PIC18F452微控制器嵌入式设计

PIC18F452微控制器嵌入式设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:科学出版社
作者:约翰 B.皮特曼
出品人:
页数:446
译者:
出版时间:2005-1
价格:58.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787030136251
丛书系列:
图书标签:
  • PIC18F452
  • 微控制器
  • 嵌入式系统
  • 单片机
  • C语言
  • 汇编语言
  • 硬件设计
  • 软件设计
  • 电子工程
  • 嵌入式设计
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具体描述

《PIC18F452微控制器嵌入式设计》针对PIC18FXXX系列中最新的PIC18F452芯片论述了微控制器的嵌入式设计。全书主要介绍了汇编语言代码的模块,包含PIC18F452的一组特性,以及与QwikFlash板上的一些I/0器件的相互作用,目的是让读者顺利地写出扩展应用代码。

《PIC18F452微控制器嵌入式设计》的叙述角度非常独特,作者通过自己的开发经验,力图让读者系统地掌握位控制器潜入式设计中的算法处理,降低复杂性以及开发部分特殊性能。

现代微控制器系统架构与应用开发 本书聚焦于当前嵌入式系统设计中的核心技术与主流应用,深入剖析先进微控制器(MCU)的架构原理、系统集成方法以及面向工业和消费电子领域的实用开发技巧。 本书旨在为具备一定电子电路基础的读者提供一个全面、深入的学习路径,使其能够独立完成复杂嵌入式产品的软硬件协同设计与调试工作。 第一部分:现代微控制器核心架构解析 本书首先从微控制器体系结构的演进入手,重点剖析当前主流32位和高性能8位/16位MCU的关键特性。 1. 高性能MCU内核设计原理: 详细讲解ARM Cortex-M系列内核(如M0+, M3, M4)的流水线结构、特权级管理(Privilege Levels)、中断控制器(NVIC)的工作机制,以及它们如何实现低延迟和高吞吐量的实时处理能力。对比分析不同内核在功耗敏感型和性能密集型应用中的适用性。 2. 存储器与总线结构: 深入探讨片上存储器(SRAM、Flash、EEPROM)的布局、访问时序和保护机制。重点阐述AHB/APB等片上总线矩阵的仲裁逻辑、DMA(直接内存存取)控制器的工作流程,以及如何通过高效的内存访问策略优化系统性能。 3. 时钟树与电源管理: 系统性地介绍MCU内部复杂时钟源(内部振荡器、PLL、外部晶振)的配置与同步,如何构建稳定的多域时钟系统。详述各种低功耗模式(睡眠、停止、待机)的实现原理,以及唤醒源的精确控制,以满足电池供电设备的严格功耗要求。 4. 混合信号接口: 全面覆盖现代MCU内部的模拟前端。包括高分辨率ADC(模数转换器)的采样定理、转换模式(单次、连续、扫描)、触发源配置。深入讲解DAC(数模转换器)的输出特性、电压参考源的选择,以及比较器(Comparator)在窗口检测和快速响应中的应用。 第二部分:高级外设驱动与实时控制 本部分着重于如何利用MCU的高级定时器和通信接口实现精确的硬件控制和可靠的数据交换。 1. 定时器与脉冲宽度调制(PWM): 详细解析通用定时器、高级定时器(如互补输出、死区插入功能)的内部结构。系统讲解如何使用PWM输出生成精确的波形,并侧重于电机控制(FOC、方波驱动)中PWM死区时间的管理和故障保护机制的实现。 2. 通用异步/同步通信接口: 细致讲解UART/USART的波特率生成、数据帧格式、流控制。深入剖析SPI协议的从机/主机模式、时钟极性与相位(CPOL/CPHA)的四种组合,以及I2C/SMBus的总线仲裁、多主模式和EEPROM/传感器数据的读写流程。 3. 复杂的通信总线与网络协议栈: 重点介绍CAN(Controller Area Network)在汽车电子和工业自动化中的应用,包括报文帧结构、过滤器的配置与仲裁机制。同时,本书也涵盖了USB Device/Host协议栈的基础概念,以及如何利用片上MAC实现简易的以太网连接。 4. 实时操作系统(RTOS)集成: 引入嵌入式实时操作系统的概念,讲解任务管理、优先级反转问题、信号量与互斥锁(Mutex)的使用。通过实例演示如何将HAL/LL库驱动与RTOS调度器无缝集成,构建高可靠性的并发系统。 第三部分:嵌入式系统软件开发与工程实践 本部分关注从代码编写到系统部署的全生命周期管理,强调代码质量、调试效率和系统可靠性。 1. 硬件抽象层(HAL)与寄存器编程: 对比分析直接操作寄存器(Register-Level Programming)和使用厂商提供的HAL库进行编程的优缺点。提供一套结构化的方法论,指导读者如何基于裸机环境编写可移植性强的底层驱动代码,并逐步向上封装,形成自己的驱动库。 2. 调试与故障诊断技术: 详述使用JTAG/SWD调试接口进行在线调试的关键技术,包括断点设置、内存/寄存器查看、单步执行与观察点(Watchpoint)。重点介绍硬件调试工具(如逻辑分析仪、示波器)在捕获总线时序错误和电源噪声分析中的应用。 3. 代码优化与内存布局: 讲解如何利用编译器优化选项(如-O2, -Os)提升执行效率。分析代码段(Text, Data, BSS)在Flash和SRAM中的布局,讨论栈溢出(Stack Overflow)的预防措施以及动态内存分配(Heap)在资源受限环境下的风险管理。 4. 安全启动与固件更新(OTA): 探讨嵌入式设备在产品生命周期中的安全需求。介绍启动加载器(Bootloader)的基本原理,包括双备份(Dual Bank)机制和CRC校验在固件升级过程中的重要性,以确保在非正常断电情况下系统的恢复能力。 5. 设计模式与代码规范: 引入嵌入式C/C++中常用的设计模式(如状态机模式、观察者模式),并强调遵循MISRA C等行业编码规范对提高长期项目维护性的价值。 本书内容组织严谨,理论与实践紧密结合,配有大量经过验证的工程代码示例,旨在帮助读者构建坚实的嵌入式系统设计能力,胜任从概念原型到量产交付的全过程开发任务。

