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:
作者:刘洪涛
出品人:
页数:194
译者:
出版时间:2007-1
价格:18.00元
装帧:
isbn号码:9787563916351
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

《中等职业学校电类专业基础课系列教材•单片机原理与应用》是中等职业学校电类专业的单片机原理与应用课教材。全书内容按照教学大纲,组织该专业领域的骨干教师,结合现在流行的技术,精心编写而成,共分8章:计算机基础知识、MCS-51单片机结构、指令系统、汇编程序设计、MCS-51系统内部资源、I/O接口电路、A/D和D/A转换电路以及单片机应用系统。除此之外,《中等职业学校电类专业基础课系列教材•单片机原理与应用》的内容还包括10个实验和Keil gVision2的使用介绍。

《嵌入式系统设计与实践》 图书简介 本专业教材深入剖析了现代嵌入式系统的核心概念、设计方法和应用实践。全书结构严谨,内容详实,旨在为读者构建一个从底层硬件交互到上层应用软件开发的完整知识体系。我们着重强调理论与实践的紧密结合,通过大量详尽的案例分析和项目实战,确保读者能够熟练掌握前沿的嵌入式技术。 第一部分:嵌入式系统基础理论与体系结构 本部分奠定了理解复杂嵌入式系统的理论基石。首先,我们详细阐述了嵌入式系统与通用计算机系统的本质区别,重点分析了实时性、资源约束和特定领域功能性这三大核心特征。 1.1 嵌入式系统概述与分类: 深入探讨了嵌入式系统的发展历程、典型应用领域(如物联网、工业控制、车载电子等),并根据处理器类型、实时性要求和网络连接能力对系统进行了系统性的分类介绍。特别对比了传统微处理器(MPU)与微控制器(MCU)在设计哲学和适用场景上的差异。 1.2 嵌入式处理器内核架构: 详细解析了主流嵌入式处理器内核的工作原理,包括冯·诺依曼与哈佛结构的区别、流水线技术的工作机制、指令集架构(如ARM Cortex-M/R/A系列)的特点与优势。内容涵盖了寄存器组、程序计数器、状态字寄存器等核心部件的功能与操作流程。 1.3 存储器系统与总线结构: 系统讲解了嵌入式系统中常见的存储器层次结构,包括SRAM、DRAM、Flash存储器(NOR/NAND/eMMC)的读写时序和特性。重点剖析了系统总线(地址总线、数据总线、控制总线)的仲裁机制、突发传输模式,以及存储器映射(Memory Mapping)的概念及其在系统初始化中的作用。 1.4 存储器管理单元(MMU)与缓存机制: 对于需要运行复杂操作系统的系统,MMU是至关重要的组成部分。本章深入讲解了虚拟地址到物理地址的转换过程,TLB(Translation Lookaside Buffer)的工作原理,以及页表管理机制。同时,详细阐述了CPU内部一级缓存(L1)与二级缓存(L2)的设计目标、缓存一致性协议(如MESI协议的简化模型)以及缺失处理流程。 第二部分:底层硬件接口与设备驱动开发 本部分聚焦于嵌入式系统如何与外部世界进行交互,这是实现系统功能的关键环节。 2.1 专用片上外设详解: 全面介绍现代嵌入式SoC中集成度高的核心模块。包括: 定时器/计数器(Timer/Counter): 阐述了基本定时、输入捕获、输出比较(PWM)的工作模式,以及如何通过配置预分频器和计数器来实现精确的时间控制。 