AVR单片机实用程序设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:张克彦

出品人:

页数:408

译者:

出版时间:2004-2-1

价格:39.00

装帧:平装（带盘）

isbn号码:9787810774161

丛书系列:

图书标签:

• AVR
• AVR单片机
• 单片机
• 嵌入式系统
• C语言
• 程序设计
• 电子工程
• Arduino
• 开发板
• 实用教程
• 微控制器

好的，以下是一本名为《嵌入式系统开发实践：基于ARM Cortex-M微控制器》的图书简介，旨在与您提到的《AVR单片机实用程序设计》形成内容上的区分，并提供详细的介绍。 --- 嵌入式系统开发实践：基于ARM Cortex-M微控制器 领略新一代嵌入式核心的强大与灵活 在当今快速迭代的电子产品和物联网（IoT）领域，微控制器（MCU）的选择直接决定了项目的性能上限、功耗特性和未来可扩展性。本书《嵌入式系统开发实践：基于ARM Cortex-M微控制器》并非聚焦于经典的AVR架构，而是将开发者的视野全面引向当前业界最主流、性能最强大的 ARM Cortex-M 系列内核。 本书是一本面向中高级嵌入式工程师、电子专业学生以及希望从传统8位/16位平台迁移至32位高性能平台的专业人士的实战指南。我们摒弃了过于基础的硬件操作介绍，直接深入到Cortex-M的复杂特性和高效编程技巧，确保读者能够完全掌握构建现代、复杂嵌入式应用的能力。 --- 第一部分：Cortex-M架构的深度剖析与环境搭建 本部分是理解整个生态系统的基石。我们不会重复介绍通用MCU的基本概念，而是直接切入Cortex-M独有的核心优势。 1.1 Cortex-M内核家族的选型哲学 详细对比Cortex-M0/M0+、M3、M4（含FPU）、M7的架构差异、流水线深度、指令集特性（Thumb-2）以及在功耗和性能之间的权衡。我们将指导读者根据实际应用需求（如传感器节点、实时控制、图形处理）选择最合适的内核。 1.2 启动流程与内存映射详解 深入解析Cortex-M启动流程（Reset Sequence），包括堆栈指针（SP）的初始化、向量表（Vector Table）的加载与重定位。重点讲解如何理解和操作内存映射单元（MPU/MMU），为实现复杂的操作系统或内存保护机制打下基础。 1.3 调试接口与工具链的工业标准 本书将重点讲解 SWD (Serial Wire Debug) 接口的底层机制，而非传统的JTAG。我们详细介绍了如何使用OpenOCD、Segger J-Link等专业工具链，并配置高级调试特性，如硬件断点（HWBPs）、数据观察点（Watchpoints）以及实时跟踪（Trace）功能，确保开发过程的高效与精准。 1.4 标准化开发环境的构建 本书推荐并详述基于GCC/LLVM工具链的交叉编译环境搭建，并侧重于使用 CMSIS (Cortex Microcontroller Software Interface Standard) 库的导入与配置。我们将演示如何高效地管理启动文件（Startup Files）和链接脚本（Linker Scripts），这是32位复杂项目管理的关键所在。 --- 第二部分：高级外设驱动与实时性能优化 ARM微控制器在处理复杂的定时、通信和模拟信号方面展现出卓越的能力。本部分聚焦于如何最大化利用这些高性能外设。 2.1 DMA控制器的高效编程：告别CPU干预 深入讲解DMA（直接内存访问）控制器的多通道管理、仲裁机制和传输模式（循环、突发）。通过多个实际案例（如高速ADC采样、外设间数据传输），演示如何将CPU从繁重的数据搬运中解放出来，实现真正的并行处理。 