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目录信息

读后感

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用户评价

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这本书最大的亮点在于其丰富的实例和实操指导,它不仅仅是理论的堆砌,更是将理论知识转化为实际可行的项目。作者精心挑选了多个具有代表性的嵌入式应用场景,并提供了详细的实现步骤和代码示例。我最喜欢的是书中关于数据采集和显示的项目,作者讲解了如何利用ADC接口读取传感器的数据,并通过LCD(液晶显示器)将数据显示出来。这让我能够亲手完成一个完整的嵌入式应用,深刻体会到理论知识在实际中的应用。而且,书中提供的代码,都经过了充分的测试和优化,可以直接拿来学习和参考,这极大地节省了我的学习时间和精力。我之前在学习过程中,经常遇到理论懂了,但不知道如何动手实现的问题,而这本书的出现,完美地解决了我的困扰。它就像一个经验丰富的导师,一步步地引导我完成从构思到实现的整个过程。书中还提供了一些关于功耗管理和低功耗设计的技巧,这对于开发电池供电的嵌入式设备来说,是非常重要的。作者讲解了如何通过关闭不必要的模块,调整工作频率等方式来降低功耗,从而延长设备的续航时间。总的来说,这本书让我感受到了嵌入式开发的乐趣和成就感,它不仅仅是知识的传授,更是技能的培养,让我能够自信地去探索和创造。

