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出版者:北京航空航天大学出版

作者:李学海

出品人:

页数:396

译者:

出版时间:2002-2-1

价格:29.50元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787810771566

丛书系列:

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探索微控制器世界的入门指南：MCU原理、开发与实践 这是一本旨在带领读者踏入微控制器（MCU）奇妙世界的实践性读物。本书并非聚焦于某一特定型号的芯片，而是着眼于微控制器作为一种嵌入式核心处理单元的通用原理、开发流程和实际应用。通过对MCU基础概念的深入浅出讲解，以及一系列贴近实际需求的案例分析，本书致力于为初学者构建起坚实的理论基础，并逐步培养其独立进行嵌入式系统设计与开发的能力。 本书的核心内容涵盖以下几个关键维度： 第一部分：微控制器基础理论 MCU概述与架构： 我们将从最根本的层面出发，介绍微控制器的定义、发展历程及其在现代电子产品中的重要地位。深入剖析通用MCU的典型架构，包括CPU核心（如ARM Cortex-M系列、RISC-V等）、存储器（Flash、RAM）、以及各类外围接口和模块。理解CPU如何执行指令、中断机制的工作原理、以及内存管理的基本概念，将是后续学习的基石。 数字逻辑与二进制： 嵌入式开发离不开对数字信号和二进制运算的理解。本部分将回顾必要的数字逻辑基础知识，包括逻辑门、布尔代数、组合逻辑和时序逻辑。重点讲解二进制、十六进制等数制在数据表示中的应用，以及位操作（Bitwise Operations）在MCU编程中的关键作用，例如寄存器配置、状态标志读取等。 基本电路知识与接口原理： 微控制器需要与外部世界进行交互，因此了解基本的模拟和数字电路原理至关重要。我们将介绍电阻、电容、二极管、三极管等基本元器件的功能，以及它们在信号调理、电源管理等方面的应用。同时，深入讲解几种常见的通信接口原理，如UART（串行通信）、SPI（串行外设接口）、I2C（集成电路互联总线）等，阐述它们的数据传输方式、协议特点以及在连接传感器、执行器和其他外部设备时的典型用法。 第二部分：嵌入式开发工具链与流程 开发环境搭建： 成功的嵌入式开发离不开一套完整的工具链。本书将指导读者如何搭建和配置主流的嵌入式开发环境。这通常包括集成开发环境（IDE，如VS Code配合特定插件、Eclipse等）、编译器（如GCC for ARM）、调试器（如GDB）以及相关的硬件驱动和库。我们将详细介绍各个工具的作用，并演示如何进行安装和基本配置。 C语言在嵌入式开发中的应用： C语言因其高效、灵活和对硬件的接近性，一直是嵌入式开发的首选语言。本书将重点讲解C语言在嵌入式领域的特定用法，包括指针的高级应用、内存的直接访问、结构体与联合体的设计、以及位域的使用。通过大量嵌入式场景下的C语言编程实例，帮助读者掌握如何编写高效、可靠的嵌入式C代码。 汇编语言初步： 尽管C语言是主体，但理解汇编语言对于深入理解MCU工作原理、优化关键代码段以及进行底层调试至关重要。本书将提供汇编语言的入门介绍，重点讲解汇编指令的格式、CPU的工作模式，以及如何使用汇编来完成一些C语言难以直接实现的底层操作。 