瑞萨M16C/62P单片机原理和应用

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出版者:清华大学出版社
作者:矢野敏之
出品人:
页数:341
译者:
出版时间:2006-7
价格:46.00元
装帧:
isbn号码:9787302132097
丛书系列:
图书标签:
  • 单片机
  • renesas
  • 科技
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  • 电子工程
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具体描述

本书介绍瑞萨科技股份公司最近推出的16位M16C/62P单片机的工作原理、性能特点及使用方法。M16C/62P单片机具有高速处理能力,多种接口、丰富的多功能定时器、DMAC、A/D、D/A、CRC校验电路和串行I/O,内置有大容量的ROM或FLASH存储器,是一种具有广阔应用前景的高性能16位单片机。本书详细阐述了该单片机的体系结构和指令系统,详细说明了各种内置硬件电路的组成和使用方法。此外还提供了一些应用示例,使初学者快速入门,并可供设计开发人员参考。

  本书所配光盘包含瑞萨M16C/62P产品的软、硬件手册,编程指南,以及开发M16C/62P系列产品所必需的各种工具及其使用说明和参考硬件电路。光盘配合本书使用,为中国工程师了解、学习和开发M16C/62P单片机提供了翔实的文档资料和完备的开发环境。

  本书具有较强的系统性和实用性,适合于具有一定单片机基础知识者自学,可作为大专院校相关专业的高年级学生学习参考,也可用于单片机开发人员的培训教材和参考资料。

深入解析新型嵌入式系统架构与实践:以基于RISC-V的微控制器设计为例 本书聚焦于当代嵌入式系统设计领域的前沿技术,特别是围绕开放指令集架构RISC-V生态系统展开的微控制器(MCU)的原理、开发与实际应用。 本书旨在为电子工程、计算机科学及相关专业的学生、工程师和研究人员提供一套系统、深入且高度实用的知识体系,以应对当前工业界对高性能、低功耗、高可定制化嵌入式解决方案的迫切需求。 第一部分:RISC-V架构基础与核心概念的重构 本部分将全面梳理RISC-V指令集架构(ISA)的精髓,并将其与传统的指令集范式进行对比分析。 第一章:嵌入式计算范式的演进与RISC-V的崛起 深入探讨从CISC到精简指令集(RISC)的发展历程,重点分析冯·诺依曼和哈佛结构在现代MCU设计中的权衡。本书将详细阐述RISC-V作为开放、模块化ISA的独特优势,包括其无专利壁垒、高度可扩展性以及对特定领域架构扩展(如向量处理V扩展)的天然支持。我们将详细解析RV32I/RV64I基础指令集的定点、浮点操作、内存访问模式(Load/Store)以及分支跳转机制。 第二章:RISC-V微控制器内部结构剖析 本章着重于现代RISC-V MCU的核心组件。我们将详细介绍流水线设计(从三级到五级非顺序执行),包括指令预取、译码、执行、访存和写回阶段的冲突检测与解决策略(如数据前传Forwarding)。深入探讨特权级(User, Supervisor, Machine Mode)的设计哲学及其在操作系统和裸机程序中的应用。重点分析中断控制器(PLIC/CLIC)的结构、中断优先级管理和上下文切换的实现细节。 第三章:内存系统与存储层次结构 内存管理是嵌入式系统性能的关键瓶颈之一。本章将详述RISC-V MCU中常见的内存映射单元(MMU)或更基础的存储保护单元(PMP)的配置与使用。我们将讨论缓存一致性协议(Cache Coherency Protocols,如MESI的简化版本)在多核RISC-V系统中的重要性。此外,还将讲解非易失性存储器(Flash/EEPROM)的组织结构、写入/擦除机制及其在固件升级(OTA)中的挑战与对策。 