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这本书简直是一本为初学者量身打造的宝藏,它以一种非常直观和易懂的方式,将PIC18F452这款强大的微控制器展现在我们面前。从最基础的硬件架构解析,到内部各个模块的功能介绍,作者都倾注了极大的心血。例如,在讲解CPU核心时,不仅仅是罗列了寄存器的名字和作用,更是通过大量的图示和类比,帮助我们理解指令周期的执行过程,以及各种寻址方式的巧妙运用。书中的每一个章节,都好像是在为我们搭建一座通往嵌入式世界的桥梁,每一步都走得那么扎实。特别是关于时钟系统和中断控制的部分,作者用一种近乎艺术化的方式,将复杂的时序逻辑变得如此清晰,让我这个之前对时序一窍不通的人,也能恍然大悟。而且,作者在讲解每一个概念的时候,都会穿插一些实际的应用场景,让我们能够立刻感受到所学知识的实用性,而不是枯燥的理论堆砌。比如,在介绍GPIO口配置时,书中就详细阐述了如何将其设置为输入模式,如何读取外部信号,以及如何将其配置为输出模式,并驱动LED灯闪烁。这种将理论与实践紧密结合的方式,极大地激发了我学习的兴趣和动力。我尤其欣赏书中对ADC(模数转换器)的讲解,作者不仅详细介绍了其工作原理,还提供了具体的代码示例,演示如何采集模拟信号并进行处理,这对于我之前一直困扰的传感器数据读取问题,提供了非常有效的解决方案。总而言之,这本书不仅仅是一本技术手册,更是一位循循善诱的老师,它以其严谨的逻辑、丰富的实例和清晰的讲解,让我对PIC18F452微控制器有了全面而深入的认识,并且为我后续更深入的学习打下了坚实的基础。

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我必须称赞这本书在电路设计和硬件连接方面的指导。对于许多初学者来说,理解微控制器与外部器件的连接是一个挑战,而这本书在这方面做得非常出色。作者提供了详细的原理图和PCB(印刷电路板)布局建议,让我能够清晰地理解如何将PIC18F452与传感器、执行器、通信模块等连接起来。我特别喜欢书中关于电源管理和滤波设计的讲解,作者强调了良好的电源设计对于嵌入式系统稳定运行的重要性,并提供了一些实用的电路设计技巧,如使用稳压器、电容滤波等。这让我能够避免一些常见的硬件问题,并且能够设计出更可靠的嵌入式硬件平台。书中还提供了一些关于PCB布线和信号完整性的建议,这对于开发高性能的嵌入式设备至关重要。我曾经在开发一个高速数据采集系统时,遇到了信号串扰的问题,但通过学习了书中关于PCB布局的知识,我能够有效地解决这个问题。而且,书中还介绍了一些常用的测试仪器,如示波器、万用表等,并讲解了如何使用它们来测量电路参数和排查故障,这对于我进行硬件调试提供了非常有效的帮助。总之,这本书不仅仅是软件编程的指南,更是一本关于嵌入式硬件设计和实现的全方位教程,它让我能够从硬件层面更深入地理解和掌握嵌入式系统。

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这本书在算法实现和性能优化方面,提供了非常宝贵的见解。作者并没有仅仅停留在代码的实现,而是深入探讨了各种算法的优劣势,以及如何在资源受限的嵌入式环境中实现高效的算法。我最喜欢的是书中关于数字信号处理(DSP)算法的讲解,作者通过实际的滤波器设计和FFT(快速傅里叶变换)的实现,让我能够理解如何在嵌入式系统中进行音频或传感器数据的处理。这对于我之前在信号分析领域的研究,提供了非常重要的指导。而且,书中还提供了关于代码优化和功耗管理的技术,例如如何使用汇编语言来加速关键部分的计算,如何通过调整CPU时钟频率来降低功耗等。我曾经在开发一个需要实时处理大量数据的嵌入式系统时,遇到了性能瓶颈的问题,但在学习了书中关于算法优化和多线程编程的技巧后,我能够有效地提升系统的处理速度,并满足实时性要求。此外,书中还提到了关于机器学习和人工智能在嵌入式系统中的应用,这为我未来开发智能设备提供了重要的思路。总之,这本书让我深刻理解了如何在嵌入式系统中实现高性能和低功耗的平衡,并掌握了优化算法和提升系统效率的关键技术。

