单片微型计算机原理与应用(第2版)

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isbn号码:9787504528506
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  • 单片机
  • 微型计算机
  • 原理
  • 应用
  • 电子技术
  • 嵌入式系统
  • 数字电路
  • 汇编语言
  • 8051
  • 计算机基础
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具体描述

好的,这是一份针对一本名为《单片微型计算机原理与应用(第2版)》的书籍的简介,其内容严格围绕该书的已知主题展开,同时确保详细、自然,不含任何指示性或AI痕迹的语言。 --- 《嵌入式系统设计与实践:基于主流微控制器平台的深度解析》 书籍简介 本书全面深入地探讨了现代嵌入式系统设计的核心原理与实践应用,聚焦于如何利用当前市场上主流的微控制器(MCU)架构,高效、可靠地构建功能强大的嵌入式设备。不同于侧重于特定指令集架构的传统教材,本书采取一种系统化、应用驱动的视角,旨在为工程师和高级学生提供一套从底层硬件理解到上层软件实现的完整知识体系。 全书结构清晰,内容涵盖了嵌入式系统开发的各个关键环节,从微控制器的工作原理、开发环境的搭建,到复杂的系统集成与调试技巧。 第一部分:嵌入式系统的基石——微控制器架构与基础 本部分首先为读者奠定了坚实的理论基础。我们详细剖析了现代高性能微控制器(如基于ARM Cortex-M系列)的核心架构,包括其流水线设计、寄存器组、内存映射机制(如Flash、SRAM、外设寄存器之间的关系)。重点讲解了不同类型的存储器(EEPROM、NOR/NAND Flash)的工作特性及其在嵌入式系统中的选择标准。 深入探讨了微控制器中至关重要的时钟系统(Clock Tree)的配置与管理,包括如何设置晶振、PLL(锁相环)倍频,以及如何通过系统时钟的动态调整来实现低功耗管理和性能优化。同时,详细阐述了复位(Reset)流程和启动(Bootloader)序列,确保读者理解芯片上电后代码是如何被正确加载和执行的。 第二部分:核心外设的精细化控制 这是本书实践性的核心章节。我们摒弃了对通用I/O口简单读写的描述,转而关注如何精细地利用微控制器集成的各类专用硬件模块来提升系统效率和实时性。 中断系统与实时响应: 详细解析了嵌套向量中断控制器(NVIC)的工作原理,包括中断优先级设置、抢占与非抢占机制,以及如何编写高效、无副作用的中断服务程序(ISR)。通过实际案例,展示了如何利用中断来处理高速数据采集和事件驱动任务。 定时器/计数器(Timer/Counter): 探讨了基础定时器用于延时和周期性事件触发,并深入讲解了高级定时器(如PWM生成器)在电机控制、电源管理和信号调制中的应用。特别介绍了输入捕获模式在测量外部脉冲宽度和频率时的精确实现方法。 串行通信接口的深度应用: 区别于简单的UART配置,本章重点讲解了SPI、I2C等同步/异步总线协议的底层配置。对于SPI,深入分析了主/从模式切换、时钟极性(CPOL)和相位(CPHA)的组合对数据传输的影响;对于I2C,则细致讲解了多主控仲裁机制和总线时序的要求。此外,还涵盖了CAN(控制器局域网)在分布式控制系统中的应用。 模数转换(ADC)与数模转换(DAC): 介绍了高速ADC的采样定理、量化误差,以及多通道扫描模式的配置。重点讨论了如何通过DMA(直接存储器访问)将ADC采集的数据流无CPU干预地传输到内存,以实现高吞吐量的数据记录。 第三部分:软件架构与高级开发技术 本部分关注如何构建健壮、可维护的嵌入式软件系统。 直接寄存器操作与驱动开发: 强调理解硬件寄存器对于调试和优化至关重要。书中提供了大量直接操作寄存器的示例代码,并演示了如何基于这些底层操作封装出可移植的HAL(硬件抽象层)驱动。 内存管理与数据结构: 讨论了嵌入式环境中常见的内存分配挑战,如堆栈溢出、内存碎片化。介绍了在资源受限环境下优化数据结构(如位域、定长数组)的使用策略。 实时操作系统(RTOS)的集成与应用: 详细介绍了多任务调度的基本概念,包括任务的创建、同步(信号量、互斥锁、消息队列)和通信机制。通过一个复杂的工业控制案例,展示了如何使用RTOS来管理多个并发任务,确保系统的实时性和确定性。 系统级调试与故障排查: 提供了实用的调试技巧,包括使用JTAG/SWD接口进行断点调试、内存观察,以及如何利用逻辑分析仪和示波器来诊断硬件层面的时序问题和信号完整性问题。同时,讨论了固件升级(OTA/FOTA)的设计要点和安全性考量。 第四部分:电源管理与低功耗设计 在移动和物联网(IoT)设备日益普及的今天,低功耗设计是嵌入式系统的核心竞争力之一。本章系统地讲解了微控制器的各种功耗模式(运行、睡眠、深度睡眠),以及如何基于实际应用需求,智能地切换这些模式。内容包括电源域的划分、时钟门控技术,以及如何通过外部唤醒源的有效配置,实现极低功耗下的待机状态。 总结 本书的编写风格严谨而务实,结合了大量的电路图示、时序波形图和清晰的源代码示例。它不仅是学习微控制器原理的优秀教材,更是嵌入式系统工程师步入实际工程应用领域的必备参考手册。读者在完成本书的学习后,将具备独立设计、开发、调试和优化复杂嵌入式产品的能力。