第二部分:硬件描述、设计流程与工具链 本部分侧重于从系统级设计到具体硬件实现的工程实践,强调软硬件协同设计。 第四章:硬件描述语言与RTL级设计方法学 本书将采用SystemVerilog(SV)作为主要的硬件描述语言,而非传统的VHDL。我们将重点介绍使用SV进行模块化设计、接口定义(AXI4-Lite/Stream总线协议的简化应用)以及参数化设计。深入讲解如何利用高级综合(High-Level Synthesis, HLS)工具的概念,虽然侧重RTL,但会探讨HLS在加速原型设计中的潜力。 第五章:片上总线架构与外设互联 一个高效的SoC(System-on-Chip)离不开高效的总线结构。本章详细分析了RISC-V芯片中常用的片上互联架构,如交叉开关(Crossbar Switch)和总线仲裁机制。我们将深入探讨常用的外设接口标准,如GPIO的寄存器级控制、异步串行接口(UART)、同步串行接口(SPI/I2S)的时序图和数据包结构,以及如何高效地通过DMA(直接内存存取)控制器绕过CPU进行数据传输,以最大化系统吞吐量。 第六章:工具链、仿真与验证策略 从软件开发到硬件验证的无缝衔接是现代嵌入式开发的核心。本章将详细介绍RISC-V GNU Toolchain(GCC, Binutils, GDB)的交叉编译配置与使用。在硬件验证方面,我们将探讨基于Verilator或QuestaSim等工具的仿真流程,重点介绍如何编写有效的Testbench,包括使用UVM(Universal Verification Methodology)的简化概念,以确保RTL代码的正确性、时序收敛性和功耗约束的满足。 第三部分:高级应用与系统集成 本部分将理论知识与实际应用相结合,探讨功耗管理、实时性保证和固件部署的复杂主题。 第七章:低功耗设计与电源管理单元(PMU) 在物联网(IoT)和电池供电设备中,功耗是决定产品生命周期的关键因素。本章详细分析了RISC-V MCU中各种工作模式的功耗特性(如运行、睡眠、深度睡眠)。我们将探讨时钟门控(Clock Gating)、电源门控(Power Gating)的实现原理,以及如何通过编程方式动态调整CPU频率和电压(DVFS)以实现能效优化。 第八章:实时性保证与操作系统选择 对于控制系统而言,确定性(Determinism)至关重要。本章将对比裸机编程、实时操作系统(RTOS,如FreeRTOS/Zephyr)以及微内核/宏内核操作系统的优缺点。重点分析RTOS中的任务调度算法(如优先级继承、抢占式调度)、信号量与互斥锁的正确使用,以及如何利用硬件定时器和看门狗定时器(WDT)来满足严格的截止时间要求。 第九章:安全启动与固件更新机制 随着嵌入式设备面临的安全威胁日益增加,安全启动(Secure Boot)成为标准配置。本章将介绍基于硬件信任根(RoT)的安全启动流程,包括公钥基础设施(PKI)在固件签名验证中的作用。此外,还将探讨安全可靠的固件空中下载(FOTA)机制,包括双银行(Dual Bank)存储方案在保证升级过程中的原子性和回滚能力。 第十章:案例研究:基于RISC-V的传感器节点设计 本章将提供一个完整的端到端设计案例:一个低功耗、高可靠性的无线传感器节点。通过该案例,我们将整合前述所有知识点,包括硬件选型、RISC-V寄存器级驱动编写、RTOS任务分配以及最终的功耗性能评估报告。 本书特点: 聚焦前沿: 完全围绕RISC-V这一新兴架构展开,内容具有极强的时代前瞻性。 工程导向: 强调从RTL级设计到软件栈集成的全流程实践,注重解决实际工程问题。 深度剖析: 对CPU流水线、总线仲裁、内存保护等底层机制进行深入的原理推导和结构分析,而非仅仅停留在API调用层面。 工具链驱动: 提供了针对开源工具链的详细配置和使用指南,便于读者快速搭建实验环境。