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我特别欣赏这本书的结构安排,它遵循了一种由浅入深、循序渐进的学习路径,让我在不知不觉中掌握了大量的嵌入式开发知识。从最基础的开发环境搭建,到具体的硬件接口配置,再到复杂的软件算法实现,每一步都衔接得非常自然。作者在介绍开发环境时,并没有仅仅停留在安装软件的层面,而是详细讲解了如何配置编译器的参数,如何进行代码的链接和生成可执行文件,以及如何将程序下载到目标板上。这对于初学者来说,是至关重要的一步,能够帮助我们快速进入实际的开发流程。书中对于各种外设的讲解,都配备了清晰的框图和详细的参数说明,让我能够准确地理解各个外设的内部结构和工作原理。例如,在讲解定时器时,作者详细介绍了各种定时模式,以及如何利用定时器来生成精确的时间延迟或者周期性的中断。我尤其喜欢书中关于EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)的使用介绍,作者讲解了如何将数据永久地存储在EEPROM中,以及如何进行数据的读取和写入操作,这对于需要保存系统配置信息或者用户数据的应用场景,提供了非常有效的解决方案。而且,书中还提供了一些关于项目管理和版本控制的建议,这对于团队合作开发来说,非常有价值。总而言之,这本书不仅是一本技术资料,更是一本关于如何系统地进行嵌入式项目开发的“指南”,它教会我如何组织代码,如何管理项目,以及如何有效地完成开发任务。

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这本书最让我惊喜的是其对调试技术的深入讲解,这绝对是许多初学者在实际开发过程中常常忽略却又至关重要的一环。作者并没有将调试仅仅视为一种“修复错误”的手段,而是将其提升到“理解系统运作”的高度。书中详细介绍了使用集成开发环境(IDE)中的调试器,如何设置断点、单步执行、观察变量值、查看寄存器状态等高级调试技巧。我尤其喜欢书中关于逻辑分析仪在嵌入式开发中的应用讲解,作者通过图文并茂的方式,展示了如何使用逻辑分析仪来捕获和分析通信协议的数据流,从而快速定位通信中的错误。这对于解决一些难以捉摸的时序问题,或者理解外部设备的工作状态,提供了非常有效的手段。而且,书中还提供了一些关于软件调试的通用原则和最佳实践,比如如何编写可调试的代码、如何进行单元测试、如何使用日志记录等,这些都让我受益匪浅。我曾经在开发一个涉及到多任务实时操作系统的项目时,遇到了很多难以定位的bug,但在学习了这本书中的调试技巧后,我能够更有效地分析问题,并且大大缩短了调试时间。书中还提到了关于仿真器在嵌入式开发中的作用,它能够模拟微控制器的运行环境,让我们在没有实际硬件的情况下进行代码测试和调试,这对于早期开发阶段的验证工作非常有帮助。总之,这本书不仅仅教授了如何使用PIC18F452,更重要的是,它教会了我如何成为一名更高效、更专业的嵌入式开发者,而强大的调试能力正是其中的关键。

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这本书的讲解风格非常适合我这样想要系统学习嵌入式技术的读者。作者并没有采用生硬的理论陈述,而是通过清晰的逻辑和生动的语言,将复杂的概念娓娓道来。在介绍一些底层原理时,作者会借助大量的类比和图示,让我能够轻松地理解其背后的含义。例如,在讲解存储器管理时,作者用“仓库”和“货架”来比喻内存的组织结构,让我非常形象地理解了不同存储区域的划分和用途。而且,书中在讲解每一个功能模块时,都会引导我们思考其在实际应用中的可能性,而不是仅仅停留在功能的介绍层面。我尤其欣赏书中关于软件架构设计的讨论,作者介绍了如何构建模块化、可扩展的代码,以及如何进行良好的代码复用,这对于我之前在编写大型嵌入式项目时遇到的代码维护困难,提供了非常有效的指导。书中的例子都非常贴合实际应用,例如,书中有一个关于步进电机控制的项目,详细讲解了如何驱动步进电机实现精确的位置控制,这对于我之前在机器人和自动化领域的研究,提供了非常宝贵的参考。而且,作者还强调了编写高质量文档的重要性,这对于提升团队协作效率和项目的长期维护,至关重要。总之,这本书不仅教授了嵌入式技术的具体方法,更重要的是,它培养了我对嵌入式系统设计的整体认知和系统思维能力。