模/数(ADC)与数/模(DAC)转换器: 探讨了不同转换技术(如逐次逼近式、Sigma-Delta)的优缺点,采样率、分辨率的确定,以及过采样与欠采样的影响。 中断控制器(NVIC/VIC): 详细解析了中断的优先级管理、嵌套机制、中断向量表的设计与跳转流程,以及如何通过中断服务程序(ISR)最小化中断延迟。 2.2 通用通信接口协议栈: 深入剖析了嵌入式系统中最常用的串行与并行通信协议: 异步串行通信(UART): 波特率的计算、奇偶校验、数据帧的构建与解析。 同步串行通信(SPI/I2C): 重点分析了主/从模式的选择、时钟极性与相位(CPOL/CPHA)的组合对数据传输的影响,以及I2C的地址仲裁和多主控机制。 高速接口(USB/Ethernet MAC): 提供了USB设备协议栈(如枚举过程、端点类型)和以太网MAC层帧结构及R/MII接口的基础概念。 2.3 设备驱动程序设计: 讲解了如何基于裸机环境或轻量级RTOS接口,编写健壮的设备驱动程序。内容涵盖寄存器级编程、中断驱动I/O、DMA(直接内存访问)的应用,以及如何设计高效且无死锁的驱动接口。 第三部分:实时操作系统(RTOS)与并发控制 本部分转向软件层面,重点解决嵌入式系统中的任务调度、资源共享和实时性保证问题。 3.1 RTOS核心概念与调度策略: 阐述了任务(Task)、线程与进程的区别,以及RTOS提供的上下文切换机制。详细比较了固定优先级抢占式、轮转法和混合调度算法的性能表现和适用场景。 3.2 任务间同步与通信: 深入讲解了实现并发安全的关键机制: 信号量与互斥锁(Mutex): 讨论了优先级反转问题及其解决方案(如PCP/IPP)。 消息队列与事件标志组: 分析了不同通信机制在数据传输速率和异步通知能力上的权衡。 事件驱动模型: 如何利用RTOS事件机制构建响应迅速的系统架构。 3.3 内存管理与系统资源分配: 探讨了RTOS中的堆栈管理、内存池(Memory Pool)的创建与回收,以及如何避免内存碎片化对实时性能的影响。 第四部分:嵌入式软件工程与应用实践 本部分关注于构建大型、可维护的嵌入式软件项目的方法论和前沿技术。 4.1 启动代码与系统初始化: 详细解析了从硬件复位到操作系统内核启动的完整流程。包括启动引导加载程序(Bootloader,如U-Boot的简化流程)的作用,中断向量表的重定位,以及硬件初始化顺序的优化。 4.2 嵌入式系统的调试与测试: 介绍高效的调试手段,包括使用JTAG/SWD接口的硬件调试器,远程串行调试技术,以及如何利用内存保护单元(MPU)进行运行时错误捕获。重点介绍单元测试和集成测试在嵌入式项目中的实践。 4.3 嵌入式Linux基础(可选深入): 为希望进入更复杂应用领域的读者,提供嵌入式Linux的初步指导。涵盖交叉编译工具链的搭建、内核的裁剪与配置、设备树(Device Tree)文件的解析,以及用户空间的应用开发基础。 项目驱动案例: 全书穿插了多个实际项目案例,例如:一个基于PID算法的电机速度控制系统,一个低功耗传感器数据采集模块,以及一个基于TCP/IP协议栈的简单网络调试助手。这些案例要求读者综合运用前三部分的知识,从硬件选型、驱动编写到任务调度策略的制定,完成一个完整的产品原型设计。 本书的编写风格注重逻辑的清晰和工程的可行性,避免了过于冗余的理论推导,旨在使读者能够快速将所学知识转化为实际的工程能力。

