單片機開發技術與實訓

單片機開發技術與實訓 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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價格:25.00
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isbn號碼:9787121027802
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  • 單片機
  • 嵌入式係統
  • 開發技術
  • 實訓
  • C語言
  • 硬件設計
  • 電子工程
  • 實踐教學
  • STC
  • 51單片機
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具體描述

深入探索現代計算的基石:嵌入式係統設計與實踐 本書旨在為讀者提供一個全麵、深入、且極具實踐指導意義的嵌入式係統設計與開發指南。 在信息技術飛速發展的今天,嵌入式係統已經滲透到我們生活的方方麵麵,從智能傢居設備到復雜的工業控製係統,無處不在。本書聚焦於現代嵌入式係統開發的核心技術棧,旨在培養讀者從理論理解到工程實踐的完整能力。 第一部分:嵌入式係統基礎與微處理器架構 本部分將奠定堅實的理論基礎,解析嵌入式係統賴以生存的硬件和軟件核心概念。 第一章:嵌入式係統的概念、分類與發展趨勢 本章首先界定嵌入式係統的本質,區分它們與通用計算係統的關鍵差異,如實時性、資源約束和特定任務導嚮性。我們將詳細探討嵌入式係統的典型應用領域(如消費電子、汽車電子、醫療設備、物聯網等),並分析當前驅動行業發展的關鍵技術趨勢,例如低功耗設計、邊緣計算以及麵嚮人工智能的嵌入式處理。讀者將理解為什麼理解係統級思維對嵌入式工程師至關重要。 第二章:核心處理器架構剖析 深入講解嵌入式係統中最常見的處理器架構。重點放在 CISC(復雜指令集計算機) 與 RISC(精簡指令集計算機) 的設計哲學對比。隨後,我們將詳細剖析 ARM Cortex-M 係列 架構——目前嵌入式領域最主流的架構之一。內容涵蓋: 指令集結構(ISA):指令格式、尋址模式及流水綫基礎。 寄存器組:通用寄存器、程序計數器(PC)、狀態寄存器(PSR)的功能和操作。 存儲器映射:講解內存保護單元(MPU)或內存管理單元(MMU)的基本作用,以及如何將外設、RAM 和 Flash 有效地映射到地址空間中。 特權級彆與異常處理:理解係統如何管理不同級彆的代碼執行(如綫程模式與特權模式),以及中斷嚮量錶和中斷服務程序(ISR)的執行流程。 第三章:存儲器係統與啓動流程 本章聚焦於嵌入式係統中至關重要的存儲介質和係統初始化過程。 存儲器技術:詳細介紹易失性存儲器(SRAM, SDRAM)和非易失性存儲器(NOR Flash, NAND Flash, eMMC, SPI Flash)的工作原理、讀寫時序和適用場景。 係統啓動鏈(Boot Sequence):從上電復位(POR)開始,係統如何加載引導加載程序(Bootloader),並最終跳轉到操作係統或裸機應用程序的完整流程。我們將分析不同微控製器(MCU)的啓動配置熔絲(Fuses)設置對啓動過程的影響。 代碼存儲與執行:講解代碼段(.text)、數據段(.data, .bss)在 Flash 和 RAM 中的布局,以及編譯器和鏈接器腳本(Linker Script)在地址分配中的核心作用。 第二部分:底層軟件開發與硬件交互 本部分側重於實現嵌入式軟件與物理世界交互所需的核心技術和編程技巧。 第四章:C 語言在嵌入式環境下的高級應用 C 語言仍然是嵌入式開發的主流語言。本章超越基礎語法,深入探討 C 語言在資源受限環境下的高效用法: 指針與內存操作的精確控製:位操作(Bitwise Operations)在寄存器控製中的應用。 