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这本书在讲解微控制器与外部设备的交互方面,做得尤为出色。作者不仅清晰地阐述了通信协议的原理,更重要的是,它引导我们思考如何设计高效的数据交换机制。我最喜欢的是书中关于串行通信(UART)的详细讲解,作者不仅介绍了其异步通信的工作原理,还提供了如何配置波特率、数据位、停止位等参数的详细说明。这让我能够轻松地实现微控制器与其他设备(如计算机、GPS模块等)的数据通信。而且,书中还提供了关于并行通信和同步通信的对比分析,让我能够根据不同的应用场景选择最合适的通信方式。我曾经在开发一个需要与外部传感器进行大量数据交互的项目时,遇到了数据传输效率不高的问题,但在学习了书中关于优化通信协议和使用DMA(直接内存访问)的技巧后,我能够显著提高数据传输速度,并减轻CPU的负担。此外,书中还提到了关于网络通信(如TCP/IP)在嵌入式系统中的应用,这为我未来开发联网设备提供了重要的参考。总而言之,这本书让我深刻理解了微控制器如何与外部世界进行信息交互,并掌握了实现高效、可靠通信的关键技术。

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这本书的价值远不止于对PIC18F452这款特定型号的介绍,它所蕴含的嵌入式系统设计思想和方法论,对于任何一位想要涉足嵌入式领域的开发者来说,都具有极高的参考意义。作者并没有止步于介绍微控制器的内部功能,而是深入探讨了如何利用这些功能来构建复杂的嵌入式系统。例如,在讲解通信协议时,书中不仅详细阐述了SPI、I2C等常用通信方式的工作原理,更重要的是,它引导我们思考如何在实际项目中选择合适的通信方式,以及如何进行高效的数据传输和错误校验。此外,书中对于中断处理机制的讲解,更是达到了炉火纯青的地步。作者通过多个实际案例,展示了如何设计高效的中断服务程序,如何处理优先级冲突,以及如何利用中断来提高系统的响应速度和实时性。我印象深刻的是,书中有一个关于电机控制的章节,作者详细讲解了如何利用PWM(脉冲宽度调制)技术来精确控制直流电机的转速和方向,并且还探讨了如何结合编码器反馈来实现闭环控制。这让我意识到,微控制器不仅仅是简单的逻辑控制器,更是实现复杂控制算法的强大平台。书中的代码示例,都经过了精心的设计和优化,不仅易于理解,而且能够直接应用于实际项目中。作者在代码注释方面也做得非常到位,让我能够清晰地理解每一行代码的功能和作用。总的来说,这本书提供了一种系统性的嵌入式开发思路,它教会我如何从宏观到微观,一步步地构建一个完整的嵌入式系统,并且在这个过程中,注重细节和效率。

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这本书最让我印象深刻的是其在嵌入式软件开发流程方面的全面指导。作者并没有仅仅关注代码的编写,而是从项目启动到最终部署,详细阐述了嵌入式软件开发的各个阶段,以及在每个阶段需要注意的关键事项。我尤其欣赏书中关于需求分析和系统规范制定的部分,作者强调了在项目早期明确需求的重要性,并提供了一些实用的方法来收集和整理需求。这对于避免项目后期出现大的返工,非常有价值。而且,书中还详细介绍了各种软件开发模型,如瀑布模型、敏捷开发等,并分析了它们在嵌入式开发中的适用性,这让我能够根据项目的实际情况选择最合适的开发模式。我曾经在开发一个复杂的嵌入式系统时,遇到了版本控制和协同开发的问题,但在学习了书中关于版本控制工具(如Git)的使用和团队协作策略后,我能够更有效地管理代码,并与团队成员进行高效的合作。此外,书中还提到了关于代码审查和质量保证的重要性,这有助于我编写更健壮、更可靠的软件。总而言之,这本书不仅仅是教授了如何编写嵌入式代码,更重要的是,它培养了我规范的软件开发习惯和科学的项目管理能力,让我能够成为一名更优秀的嵌入式软件工程师。

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