2.2 增强型定时器与PWM的精确控制 针对电机控制、电源管理等领域，本书详细阐述Cortex-M系列定时器（如高级控制定时器）的互补输出、死区插入（Dead-Time Insertion）以及捕获/比较模块的灵活配置，确保输出波形的工业级精度。 2.3 高速通信协议栈的实现 不仅仅是基础的UART/SPI/I2C。本章重点讨论 CAN FD (Flexible Data-Rate) 协议在汽车电子和工业控制中的应用，以及如何利用硬件加速的 Ethernet MAC/PHY 接口实现可靠的网络通信，并探讨硬件FIFO在高速数据流处理中的作用。 2.4 浮点运算单元（FPU）的性能挖掘（M4/M7） 针对包含大量数学运算的信号处理任务，我们将指导读者如何正确配置和使用硬件FPU，利用CMSIS-DSP库，实现单精度和双精度浮点运算的加速，并分析软件浮点模拟与硬件加速之间的性能差异。 --- 第三部分：实时操作系统（RTOS）的深度集成与移植 现代复杂嵌入式应用离不开RTOS。本书的核心价值之一在于如何将Cortex-M的硬件能力与RTOS的调度优势相结合。 3.1 FreeRTOS的内核机制与配置实践 系统性地介绍FreeRTOS的任务管理、信号量、消息队列和事件组。重点讲解Tickless Idle 模式在低功耗设计中的应用，以及如何根据Cortex-M的系统节拍定时器（SysTick）优化中断延迟。 3.2 内存管理与防止碎片化 详述RTOS中的内存堆栈管理策略，如Heap_4 或 Heap_5。更重要的是，讲解如何使用 MPU (Memory Protection Unit) 来隔离任务，防止一个任务的崩溃影响整个系统的稳定性，这是构建健壮系统的关键一步。 3.3 中断与上下文切换的协同 深入解析中断服务程序（ISR）与RTOS任务之间的安全交互机制，特别是如何使用 ISR安全API（如 `FromISR` 后缀函数）。剖析中断延迟对系统实时性的影响，并提供优化策略。 3.4 任务间同步与资源共享的最佳实践 涵盖互斥锁（Mutex）、信号量和消息队列的适用场景。通过实例分析“优先级反转”问题，并展示如何使用优先级继承协议 (Priority Inheritance) 来解决这一经典难题，确保实时任务的调度不受干扰。 --- 第四部分：低功耗设计与固件升级（FOTA） 在电池供电和物联网设备中，电源管理和远程维护至关重要。 4.1 低功耗模式的精细化控制 全面覆盖Cortex-M的睡眠（Sleep）、深度睡眠（Deep Sleep）和待机（Standby）模式。重点讲解如何通过控制SCB (System Control Block) 寄存器和唤醒源（如外部中断、定时器事件）来实现微秒级的功耗切换，并提供基于实际功耗测试的优化报告。 4.2 看门狗与系统复位管理 详细介绍窗口看门狗（WWDG）和独立看门狗（IWDG）的配置，以及如何利用系统控制块中的NVIC (Nested Vectored Interrupt Controller) 来管理复位流程，确保系统在异常情况下的可靠自恢复能力。 4.3 安全可靠的在线固件升级（FOTA/OTA） 设计一个基于Bootloader和双Bank内存区的固件更新机制。讲解如何利用FLASH控制器实现安全擦写、CRC校验，以及在更新失败时如何利用Bootloader的故障恢复机制确保设备不会“变砖”。 --- 总结 《嵌入式系统开发实践：基于ARM Cortex-M微控制器》旨在提供一套完整的、面向工业级应用的技术栈。本书的每一个章节都紧密围绕 32位高性能、实时性、复杂外设集成和系统健壮性 展开，是读者从8位/16位平台跨越到现代嵌入式主流技术的桥梁。通过本书的学习，读者将不再满足于点亮LED，而是能够设计出具备复杂算法处理能力、高并发任务调度和远程维护能力的下一代智能嵌入式产品。