數據類型與對齊:理解不同架構下的數據對齊要求(Alignment)及其對性能的影響。 結構體(Struct)的內存布局優化:使用 `__attribute__((packed))` 等編譯器擴展來控製結構體大小。 易齣錯的陷阱:棧溢齣(Stack Overflow)、堆內存管理(Heap Management)的風險分析。 第五章:中斷、定時器與實時控製 實時性是嵌入式係統的生命綫。本章詳細講解如何精確控製時間。 中斷機製深度解析:中斷延遲的來源、中斷優先級配置、競態條件(Race Condition)的識彆與避免。 通用定時器(General Purpose Timers):講解定時器的工作模式,如計數、輸入捕獲(Input Capture)和輸齣比較(Output Compare),並結閤實際案例計算不同頻率的 PWM 信號生成。 看門狗定時器(WDT):設計健壯的係統,確保在程序跑飛時能夠可靠復位。 第六章:設備驅動開發基礎:GPIO 與 ADC/DAC 學習如何直接操作硬件寄存器來驅動基本外設,這是嵌入式工程師必備的技能。 通用輸入輸齣(GPIO):配置輸入、輸齣、推挽/開漏模式、上下拉電阻的軟件控製。 模數轉換器(ADC):講解采樣定理、轉換精度、參考電壓的選擇。分析單次轉換、連續轉換和DMA(直接內存訪問)輔助下的高速采集模式。 數模轉換器(DAC):生成模擬信號的基礎,並探討其在波形生成中的應用。 第三部分:通信協議與數據交換 現代嵌入式係統很少是孤立的。本部分著重於係統間的通信技術。 第七章:片上串行通信協議 深入剖析嵌入式領域最常用的片內通信接口: UART/USART:波特率計算、奇偶校驗的實現,以及 RS-232/RS-485 接口的電氣特性區彆。 SPI(串行外設接口):主從模式的選擇、時鍾極性(CPOL)與相位(CPHA)的四種模式組閤,以及如何高效讀寫外部 Flash 或傳感器。 I²C(Inter-Integrated Circuit):總綫仲裁機製、地址尋址(7位與10位)、讀寫流程的時序要求。 第八章:總綫技術與數據高速公路 本章關注更高帶寬、更復雜的係統級數據傳輸機製: DMA(直接內存訪問):DMA 控製器的結構、通道配置、傳輸模式(循環、單次),以及如何用 DMA 解放 CPU 資源,實現高效的數據搬運。 CAN(控製器局域網絡):重點分析 CAN 協議在汽車電子和工業控製中的應用,包括幀結構(標準幀與擴展幀)、仲裁機製和錯誤檢測機製。 USB 設備模式基礎:介紹 USB 的枚舉過程、端點(Endpoints)的概念以及主機與設備之間的數據包傳輸機製。 第四部分:軟件工程與係統集成 本部分將視角從單個模塊提升到整個係統的軟件架構和調試維護層麵。 第九章:固件的編譯、鏈接與調試 理解整個軟件構建流程是確保固件質量的關鍵。 交叉編譯環境的搭建:介紹 GCC/Clang 工具鏈在嵌入式開發中的配置。 鏈接器腳本(Linker Script)詳解:如何手動定義內存分區、代碼段重定位以及處理初始化數據的加載。 調試技術:JTAG/SWD 接口的工作原理,使用硬件調試器進行斷點設置、寄存器查看和內存跟蹤的高級技巧。 第十章:嵌入式實時操作係統(RTOS)導論 對於復雜的嵌入式應用,RTOS 是管理並發任務的必要工具。 RTOS 核心概念:任務(Task)管理、上下文切換(Context Switching)、時間片輪轉調度。 同步與互斥機製:信號量(Semaphore)、互斥鎖(Mutex)、消息隊列(Message Queue)的使用場景與潛在死鎖(Deadlock)的預防。 FreeRTOS/RT-Thread 選型與實踐:通過實例展示任務創建、優先級繼承和資源保護的實際編碼方法。 本書以 “理論指導實踐,實踐反哺理論” 為核心編寫理念,力求讓讀者在掌握底層硬件交互的同時,構建起麵嚮工程化、可維護的軟件架構能力,為未來從事任何嵌入式領域的工作打下堅實的基礎。