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读后感

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这本书的标题“原理和应用”让我看到了它不仅仅是一本枯燥的说明书,更可能是一本能够指导我实践的工具书。我对 M16C/62P 这个微控制器家族一直有关注,觉得它在某些领域有着不可替代的作用。我希望这本书能够详细解释 M16C/62P 的内部时钟系统,包括如何配置主时钟、子时钟以及分频器,以满足不同应用场景对时序的要求。我希望能理解 M16C/62P 的指令流水线(如果存在)是如何工作的,以及如何通过编写优化过的代码来提高指令的执行效率。对于中断系统,我希望书中能够深入讲解中断的触发机制、中断优先级和嵌套的处理方式,以及如何编写高效、低延迟的中断服务程序。在片内外设方面,我希望书中能够全面覆盖 GPIO 的配置与复用、ADC 的精度与采样模式、定时器的各种工作模式(如 PWM、计数器)以及 UART、SPI、I2C 等串行通信接口的详细工作原理和通信协议。如果书中能提供一些关于 M16C/62P 在嵌入式实时操作系统(RTOS)环境下的应用示例,或者如何进行多任务调度,那将对我非常有启发。

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这本图书的标题吸引了我,因为我一直对嵌入式系统开发情有独钟,而 M16C/62P 作为一个在某些领域被广泛应用的微控制器,无疑是一个很好的学习对象。我希望这本书能够提供一个清晰的 M16C/62P 体系结构概览,让我能够快速地掌握其核心组成部分,例如 CPU、内存、总线以及各种外设模块。我尤其希望书中能够深入讲解 M16C/62P 的工作模式,以及如何在不同的工作模式下进行有效的程序设计。我期待看到书中关于 M16C/62P 的中断系统进行详细的介绍,包括中断的触发条件、中断向量的查找过程以及中断服务程序的编写要求。对于片内外设,我希望书中能够涵盖 GPIO 的配置、ADC 的采样方式、定时器的运行模式以及 PWM 的生成原理等。如果书中能够提供一些关于 M16C/62P 在实际应用中的电路设计建议,例如电源管理、信号滤波以及接口匹配等,那将更加实用。我希望这本书能够帮助我建立起对 M16C/62P 的系统性认识,并能够自信地进行相关的嵌入式项目开发。

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这本书给人的第一印象是专业、严谨,这与我期望从一本技术类书籍中获得的特质相符。我选择这本书,是因为 M16C/62P 在某些工业领域有着广泛的应用,我希望能够深入理解其核心技术。我期望书中能够详细介绍 M16C/62P 的 CPU 架构,包括其指令集、寄存器组织、流水线技术(如果存在)以及中断处理机制。我希望能理解 M16C/62P 是如何执行指令、管理内存以及响应外部事件的。对于片内外设,我希望书中能够提供清晰的讲解,例如 GPIO 的输入输出配置、ADC 的采样精度和速率、定时器的模式选择和 PWM 波形的生成,以及 UART、SPI、I2C 等通信接口的详细工作原理和使用方法。我尤其看重书中关于 M16C/62P 在实际应用中的注意事项和常见问题分析,例如如何进行电源设计、信号完整性处理以及 EMC 兼容性设计。如果书中能够包含一些实际的项目开发流程和调试技巧,例如如何使用仿真器进行代码调试、如何分析硬件故障,那将极大地提升我的实践能力。

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这本书的封面风格比较朴实,没有太多花哨的设计,这反而让我觉得它更加专注于内容本身。我最近正在做一个与 M16C/62P 相关的项目,急需一本能够指导我深入理解其工作原理的参考书。我希望这本书能够详细介绍 M16C/62P 的指令集,特别是那些常用的指令,并解释它们在汇编语言层面的具体含义和作用。我希望能够理解 CPU 是如何解释和执行这些指令的,以及如何通过巧妙的指令组合来实现复杂的逻辑功能。同时,我对 M16C/62P 的存储器管理也充满了兴趣,希望书中能详细讲解其内存映射、地址空间划分以及如何进行高效的内存访问。我期待看到书中关于中断控制器工作原理的深入阐述,包括中断向量表、中断优先级管理以及中断服务程序的编写和优化。此外,我希望书中能对 M16C/62P 的各种片内外设进行全面的介绍,例如 ADC 的转换精度和采样速率,定时器的计数模式和溢出处理,以及 UART 的波特率设置和数据帧格式。如果书中能够提供一些关于 M16C/62P 在实际应用中遇到的典型问题和解决方案,那将对我非常有帮助。总的来说,我希望这本书能够帮助我透彻理解 M16C/62P 的底层机制,从而能够更加得心应手地进行开发。