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读后感

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用户评价

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刚拿到这本《单片机原理与应用》,我怀着极大的热情翻阅,但读了几章后,内心却涌现出不少疑惑。我的期望是能够深入理解单片机内部的架构,例如它的CPU是如何工作的,指令集有哪些,以及如何通过寄存器来控制硬件。我希望能看到关于如何编写高效汇编代码的技巧,如何理解存储器映射,以及中断系统是如何工作的。比如,一个中断发生时,CPU是如何保存当前状态,跳转到中断服务程序,又如何恢复状态继续执行原程序。这些都是我理解单片机“原理”的核心内容。 但这本书给我的感觉,似乎更多地在讲解一些嵌入式系统开发中的通用技术,而对单片机本身的“原理”着墨不多。它花了不少篇幅介绍了一些高级操作系统的基本概念,比如任务调度、进程通信,以及内存管理等。这些固然是嵌入式开发的重要组成部分,但它们更像是对整个嵌入式生态系统的宏观描绘,而不是聚焦于单片机这个特定硬件平台。同样,关于一些通信协议,比如CAN总线、Ethernet的底层实现原理,书中的介绍也更多的是停留在协议的应用层面,如何使用相关的库函数来收发数据,而对协议本身的物理层、数据链路层是如何工作的,则鲜有提及。 此外,书中在介绍硬件接口时,也似乎更侧重于如何连接和使用,而不是深入探讨其内部工作原理。例如,在介绍ADC时,更多的是讲解如何配置转换模式、如何读取转换结果,而对于ADC的采样原理、量化过程、精度影响因素等,则几乎没有涉及。同样,在讲解定时器时,也更多的是关于如何设置定时时间和周期,而对定时器内部的时钟源、预分频器、计数器模式等细节,也只是点到为止。这让我感觉,这本书更像是一本“应用指南”,而非“原理剖析”。 我本来期望能看到更多关于单片机时序控制、总线操作、DMA传输原理等方面的深入讲解,这些对于理解单片机的高效运作至关重要。比如,在进行高速数据采集时,如何利用DMA来减轻CPU的负担,以及DMA的工作原理和配置细节。再比如,理解单片机内部的GPIO是如何工作的,如何进行电平转换,如何驱动外部电路,这些细节的缺失,让我觉得离真正掌握单片机核心技术还有一段距离。 总的来说,这本书更适合已经有一定嵌入式开发基础,想要快速掌握某个应用领域的读者,但对于那些像我一样,希望从最底层、最基础的原理开始,逐步构建对单片机深入理解的读者来说,可能需要寻找其他更侧重于原理讲解的教材。它所涵盖的内容,有些已经超出了单片机本身的范畴,更像是对整个嵌入式系统开发的广泛介绍。

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最近入手一本《单片机原理与应用》,满怀期待地打开,希望能学习到单片机内部的精妙之处。我一直对单片机的指令执行过程、中断响应机制、内存管理方式等底层细节非常感兴趣。比如,我想知道CPU是如何解析和执行每一条汇编指令的,它内部的时钟是如何工作的,又是如何与外部设备进行数据交换的。我也希望能理解各种外设接口,如UART、SPI、I2C,它们在硬件层面是如何实现的,以及如何通过软件来控制它们。 然而,这本书记载的内容,似乎并没有触及我最想了解的那些“原理”层面。它花了相当大的篇幅去介绍一些更高级别的概念,比如如何使用实时操作系统(RTOS)来管理多任务,包括任务的创建、调度、同步和通信。这对于构建复杂的嵌入式系统非常有帮助,但它更多的是在讲如何“使用”一个操作系统,而不是单片机本身是如何工作的。此外,书中还涉及到了不少关于嵌入式Linux系统开发的内容,比如交叉编译工具链的使用、设备驱动程序的编写以及用户空间的应用程序开发。这些内容虽然有趣,但已经远远超出了“单片机”的范畴,更像是对整个嵌入式Linux生态的介绍。 在对硬件接口的讲解方面,这本书也显得比较“高屋建瓴”。例如,在介绍ADC和DAC时,它更多地关注如何配置这些模块,如何设置采样率和分辨率,以及如何读取转换结果。但是,对于ADC的内部电路结构、采样保持电路的工作原理、量化误差的产生原因,以及DAC的转换原理、输出精度等,却鲜有深入的探讨。同样,在讲解定时器时,也只是介绍了如何设置定时时间和周期,以及如何利用定时器来产生PWM信号,但对定时器内部时钟源、计数器模式、溢出机制等底层细节,则是一带而过。 我原本希望在这本书中找到关于单片机架构、指令流水线、总线时序、时钟树以及功耗管理等方面的详细分析,这些是理解单片机性能和效率的关键。比如,不同工作模式下CPU的功耗差异,以及如何通过软件手段来优化功耗。又或者,如何理解单片机总线接口的工作时序,以及如何进行高效的数据传输。可惜的是,这些内容在这本书中并未得到充分的体现。 总而言之,这本书更像是一本涵盖广泛的嵌入式系统开发参考书,它提供了很多实用的项目案例和开发技巧,但对于想要深入理解单片机“原理”的读者来说,它可能并不能提供足够的核心知识。它所涉及的内容,有些已经超出了单片机本身的定义,更像是对整个嵌入式软件开发领域的概览。