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讀後感

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用戶評價

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這本書的名字叫《單片機開發技術與實訓》,我一直對嵌入式開發領域充滿好奇,尤其是那些小巧但功能強大的單片機。在朋友的推薦下,我入手瞭這本《單片機開發技術與實訓》。拿到書的那一刻,就被它厚實的紙張和精美的封麵設計所吸引,感覺是一本很有分量的技術書籍。我迫不及待地翻開第一頁,首先映入眼簾的是作者對單片機技術發展曆史的簡要迴顧,以及它在現代社會中無處不在的應用場景,比如智能傢居、汽車電子、工業自動化等等。作者用非常通俗易懂的語言,將那些看似復雜的概念一一剖析,讓我這個初學者也能快速理解單片機的基本原理和工作流程。書中的圖文並茂,不僅有詳細的電路圖和原理圖,還有大量的代碼示例,這些都為我後續的學習打下瞭堅實的基礎。我特彆喜歡作者在介紹每一個知識點時,都會引用實際的應用案例,這讓我能夠更直觀地感受到單片機技術的魅力,也更加激發瞭我深入學習的動力。這本書的編排邏輯非常清晰,從基礎概念到高級應用,循序漸進,讓人感覺學習過程非常順暢,不會因為內容的跳躍而感到睏惑。

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在選擇單片機開發書籍時,我尤其看重其內容的實用性和前瞻性。《單片機開發技術與實訓》這本書在這兩方麵都做得非常齣色。它涵蓋瞭當前主流的單片機架構,並重點介紹瞭其在實際開發中的應用。書中對各種外設接口的講解非常透徹,例如I2C和SPI通信協議,作者不僅給齣瞭詳細的協議時序圖,還提供瞭使用這些協議與各種外圍芯片(如EEPROM、傳感器、顯示屏)進行通信的實例代碼。我曾經嘗試過書中關於SD卡存儲的實訓項目,通過單片機讀寫SD卡,實現數據的持久化存儲。這讓我能夠理解如何將單片機作為數據記錄儀的核心,用於各種數據的長期保存。書中還對常用的嵌入式操作係統(RTOS)進行瞭介紹,並給齣瞭簡單的使用示例。這對於開發更復雜的嵌入式係統非常有幫助,可以幫助我更好地管理任務、實現並發處理。作者在書中還分享瞭一些關於性能優化的技巧,例如如何減少代碼量、提高運行速度等,這些對於嵌入式開發人員來說是寶貴的經驗。

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我一直對物聯網(IoT)技術非常感興趣,而單片機作為物聯網設備的核心,其重要性不言而喻。《單片機開發技術與實訓》這本書為我打開瞭通往物聯網世界的大門。書中不僅講解瞭單片機的基礎知識,更深入地探討瞭如何將單片機應用於物聯網場景。例如,書中有一個章節專門講解瞭如何利用單片機連接Wi-Fi模塊,實現數據的無綫傳輸。作者詳細介紹瞭Wi-Fi模塊的AT指令集,以及如何通過單片機發送指令來配置Wi-Fi連接、發送和接收數據。我還嘗試瞭書中關於MQTT協議的實訓項目,通過單片機實現與MQTT服務器的通信,將傳感器數據發布到服務器,並訂閱其他設備發布的數據。這讓我直觀地感受到瞭MQTT協議在物聯網通信中的高效和簡潔。書中還涉及瞭一些關於低功耗設計的技術,這對於電池供電的物聯網設備來說至關重要。通過學習這本書,我不僅掌握瞭單片機的基本開發技能,更重要的是,我理解瞭如何將單片機與網絡通信技術相結閤,構建齣功能強大的物聯網應用。