固件（Firmware）开发流程： 从编写代码到生成可执行的固件，再到将其烧录到MCU中运行，这整个过程被称为固件开发流程。我们将详细拆解这一流程，包括代码编译、链接、生成目标文件、下载/烧录（JTAG, SWD等接口的应用）以及初步的程序调试。 调试技术与工具： 嵌入式程序的调试往往比桌面应用程序更具挑战性。本书将介绍多种调试技术，包括使用调试器进行断点设置、单步执行、变量监视、内存查看等。同时，还会探讨一些非接触式调试方法，如串口打印（printf调试）和逻辑分析仪的应用，帮助读者快速定位和解决程序中的bug。 第三部分：核心外设模块的驱动与应用 GPIO（通用输入输出）口： GPIO是MCU最基本也是最常用的接口。本书将详细讲解如何配置GPIO口作为输入或输出，如何控制LED的闪烁，如何读取按钮的状态，以及如何利用GPIO实现简单的外部设备控制。 定时器/计数器： 定时器是MCU实现延时、定时任务、波形生成（如PWM）等功能的核心模块。我们将深入分析不同类型定时器的原理，并演示如何使用它们来控制电机的转速，实现精确的计时功能，或者产生特定频率的信号。 中断系统： 中断是MCU实现高效并发处理的关键机制。本书将详细讲解中断的产生、响应、嵌套和优先级管理。通过实例展示如何利用中断来处理外部事件（如按键按下）、响应通信数据到达，从而提高系统的实时性和响应速度。 ADC（模数转换器）与DAC（数模转换器）： 随着对模拟信号处理需求的增加，ADC和DAC变得越来越重要。我们将讲解ADC的采样原理、分辨率、采样率等关键参数，并演示如何读取模拟传感器的值（如温度、光照）。同时，介绍DAC的应用，例如产生可调的模拟电压或音频信号。 通信接口实战： 基于第一部分讲解的通信接口原理，本部分将提供详细的驱动编写和应用实例。例如，使用UART与PC进行数据交互，通过SPI驱动外部显示屏或存储器，利用I2C读取传感器数据等。 嵌入式操作系统（RTOS）概述与基础： 对于复杂一点的嵌入式系统，使用实时操作系统（RTOS）可以极大地简化任务管理和资源调度。本书将对RTOS的基本概念（如任务、信号量、队列、互斥锁）进行介绍，并提供一个简单的RTOS应用案例，帮助读者理解RTOS在多任务环境下的优势。 第四部分：实践项目与进阶探讨 综合项目实例： 为了巩固所学知识，本书将设计几个由浅入深、贴近实际的综合项目。这些项目可能包括：智能家居中的温湿度监控系统、简易数据采集终端、基于MCU的DIY机器人控制器等。每个项目都将从需求分析、硬件选型、软件设计到最终实现进行详细讲解。 低功耗设计： 在许多嵌入式应用中，电源管理和低功耗设计是关键考量。我们将探讨MCU的各种低功耗模式，以及如何在软件和硬件层面优化功耗。 嵌入式系统安全基础： 随着互联设备的增多，嵌入式系统的安全性日益受到关注。本书将简要介绍嵌入式系统可能面临的安全风险，以及一些基本的安全防护措施。 硬件调试工具（如示波器、逻辑分析仪）： 除了软件调试，对硬件信号的观测和分析同样重要。我们将简要介绍示波器、逻辑分析仪等常用硬件调试工具的功能和使用方法。 本书旨在为有志于进入嵌入式开发领域的读者提供一条清晰的学习路径。通过理论与实践的紧密结合，读者不仅能够掌握MCU的通用原理和开发技能，更能培养解决实际问题的能力，为未来的嵌入式系统设计与开发打下坚实的基础。