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最近刚翻阅完这本《单片机原理与应用》,整体感觉它的“应用”章节确实 oldukça 充实,提供了不少实际操作的项目。其中,关于如何设计一个简单的运动检测报警系统,我印象比较深刻。书中详细讲解了如何选择合适的传感器,如何连接到单片机,如何编写代码来处理传感器信号,以及如何通过蜂鸣器或LED来发出警报。另一个吸引我的项目是关于如何利用单片机实现一个简易的电子时钟,包括时间显示、按键设置以及闰年闰月等细节的处理。这些项目都有清晰的图示和代码示例,对于初学者来说,具有很高的参考价值。 然而,在“原理”方面,这本书的讲解深度,却与我的预期有所偏差。我一直希望能够深入理解单片机内部的CPU工作原理,例如它的指令周期、流水线结构、以及不同指令的执行时间。我也希望能更清晰地了解存储器是如何组织的,包括RAM和ROM的区别,以及它们是如何被访问的。特别是对于中断系统,我希望能知道中断发生时,CPU是如何保存当前状态,跳转到中断服务程序,又如何恢复现场,以及中断优先级和中断向量表是如何工作的。 但这本书在这些核心原理的阐述上,显得有些过于简略。它更多的是介绍了一些通用的嵌入式系统开发概念,例如如何使用RTOS进行任务调度,以及如何进行进程间的通信。这些内容固然重要,但它们更像是对整个嵌入式软件架构的介绍,而不是聚焦于单片机本身的内部工作机制。在介绍硬件接口时,例如ADC和DAC,也更多的是关注如何配置和使用,而对其内部的模拟信号处理过程、量化原理、精度影响因素等,则没有深入的探讨。 此外,书中还有不少内容涉及到了更高级的通信协议,如CAN总线和以太网。虽然这些在某些嵌入式应用中非常重要,但对于想要打好单片机基础的读者来说,对这些协议的深入讲解,可能会冲淡对单片机核心原理的关注。我希望看到的是对单片机内部时钟系统、总线接口、功耗管理等关键部分的详细剖析,而这些内容在这本书中并未得到充分的体现。 总而言之,这本书更适合那些已经具备一定单片机基础,或者希望快速上手某些嵌入式应用项目的读者。它提供了丰富的实战案例,但在深入理解单片机“原理”方面,可能需要读者进行补充阅读,因为它所涵盖的内容,有些已经超出了单片机本身的范畴,更像是对整个嵌入式技术领域的一个广泛的介绍。