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这本书的装帧风格比较低调,但内容却透着一股“硬核”的气息,这正是我所寻找的。我最近在工作中经常会接触到 M16C/62P 系列的单片机,但对其内部细节的理解还不够深入,所以希望能通过这本书来系统地学习。我希望书中能够详细介绍 M16C/62P 的指令集架构,包括指令的格式、寻址方式以及各种常用指令的执行过程。我希望能理解 CPU 是如何通过这些指令来操控硬件资源的。同时,我对 M16C/62P 的内存组织和访问机制也很感兴趣,希望书中能清晰地讲解其地址空间、寄存器以及如何进行高效的内存读写。我尤其关注书中关于中断系统的阐述,希望能够掌握如何设计和实现高效的中断服务程序,以及如何处理多中断源的优先级问题。此外,对于 M16C/62P 的各种外设模块,比如定时器、UART、ADC 等,我都希望能有深入的了解,包括它们的配置方法、工作原理以及在实际应用中的注意事项。如果书中能提供一些关于 M16C/62P 典型应用场景的案例分析,那将非常有价值。总而言之,我希望这本书能够帮助我全面地掌握 M16C/62P 的技术细节,从而更好地解决实际开发中的问题。

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我喜欢这本书封面简洁而专业的风格,这让我感觉到它是一本内容扎实、信息量大的参考书。我对 M16C/62P 微控制器一直抱有浓厚的兴趣,希望能通过这本书深入了解它的原理和应用。我期望书中能够详细解析 M16C/62P 的指令集,包括各种寻址模式、指令格式以及指令执行的时序。理解指令集是编写高效汇编代码的基础,也是深入理解微控制器工作方式的关键。同时,我对 M16C/62P 的内部存储器组织、内存映射以及寄存器配置也充满了好奇,希望书中能对此有详尽的阐述。我特别希望书中能够深入讲解 M16C/62P 的中断控制器,包括中断源的识别、中断优先级和嵌套处理,以及如何编写可靠的中断服务程序。此外,我希望书中能够对 M16C/62P 的各种外设模块进行详细的介绍,例如 ADC 的分辨率和转换速度、定时器的模式选择和 PWM 输出的控制,以及 UART 的波特率设置和数据传输格式。如果书中能提供一些关于 M16C/62P 在实时操作系统(RTOS)环境下的应用示例,或者如何进行多任务调度,那将对我非常有启发。

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我拿到这本书的第一感觉是它很有“分量”,无论是纸张的质感还是内容的厚度,都预示着这是一本能够深入研究的资料。我对 M16C/62P 这个系列的微控制器有所耳闻,知道它在某些领域有着广泛的应用,所以对这本书的期望值非常高。我希望它能够从最基础的硬件结构开始,一步步引导读者理解 M16C/62P 的内部构造,包括 CPU 的工作流程、内存的访问机制、时钟系统的配置等等。我尤其看重书中关于中断系统的讲解,因为中断是实现高效实时控制的关键,我希望能够深入理解不同类型中断的优先级、响应机制以及如何进行有效的编写和调试。此外,对于片内外设的深入剖析也是我关注的重点,例如 PWM 波形的生成原理及其在电机控制、LED 调光等方面的应用;I2C 和 SPI 等通信协议的详细介绍,以及如何利用它们连接外部传感器和驱动器。我希望书中能够提供清晰的电路图示例,并结合实际的硬件连接,讲解如何正确地配置和使用这些外设。这本书如果能包含一些实际的开发流程和调试技巧,例如如何使用仿真器进行代码调试、如何定位和解决常见的硬件和软件问题,那将极大地提升我的实践能力。总而言之,我期待这本书能够成为我深入学习 M16C/62P 的一本宝典,让我能够从理论到实践,全面掌握这个微控制器的使用。

