单片机原理及应用》。书的厚度着实令人震撼,内容也相当详尽。然而,随着阅读的深入,我发现自己陷入了一片抽象的理论海洋。书中对于CPU工作原理的讲解,涉及到了很多底层的细节,比如指令周期、时钟同步、多级流水线等等。这些概念虽然重要,但作者的讲解方式却显得过于学术化,缺乏直观的类比和生动的解释。例如,在讲解指令的执行过程时,书中只是简单地画了一个流程图,然后就用一段文字来描述。我反复阅读了几遍,仍然无法在脑海中形成一个清晰的画面,知道CPU是如何一步一步地执行指令的。更让我感到困惑的是,书中在介绍外部硬件接口时,比如UART、SPI、I2C等,都是直接给出了大量的寄存器定义和位操作说明。这些对于初学者来说,简直就是天书。我需要花费大量的时间去查阅数据手册,才能勉强理解这些寄存器到底控制着什么功能。而且,书中提供的例程代码,虽然说是“经典”,但都非常简短,而且注释也相当潦草。我尝试着去理解一个简单的串口通信程序,但代码中充斥着各种位操作和宏定义,让我无法理解整体的逻辑结构。这种“理论先行,实践滞后”的编写风格,让我感到无所适从,仿佛我只是在机械地记忆一些晦涩的概念,而无法将它们真正地应用到实践中。

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我一直对电子技术充满热情,尤其是对于那些能够实现各种智能控制的单片机。于是,我满怀期待地购入了这本《单片机原理及应用》。这本书的理论深度和内容厚度无疑是令人赞叹的,它涵盖了单片机从硬件到软件的方方面面。然而,让我感到头疼的是,书中在讲解某些概念时,往往缺乏足够的铺垫和直观的解释。例如,在介绍CPU的存储器管理时,书中直接就抛出了分段、分页等复杂概念,并且给出了抽象的公式。我需要花费大量的时间去查阅相关的计算机体系结构知识,才能勉强理解这些概念的含义。更让我感到困惑的是,书中对某些重要硬件模块的讲解,比如定时器/计数器和中断控制器,都是基于大量的寄存器操作。这些寄存器的命名和功能都相当晦涩,我需要花费大量的时间去对照数据手册,才能勉强理解它们的作用。而且,书中提供的例程代码,虽然声称是“经典”,但都非常简短,而且注释也相当潦草。我尝试着去理解一个控制LED呼吸灯效果的程序,但代码中充斥着各种复杂的位操作和延时函数,让我无法理解整个程序的逻辑流程。这种“知其然,不知其所以然”的讲解方式,让我感到非常沮丧,仿佛我只是在机械地记忆一些晦涩的专业术语,而无法将它们真正地转化为自己的知识。

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自从我决定要深入学习单片机以来,这本《单片机原理及应用》便成了我案头的必备读物。它的理论深度和内容广度确实令人称道,涵盖了从底层的指令集到上层的应用开发。然而,随着阅读的深入,我发现这本书更像是一本“参考大全”,而不是一本“入门教程”。书中对于CPU内部核心部件的讲解,比如算术逻辑单元(ALU)、指令译码器、程序计数器(PC)等,虽然详细,但缺乏生动的比喻和直观的图示。我常常在阅读完一段文字后,脑海中依然是一片模糊。举个例子,在讲解指令周期时,书中就给出了一个非常复杂的时序图,然后用大段的文字描述了指令的取出、译码、执行等各个阶段。我需要反复对照图示和文字,才能勉强理解其中一部分内容。更让我感到困惑的是,书中在介绍各种外设接口时,比如ADC、DAC、PWM等,都是直接给出了大量的寄存器和位操作。这些对于初学者来说,简直是天书。我需要花费大量的时间去查阅数据手册,才能勉强理解这些寄存器到底控制着什么功能。而且,书中提供的例程代码,虽然声称是“经典”,但都非常简短,而且注释也相当潦草。我尝试着去理解一个读取温度传感器的程序,但代码中充斥着各种复杂的位操作和延时函数,让我无法理解整个程序的逻辑流程。这种“理论先行,实践滞后”的编写风格,让我感到无所适从,仿佛我只是在机械地记忆一些晦涩的专业术语,而无法将它们真正地应用到实践中。

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我一直对嵌入式系统开发很感兴趣,尤其是在了解了各种智能家居设备、可穿戴设备之后,更是激发了我学习单片机的热情。于是,我满怀期待地购入了这本《单片机原理及应用》。书的装帧很专业,内容也确实非常厚重,我以为里面会包含大量的实战案例和易于理解的讲解。然而,实际阅读体验却让我大跌眼镜。书中对于单片机指令系统的介绍,虽然 exhaustive(详尽),但却缺乏对指令背后设计理念的阐述。它更多的是在罗列指令,并给出了汇编代码,但对于为什么需要这些指令,以及它们是如何被CPU执行的,讲解得相对模糊。当我尝试去理解书中的一个简单的LED闪烁程序时,我发现代码中充斥着大量的寄存器读写和位操作。虽然书中有对每个寄存器进行简单的描述,但缺乏一个清晰的脉络,让我无法理解这些操作是如何联动起来,最终实现LED闪烁这个效果的。例如,在设置定时器来控制闪烁频率时,书中只是给出了几个寄存器的值,然后就说“这样就可以实现XX的频率”。但对于这些值是如何计算出来的,以及它们与时钟频率、预分频系数之间到底是什么关系,书中并没有给出明确的推导过程。这种“知其然,不知其所以然”的讲解方式,让我感到非常吃力。而且,书中几乎没有提供任何关于开发环境搭建的指导,包括如何选择合适的编译器、如何进行调试等。我花了相当长的时间,才摸索清楚如何配置一个基本的开发环境,这中间消耗了我大量的时间和精力,而这些本应该是在学习内容中的一部分。我感觉这本书更像是一本“工具手册”,里面提供了各种各样的“零件”,但缺乏一本“说明书”,告诉读者如何组装成一个完整的“作品”。