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我在學習單片機的時候,一直覺得理論知識和實踐操作之間存在一定的鴻溝,很難找到一本能夠很好地連接這兩者的書籍。《單片機開發技術與實訓》這本書恰恰彌補瞭我的這一睏擾。它不僅詳細講解瞭單片機的各種指令和工作原理,更重要的是,它提供瞭大量可以親手實踐的案例。每一個案例都從硬件電路設計、元器件選型,到軟件代碼編寫、調試過程,都進行瞭詳盡的描述。我印象最深刻的是書中關於ADC(模數轉換器)應用的章節,作者不僅講解瞭ADC的工作原理和相關的寄存器配置,還提供瞭一個用ADC采集模擬信號並將其顯示在LCD屏幕上的實訓項目。在完成這個項目後,我能夠理解如何將現實世界中的模擬信息轉化為單片機可以處理的數字信息,這讓我對單片機在各種傳感器數據采集中的作用有瞭更深的認識。書中還深入淺齣地講解瞭C語言在單片機開發中的應用,包括指針、結構體、宏定義等,這些都是編寫高效、可維護代碼的關鍵。作者還強調瞭程序結構和模塊化的重要性,引導讀者養成良好的編程習慣。

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我是一名在校的電子信息工程專業的學生,一直對單片機編程和硬件開發有著濃厚的興趣。通過同學的介紹,我瞭解到《單片機開發技術與實訓》這本書,它被廣泛認為是學習單片機入門的優秀教材。當我拿到這本書時,我被其詳實的內容和嚴謹的結構所摺服。書中的章節安排非常閤理,從最基礎的單片機架構、指令集,到常用的外圍接口,如GPIO、定時器、中斷、ADC、DAC等,都進行瞭深入的講解。我尤其欣賞作者對於各個知識點背後原理的細緻闡述,例如在講解定時器的工作原理時,作者不僅給齣瞭詳細的寄存器配置方法,還深入分析瞭其在 PWM 輸齣、脈衝測量等方麵的應用。書中提供的實訓項目也讓我受益匪淺,每一個項目都緊密結閤瞭課堂上學到的理論知識,並且提供瞭完整的硬件電路圖和源代碼,讓我能夠親自動手實踐,加深對理論知識的理解。在完成第一個實訓項目——LED閃爍控製時,我能夠通過修改代碼來改變閃爍的頻率和模式,這種成就感是無與倫比的。此外,書中還涉及瞭一些更高級的單片機應用,比如與傳感器通信、LCD顯示、通信協議(如UART、SPI、I2C)的應用等,這些都為我未來的畢業設計和職業發展打下瞭堅實的基礎。

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在接觸《單片機開發技術與實訓》之前,我對單片機開發可以說是“零基礎”。這本書的優點在於,它非常循序漸進,從最基本的二進製、補碼、運算器等概念開始講解,為我打下瞭堅實的理論基礎。隨後,它便引導我進入單片機的世界,詳細介紹瞭各種指令的格式、尋址方式以及執行過程。我尤其欣賞書中關於“定時器中斷”的應用,作者不僅解釋瞭中斷的作用,還通過一個實戰案例,演示瞭如何利用定時器中斷來精確控製LED的閃爍頻率,以及如何處理多個中斷源的優先級問題。這讓我深刻理解瞭中斷在提高係統效率和響應速度方麵的重要性。書中還提供瞭關於ADC(模數轉換)功能的詳細介紹,以及如何利用ADC來讀取模擬傳感器的數據,例如光敏電阻、溫度傳感器等。我還嘗試瞭書中關於“串口通信”的實訓項目,通過單片機與電腦之間進行數據交換,這讓我體會到瞭單片機作為通信節點的作用。

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我一直在尋找一本能夠讓我從理論到實踐都得到充分鍛煉的單片機開發書籍。《單片機開發技術與實訓》這本書以其豐富的實訓項目和詳實的講解,徹底滿足瞭我的需求。書中涵蓋瞭從入門到進階的各種單片機應用,例如基於單片機的智能傢居控製係統、自動售貨機控製係統等。我特彆喜歡書中關於“LCD液晶顯示屏”的驅動和應用章節,作者不僅詳細介紹瞭LCD的接口原理和時序,還提供瞭多種顯示模式的實現方法,例如顯示字符串、數字、漢字以及簡單的圖形。我還嘗試瞭書中關於“EEPROM(電可擦除可編程隻讀存儲器)”的實訓項目,學習如何利用EEPROM來存儲和讀取數據,這對於需要保存配置信息或測量數據的應用來說非常實用。作者在書中還強調瞭代碼的復用性和模塊化設計,引導讀者寫齣更易於維護和擴展的代碼。總而言之,這本書不僅教授瞭單片機開發的技術,更傳遞瞭一種嚴謹、務實的開發理念。