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对于我这种已经有一定单片机基础,但希望在理论深度和实际应用广度上有所提升的工程师来说,《单片机微型计算机原理与应用(第2版)》绝对是一本不可多得的宝藏。我特别欣赏书中对不同微处理器架构的深入剖析,以及它们在性能、功耗和成本上的权衡分析。这让我能够更清晰地理解不同芯片的选择依据,以及在复杂项目中如何根据需求进行最优配置。书中对通信协议的讲解也十分到位,无论是UART、SPI还是I2C,都不仅仅是停留在接口的描述,而是深入到其工作原理、时序以及常见问题的排查方法。此外,书中关于嵌入式操作系统(RTOS)的章节,更是为我打开了新的视野。如何有效地管理任务、调度资源,以及在实时性要求极高的应用中进行开发,这本书都给出了非常详尽的指导和实用的技巧。我尝试着将书中关于RTOS的知识应用到我的一个项目中,明显感受到了代码的健壮性和系统的响应速度的提升,这让我对这本书的价值有了更深刻的认识。

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这本书的出版,无疑为广大的单片机爱好者和从业者提供了一本优质的学习资源。我是一名电子爱好者,平时喜欢自己动手做一些小项目,但总是在一些关键技术上遇到瓶颈。这本书的出现,就像一盏明灯,照亮了我前进的道路。《单片机微型计算机原理与应用(第2版)》在内容上非常全面,从最基础的二进制、十六进制的运算,到复杂的ADC、DAC接口的配置,再到嵌入式系统的调试和优化,几乎涵盖了单片机开发的各个方面。我特别欣赏书中对于不同类型存储器的解释,以及它们在程序存储和数据存储上的作用,让我不再对ROM、RAM、Flash等概念混淆不清。而且,书中还针对一些常见的开发板和开发工具的使用进行了介绍,这对于我这样的初学者来说,大大降低了入门的门槛,让我能够更快速地投入到实践中去。每当遇到技术难题时,我都会翻开这本书,往往能从中找到解决问题的关键点,让我的项目得以顺利完成。

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我是一名电子工程专业的学生,在课堂上接触了单片机相关的知识,但总觉得理论与实践脱节,很多概念理解起来不够透彻。直到我偶然间看到了《单片机微型计算机原理与应用(第2版)》,感觉像是找到了失散多年的“另一半”。这本书的语言风格非常学术化,但又不会过于晦涩难懂,它在保证严谨性的同时,也兼顾了学生的理解能力。书中对于每一个硬件模块的讲解,都辅以详细的原理图和时序图,让我能够清晰地看到信号的流动和逻辑的转换。我特别喜欢书中关于中断系统的论述,作者用非常形象的比喻解释了中断的产生、响应和返回过程,让我这个之前对中断感到头疼的学生,一下子就豁然开朗。而且,书中还提供了大量的计算题和设计题,这些题目都非常有代表性,能够帮助我巩固所学知识,并培养我的独立思考和解决问题的能力。每一次完成书中的题目,我都感觉自己离成为一名合格的嵌入式工程师又近了一步。

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作为一名多年从事工业自动化领域的嵌入式开发人员,《单片机微型计算机原理与应用(第2版)》依然给了我不少启发。这本书在基础概念的讲解上非常扎实,但更让我眼前一亮的是其对一些高级应用和工程实践的探讨。例如,书中关于功耗管理策略的详细分析,以及在低功耗设计中的一些巧妙实现,对于我经常需要为电池供电设备进行开发的项目非常有借鉴意义。此外,书中对嵌入式软件调试技巧的总结,也为我提供了一些新的思路。特别是关于逻辑分析仪和示波器的使用方法,以及如何利用这些工具快速定位硬件和软件的bug,让我受益匪浅。我尝试着按照书中介绍的方法对一个困扰了我很久的通信故障进行排查,竟然在很短的时间内就找到了问题所在,这让我不得不佩服这本书的实用性和指导性。虽然我已经积累了丰富的经验,但这本书仍然能够帮助我不断学习和进步,完善我的技术体系。

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这本书简直是为我量身定做的!作为一名对单片机充满好奇但又不知从何下手的初学者,我之前尝试过几本入门书籍,但总是感觉云里雾里,概念抽象,实践起来更是困难重重。直到我翻开《单片微型计算机原理与应用(第2版)》,才真正点燃了我学习的热情。作者的讲解方式极其通俗易懂,仿佛一位经验丰富的老师手把手地教你。从最基础的微型计算机组成原理,到各种指令集的详解,再到常用的外设接口设计,每一个章节都循序渐进,层层递进,让我能够轻松跟上思路。更让我惊喜的是,书中提供了大量的实例代码和实验电路图,并且这些例子都非常贴近实际应用,让我能够立刻动手实践,验证所学知识。每次成功点亮一个LED,或者实现一个简单的数据采集,都给我带来巨大的成就感,也更加坚定了我深入学习下去的决心。这本书不仅教会了我“是什么”,更教会了我“怎么做”,让我真正掌握了单片机的核心技术,为我未来在嵌入式开发领域的发展打下了坚实的基础。

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