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最近刚入手一本号称“单片机原理与应用”的图书,还没来得及深入研究,先大致翻了翻,感觉这书的侧重点有些出乎意料。它并没有像我预期的那样,从最基础的单片机指令集、汇编语言、C语言编程,一步步深入到各种外设接口的详细讲解,比如ADC、DAC、定时器、中断系统等。这些我本以为是“原理”部分的核心内容,在这本书里却一带而过,甚至有些章节我感觉是在介绍一些与单片机硬件本身关联不大的概念,比如一些高级的通信协议,或者是一些嵌入式系统架构的宏观讨论。 当然,也不能说这本书完全没有价值。它在“应用”方面,倒是提供了一些非常有趣且具有实际操作性的项目案例。比如,有一个章节详细介绍如何用单片机实现一个简单的智能家居温湿度监测系统,从传感器选型、信号采集到数据处理、网络传输,都给出了清晰的步骤和代码示例。另一个项目是关于一个小型机器人循迹控制,这部分的设计思路和算法实现也相当详尽。但问题在于,这些应用案例的实现,感觉对底层单片机原理的依赖度并没有那么高,更像是对现有模块的整合和软件功能的实现。我一直在寻找那种能让我彻底理解单片机内部工作机制的书籍,比如它如何执行指令,如何响应中断,存储器是如何管理的等等,而这本书似乎更倾向于“拿来主义”,教会你如何用单片机完成某个功能,而不是让你深刻理解其“为什么”能完成。 我本来希望这本书能带我走进单片机的“芯”世界,了解CPU的架构,寄存器的作用,内存的组织方式,以及指令的执行流程。比如,当一个中断发生时,CPU是如何暂停当前任务,跳转到中断服务程序,又如何恢复现场的。又或者,在进行DMA传输时,CPU和外设是如何协调工作的。这些基础的、底层的原理,是构建深入理解单片机的基石。然而,这本书的篇幅似乎更多地花在了介绍一些更上层的概念,例如 RTOS 的基本概念和一些常见的操作系统函数调用,以及更高级的网络通信协议栈,比如 TCP/IP 的基本模型和一些应用层的协议。 这让我感到有些困惑,因为我购买这本书的初衷,正是希望能够夯实我的单片机基础。我希望能够理解不同型号单片机的指令集差异,学习如何编写高效的汇编代码,以及如何巧妙地利用定时器和中断来实现复杂的时序控制。例如,在某些对实时性要求极高的应用中,对中断响应时间的精确控制至关重要,这需要对中断优先级、嵌套以及中断向量表有非常深入的理解。而这本书在这方面的讲解,显得相对浅显,更多地提供了一些高层级的API接口,而忽略了其背后的实现机制。 我期待着从这本书中找到关于单片机内部时序、总线接口、时钟系统以及功耗管理等方面的详尽阐述,这些都是影响单片机性能和功耗的关键因素。例如,不同工作模式下的时钟频率如何调整,内部RAM和外部RAM的访问速度差异,以及如何通过软件手段优化功耗。然而,书中更多的是围绕着具体的应用场景,例如如何连接传感器、如何驱动显示屏、如何实现无线通信等。这些内容虽然实用,但对于想要深入理解单片机“原理”的读者来说,可能并不能满足其核心需求。书中的某些章节,甚至涉及到了更高层次的嵌入式系统设计,例如 FPGA 的基础概念和与单片机的配合,这已经超出了我最初对“单片机原理”的定义范围。

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最近入手这本《单片机原理与应用》,第一感觉是这本书的“应用”部分确实很丰富,有很多让人眼前一亮的例子。比如,关于如何利用单片机实现一个简单的物联网数据采集节点,它详细介绍了传感器接口、数据打包、网络通信协议(如MQTT)以及如何与云平台进行对接。另一个让我印象深刻的是关于嵌入式GUI的实现,书中提供了一个使用特定库在小型嵌入式屏幕上绘制各种图形和控件的教程,这对于想要开发带有用户界面的嵌入式产品的人来说,非常有借鉴意义。 然而,在“原理”方面,这本书的侧重点却显得有些偏移。我本期望能深入理解单片机内部的CPU结构、指令集、存储器管理以及各种中断和定时器的底层工作机制。例如,我想知道CPU是如何执行汇编指令的,指令的译码和执行过程是怎样的,以及如何理解各种类型的寻址方式。我也希望能更深入地了解中断系统的实现细节,比如中断向量表的作用,中断优先级如何设置,以及中断嵌套时的上下文切换过程。 但这本书在这方面的内容,似乎更倾向于介绍一些高层级的API接口和开发框架。例如,在介绍通信接口时,更多的是讲解如何使用预定义的库函数来实现数据收发,而不是深入探讨SPI、I2C、UART等通信协议的底层时序和握手过程。同样,在讲解定时器时,也只是介绍了如何设置定时时间和周期,以及如何利用定时器来产生PWM信号,但对定时器内部的时钟源、计数器模式、溢出机制等细节,则是一带而过。 此外,书中还有不少内容涉及到嵌入式Linux系统开发,例如交叉编译工具链的安装和使用,以及设备驱动程序的编写。这些内容虽然是嵌入式领域的重要组成部分,但它们已经远远超出了“单片机”本身的范畴,更像是对整个嵌入式软件开发领域的广泛介绍。我购买这本书的初衷,是为了学习单片机的核心原理,而不是开发嵌入式Linux应用。 总体而言,这本书更像是一本“嵌入式系统应用开发指南”,它提供了大量实用的项目和开发技巧,但对于想要深入理解单片机“原理”的读者,可能还需要参考其他更侧重于底层原理的书籍。它所包含的内容,有些已经超出了我最初对“单片机原理”的认知范围,更像是一个宏观的嵌入式技术概览。

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