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我是一名對機器人技術充滿熱情的研究生,單片機是實現機器人控製的關鍵。在尋找學習資料的過程中,《單片機開發技術與實訓》這本書給我留下瞭深刻的印象。它不僅僅是一本技術手冊,更是一本實踐指南。書中對直流電機、步進電機和舵機等執行器的控製方法進行瞭詳細的講解,並提供瞭相應的驅動電路設計和控製代碼。我特彆注重書中關於電機PID(比例-積分-微分)控製的章節,作者不僅解釋瞭PID算法的原理,還給齣瞭如何通過單片機實現PID閉環控製的實例,以實現對電機速度和位置的精確控製。這對於我設計和開發機器人底盤至關重要。書中還涉及瞭編碼器、IMU(慣性測量單元)等傳感器在機器人中的應用,以及如何通過單片機讀取這些傳感器的數據,並將其用於機器人的導航和姿態控製。作者在書中對代碼的注釋也非常詳細,這使得我能夠清晰地理解每一行代碼的含義和作用。

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作為一名已經工作幾年的工程師,我一直在尋找能夠提升我嵌入式開發技能的參考資料。在朋友的推薦下,我偶然發現瞭《單片機開發技術與實訓》這本書,並被其內容深深吸引。這本書並非停留在理論層麵,而是著重於“實訓”,這正是我所需要的。它非常係統地講解瞭從基礎概念到實際項目開發的完整流程。作者在書中詳細介紹瞭不同型號單片機的特性,並提供瞭清晰的開發環境搭建指南,包括IDE的選擇、編譯器的配置等。在講解具體技術時,作者總是能夠結閤實際的開發場景,例如在討論中斷處理時,作者會詳細講解中斷優先級、中斷嚮量錶以及如何編寫高效的中斷服務程序,並舉例說明如何利用中斷實現對外部事件的實時響應。書中提供的實訓項目涵蓋瞭許多常見的應用,例如交通燈控製、數據采集係統、簡單的機器人控製等。我特彆喜歡書中對“調試”這一環節的重視,作者分享瞭許多實用的調試技巧和方法,例如如何使用斷點、單步執行、觀察變量值來定位和解決問題。這些經驗對於縮短開發周期、提高代碼質量至關重要。讀完這本書,我感覺自己的單片機開發能力得到瞭顯著的提升,能夠更自信地應對實際項目中的各種挑戰。

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作為一名非計算機專業背景的愛好者,我一直想學習一些能夠讓我親手製作一些智能小玩意兒的技術。《單片機開發技術與實訓》這本書給我帶來瞭很大的啓發。它從最基礎的數電模電概念講起,讓我這個對電子學不甚瞭解的人也能慢慢入門。書中對基礎知識的講解非常到位,比如二極管、三極管、MOS管等元器件的工作原理,以及如何搭建簡單的電路。然後,它很自然地過渡到單片機的學習,並提供瞭非常生動的教學案例。我尤其喜歡書中關於“數碼管顯示”的實訓項目,作者不僅講解瞭數碼管的驅動原理,還提供瞭如何使用動態掃描技術來驅動多個數碼管的詳細代碼。當我成功地在數碼管上顯示齣數字時,那種喜悅感是無法言喻的。書中的實訓項目設計得非常巧妙,往往隻需要幾個簡單的元器件,就能實現一個有趣的功能。這讓我覺得單片機開發並不像我想象的那麼高深莫測,隻要有閤適的指導,每個人都能成為一個“創客”。

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