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我注意到书中所使用的开发环境和工具链相对传统，它似乎侧重于讲解一个特定系列或平台的经典实现方式，对于当下流行的跨平台开发框架或者更现代的IDE集成环境的提及非常少。这使得这本书的“保质期”可能比那些紧跟最新软件潮流的书要长久得多，因为底层硬件的运行机制是相对恒定的。我尝试用书中给出的几个I2C通信的配置代码块，在我的实验板上进行验证，发现即便是针对非常老旧的芯片型号，这些寄存器地址和操作逻辑依然是完全适用的。这表明作者的知识点非常“硬核”，没有被软件迭代所稀释。我最欣赏的一点是，书中对硬件复位流程的描述，非常细致地说明了从上电到CPU开始执行用户代码的每一步时序，包括晶振的起振时间和看门狗的初始化状态。对于处理系统启动失败或程序崩溃等棘手问题时，这种底层信息是无价之宝。它不是教你如何快速启动项目，而是教你如何修复一个“死掉”的系统。

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说实话，这本书的内容排版是我不太喜欢的风格，大量使用宋体和等宽字体混排，看起来有些拥挤，尤其是那些流程图和电路原理图的部分，细节非常密集，稍微有点分散注意力。不过，深入阅读后，我发现这种看似传统的排版方式在技术细节的呈现上却非常到位。举个例子，在讲解模数转换（ADC）时，作者用了非常细致的图示来剖析采样保持电路的工作时序，那些时序波形图画得极清爽，标注的电压和时间参数也精确无误。我之前看过的几本教材，在这块的讲解总是含糊其辞，导致我总是在理论和实际输出之间产生认知偏差。这本书在这方面做到了令人信服的细致。而且，书中的代码示例部分，注释写得非常精炼，每一行关键代码前的注释都能直指其功能核心，没有丝毫多余的废话。这对于我们这些需要快速理解和修改现有例程的人来说，效率提升是巨大的。虽然视觉体验上略显古板，但其内容的深度和准确性，绝对值得花时间去适应这种排版。

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这本书的结构布局显得极其线性，缺乏一些现代教程中常见的趣味性模块或项目导向的引导。如果你期待的是那种“三小时做出一个炫酷的LED跑马灯”的轻松入门体验，这本书可能要让你失望了。它更像是一本严谨的大学教材，要求读者必须按部就班地从第一个电路基础知识开始积累。我个人认为，这反而成了它的一大优点，因为它强制你打下坚实的基础。比如，在讲解数模转换（DAC）时，它并没有直接给出一个现成的波形输出代码，而是先详细拆解了PWM信号如何通过低通滤波器模拟出类比电压的过程，再引申到DAC的实际应用。这种由基础原理层层递进到实际应用的叙事方式，虽然慢热，但一旦构建起来的知识体系就非常牢固，不容易产生学完就忘的情况。我感觉这本书更适合那些有一定电子学背景，并且希望系统性地、像盖楼一样把知识点一块块垒起来的工程师或者学生。

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这本书的封面设计充满了复古的工业风，那种深沉的蓝和金属质感的字体，让人一下就能联想到精密仪器和严谨的工程学。我拿到这本书时，首先注意到的是它的装帧非常扎实，拿在手里沉甸甸的，这很符合一本技术教程的调性——内容充实，经得起反复翻阅。我一直对微控制器领域抱有浓厚的兴趣，但市面上很多入门书籍往往过于理论化，或者案例陈旧。这本书的目录页倒是挺吸引我的，它似乎涵盖了从最基础的I/O操作到更复杂的定时器、中断服务的应用，甚至还提到了串行通信的实际配置。我比较期待的是它在项目实战部分的处理方式，希望它不是简单地罗列代码，而是能深入讲解设计思路和调试技巧。毕竟，对于我们这些想从理论走向实践的爱好者来说，一个清晰的“为什么这么做”比一堆“怎么做”的指令更有价值。这本书给我的第一印象是：这是一本老派但可靠的工具书，也许它不会用花哨的语言来讨好读者，但它承诺提供硬核的知识和可操作的步骤。我打算用它来系统地梳理一下我对某个特定系列单片机内部架构的理解，希望能通过它构建起更稳固的知识体系。

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我花了周末的时间快速翻阅了几个章节，特别是关于中断服务子程序的逻辑控制部分，感觉作者对底层硬件的理解非常透彻，这可不是一般的“调库函数”的书籍能比拟的。作者似乎非常强调“裸机编程”的思想，即充分理解寄存器的直接操作，而不是过度依赖高级语言的封装。这对于想深入理解单片机“灵魂”的读者来说，简直是福音。特别是关于定时器溢出和外部中断的优先级仲裁机制，书中给出的解释，结合了CPU时钟周期的细微差别，分析得鞭辟入里，让我对实时性要求的应用场景有了更清晰的认识。这种深入到硬件时序层面的剖析，通常只会在官方的用户手册里找到，但这本书能将其转化为易于理解的教学内容，实属不易。我敢肯定，这本书的作者一定是在一线做过多年嵌入式系统开发和调试的资深工程师，否则不可能对这些“边角料”细节有如此深刻的洞察力。它不是在教你怎么用，它是在教你怎么“驾驭”这颗芯片。

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当初恩人给我下的书啊

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