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这本书的封面设计透露出一种技术书籍特有的沉稳和专业,这让我对它充满了期待。我之所以选择 M16C/62P 的相关书籍,是因为我对嵌入式系统设计有着强烈的学习欲望,而 M16C/62P 作为一个在某些特定应用领域有一定市场份额的微控制器,是一个值得深入研究的对象。我期望这本书能够从最底层开始,详细地剖析 M16C/62P 的指令集体系结构,包括各种指令的格式、寻址方式以及执行的时序。理解指令集是掌握微控制器编程的基础。同时,我对 M16C/62P 的存储器组织、内存映射以及寄存器的配置方式也充满了好奇,希望书中能对此有详尽的讲解。我特别希望书中能够深入阐述 M16C/62P 的中断系统,包括中断向量表的设计、中断优先级的管理以及如何编写高效、可靠的中断服务程序。此外,对于 M16C/62P 的各种片内外设,例如定时器、ADC、UART 等,我都希望能有深入的理解,包括它们的配置方法、工作原理以及在实际应用中的调优技巧。如果书中能提供一些关于 M16C/62P 在功耗优化方面的策略,例如低功耗模式的应用,那将对我非常有价值。

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看到这本书的标题,我立刻想到了许多年前接触单片机的时光,那时的学习经历让我对底层硬件产生了浓厚的兴趣。M16C/62P 作为一个相对成熟的微控制器,我相信它在很多工业应用中都有着举足轻重的地位。我期望这本书能够从最基础的硬件平台入手,细致地介绍 M16C/62P 的核心架构,包括其精简指令集(RISC)的特点(如果适用)或是其他架构优势,以及 CPU 的流水线工作方式。我特别希望能看到书中对 M16C/62P 的总线结构、地址解码以及数据传输方式的详细讲解。理解了这些底层机制,才能更好地理解程序的运行。对于中断系统,我希望书中能够深入剖析其中断向量表的组织、中断优先级管理以及如何编写高效、低延迟的中断服务程序。在片内外设方面,我希望书中能够全面覆盖 GPIO 的配置与复用、ADC 的精度与采样模式、定时器的各种工作模式(如 PWM、计数器)以及 UART、SPI、I2C 等串行通信接口的详细工作原理和通信协议。如果书中能提供一些关于 M16C/62P 在功耗管理方面的技术细节,例如低功耗模式的实现与应用,那将是锦上添花。

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这本书的封面设计给我一种稳重扎实的感觉,那种深邃的蓝色背景,搭配上略显复古的字体,瞬间就让我联想到那些埋头苦读的工程师们。我一直对嵌入式开发领域充满了好奇,尤其是像 M16C/62P 这样在工业界有一定影响力的微控制器,总觉得掌握了它,就仿佛打开了一扇通往现实世界“大脑”的大门。我期待这本书能够深入浅出地剖析 M16C/62P 的核心架构,比如它的指令集、寄存器组织、中断系统等等,这些都是理解一个单片机工作原理的基础。我还特别希望能看到书中对于不同外设接口的详细讲解,例如 GPIO 的配置、ADC 的采样原理、定时器的模式选择、UART 的通信协议等等。要知道,这些外设的灵活运用,才是单片机真正发挥作用的关键。我想要了解的不仅仅是“怎么用”,更重要的是“为什么这么用”,以及在实际应用中,如何根据具体需求来优化这些外设的设置,从而达到最佳的性能和效率。这本书的标题“原理和应用”给了我很大的信心,我希望它不仅仅是理论的堆砌,更能结合大量的实际案例,展示 M16C/62P 在各种场景下的应用,比如工业自动化控制、仪器仪表设计、智能家居设备等等。如果书中能够提供一些从零开始的项目实例,并且清晰地讲解每一步的思路和代码实现,那对我这样的初学者来说,将是无价的财富。我希望这本书能够帮助我建立起扎实的单片机编程基础,让我能够自信地去设计和实现自己的嵌入式项目。

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