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对于想要深入理解单片机工作机制的读者来说,这本书无疑提供了一个相当详尽的参考。我带着“刨根问底”的好奇心开始阅读,希望能彻底搞懂单片机内部到底是如何运作的。书中对于处理器架构的描述,详细到了指令集、寄存器组、中断向量表等等。我尤其对其中关于汇编语言指令的解析部分印象深刻。作者逐条列举了大量的汇编指令,并解释了它们在内存中的编码以及在CPU中的执行过程。然而,这种详尽到极致的解释,反而让我觉得有些枯燥乏味。在我看来,理解每条指令的作用固然重要,但更重要的是要理解这些指令是如何组合起来,完成一个更大的功能。书中对于指令集的介绍,更像是给出了一个指令的“词典”,但并没有提供足够的“例句”来展示如何运用这些词汇来表达更复杂的“思想”。举个例子,在讲解跳转指令时,作者只是简单地说“JMP指令用于无条件跳转到指定地址”,但并没有说明在什么场景下需要使用无条件跳转,以及如何结合其他指令来实现更复杂的程序流程控制。让我感到更加困惑的是,书中在介绍完基本的指令集之后,直接跳到了复杂的硬件接口控制,比如GPIO、UART、SPI等。对于这些接口的讲解,作者同样是使用了大量的寄存器操作和位操作,这些对我来说就像是天书。我需要反复对照着数据手册,才能勉强理解每一个位的含义,以及它们是如何控制硬件功能的。这种从宏观指令集直接跳到微观硬件寄存器的讲解方式,让我感觉像是被直接丢进了一个巨大的技术迷宫,而缺乏一个清晰的指引。我花了很长时间才摸索清楚一些基本的硬件配置,但离真正的“应用”还有很远的距离。

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在接触单片机领域之前,我一直以为这会是一个充满趣味性的编程和硬件结合的学科。于是,我带着这样的憧憬,翻开了这本《单片机原理及应用》。这本书的确在理论深度上做得相当不错,它详细介绍了CPU的架构,包括指令流水线、中断处理机制、时钟信号的产生与分配等等。然而,让我感到头疼的是,这些概念的引入往往非常直接,缺乏循序渐进的过程。例如,在讲解中断控制器时,书中直接给出了一个复杂的寄存器框图,然后用大段的文字描述了各个中断源、中断优先级、中断向量等概念。我需要花费大量的时间去消化这些信息,并且反复对比图示和文字描述,才能勉强理解中断是如何工作的。更让我感到不解的是,书中对不同型号单片机的讲解,虽然都涵盖了主要的硬件模块,但缺乏一个清晰的对比和选择指导。它就像是一堆散落的零件,等着读者自己去挑选和组装。当我尝试去阅读关于GPIO口配置的部分时,书中列举了大量的寄存器和位操作,比如设置方向、上拉/下拉电阻、输出模式等等。这些信息量巨大,而且非常零散,我常常在阅读完一段后,就忘记了前面说过的内容。而且,书中提供的例程代码,虽然说是“经典”,但很多都非常简短,而且注释也相当潦草。我尝试着去理解一个读取按键状态的程序,但代码中充斥着各种位操作和延时函数,让我无法理解整个程序的逻辑流程。这种缺乏清晰脉络和实践指导的讲解方式,让我感到非常沮丧,仿佛我只是在机械地记忆一些晦涩的专业术语,而无法将它们真正内化为自己的知识。

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我一直对电子技术充满好奇,特别是对于那些能够让普通物体“智能化”的单片机技术。因此,我选择了这本《单片机原理及应用》作为我的入门读物。这本书的章节安排相当系统,从基础的数字电路到复杂的微处理器架构,几乎无所不包。然而,让我感到困扰的是,书中在讲解某些概念时,往往缺乏足够的铺垫和解释。例如,在介绍CPU的寻址模式时,作者直接列举了多种寻址模式,并给出了相应的汇编指令示例。但我却不明白,这些不同的寻址模式到底有什么区别,以及在实际编程中应该如何选择。更让我感到吃力的是,书中对某些重要硬件模块的讲解,比如中断控制器和DMA控制器,都是基于大量的寄存器操作。这些寄存器的命名和功能都相当晦涩,我需要花费大量的时间去对照数据手册,才能勉强理解它们的作用。而且,书中提供的例程代码,虽然声称是“经典”,但都非常简短,而且注释也相当潦草。我尝试着去理解一个控制步进电机旋转的程序,但代码中充斥着大量的延时函数和位操作,让我无法理解整个程序的逻辑流程。这种“知其然,不知其所以然”的讲解方式,让我感到非常沮丧,仿佛我只是在机械地记忆一些晦涩的专业术语,而无法将它们真正地转化为自己的知识。

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