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这本书的“程序设计”部分，更侧重于对底层硬件特性的直接映射，而对上层应用逻辑的抽象和封装考虑不足。它似乎在假设读者拥有无限的耐心去逐位操作寄存器来完成每一个小功能。对于诸如串口通信，我希望看到的是一个封装好的环形缓冲区（Ring Buffer）设计，能够处理高波特率下的数据不连续接收问题，并提供一个干净的API接口供上层应用调用，例如`uart_read_byte()`或`uart_write_string()`。然而，书中提供的代码片段，通常是`while(!(U0CSR & (1<<7))); U0DATA = data;` 这样的直接操作。这种硬编码的方式，使得代码的可移植性极差，而且阅读起来非常吃力，完全没有体现出“设计”的精髓。我阅读完后，感觉自己掌握了如何和芯片的寄存器“吵架”，但却没学会如何优雅地“指挥”它们工作。这本书的价值，可能更多地体现在对特定芯片手册的“人工翻译”上，而非提供一套可以快速迁移和复用的软件架构思想。

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这本号称“实用程序设计”的读物，老实说，给我的感觉像是一场漫长的理论沙盘推演，而不是我真正需要的工具箱。我本来满心期待能找到一些即插即用的代码片段，或者至少是能让我快速上手搭建一个实际应用的原型。然而，书里大量篇幅都在探讨那些基础得有些“学院派”的知识点，比如寄存器的位操作、中断向量的详细定义，以及一些为了展示原理而构造的、脱离实际应用场景的复杂流程图。我花了大量时间试图在这些晦涩的术语中找到通往实际工程的捷径，结果却是绕了一个大圈。当涉及到实际项目——比如如何高效地处理传感器数据流，或者如何优化功耗以适应电池供电的设备时，内容就显得捉襟见肘了。作者似乎更倾向于展示“应该怎样做”的教科书式完美方案，而不是面对真实世界中硬件不完美、时序紧张的“怎样才能做成”的工程实践。对于一个急于将设计付诸实践的工程师来说，这本书更像是参考手册的索引，而不是实战指南。我更需要的是那种在特定场景下，牺牲一点点规范性换取效率提升的“野路子”经验，但这本书里全都是规规矩矩的“正道”。

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这本书的排版和语言风格，简直让人怀疑作者是不是想把所有能想到的技术细节都塞进去，却忘了读者的消化能力。那种密集的、不间断的公式推导和逻辑结构，读起来比调试一个堆栈溢出的程序还要费神。我翻到后面几章，特别是关于实时操作系统（RTOS）选型和移植的部分，感觉自己像是在攀登一座技术信息的珠穆朗玛峰。每一个段落都像是被压缩了信息的黑匣子，没有足够的留白和循序渐进的引导。举个例子，当讨论到定时器溢出率的计算时，作者直接给出了一个高度简化的公式，然后就跳到了一个需要多级嵌套的软件延迟函数示例。中间的桥梁——那个将理论计算结果转化为实际代码参数的微妙转换过程——却被一带而过。对于初学者来说，这简直是灾难性的。他们可能连书中的图表都难以完全理解，更别提在自己的开发板上重现那些复杂的时序图了。总而言之，它更像是一本写给资深专家的“术语大全”，而不是一本能普及知识的“入门向导”。

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这本书在高级外设的应用讲解上，给人的感觉就像是停留在官方数据手册的文字转述阶段。例如，在讲述ADC（模数转换器）的触发模式时，它详尽地列举了所有硬件触发源，包括定时器匹配、外部引脚电平变化等。但这仅仅是“有什么”的罗列，而非“如何用好”的指导。我真正想知道的是，在采集一个快速变化的模拟信号时，应该选择哪种触发模式以最大程度地减少抖动（Jitter）？如何设计一个硬件采样链，使得数据在不占用CPU过多时间的情况下，平滑地被DMA（直接内存访问）通道接收？书中给出的示例代码，依然是那种每隔一段时间就查询一次状态寄存器的“忙等”模式，这在当今强调效率的嵌入式领域，简直是开历史的倒车。如果一本自称“实用”的指南连如何高效利用DMA或实现非阻塞式外设交互都未能深入阐述，那么它的实用价值就大打折扣了。它更像是为那些尚未接触过现代MCU特性的读者准备的“入门前传”。

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我本想寻找一些关于模块化编程和代码重用的高效策略，尤其是在资源受限的8位架构上。然而，这本书似乎沉迷于单文件的、紧耦合的结构。大量的代码示例都倾向于在一个`main.c`文件里完成所有任务，变量的生命周期和作用域管理显得非常随意。这在小型、一次性的演示程序中或许可以接受，但一旦项目规模扩大，这种编写习惯的“示范”作用是极其负面的。我期待看到的是如何有效地使用头文件进行接口分离，如何编写可测试的驱动层代码，以及如何管理不同模块间的依赖关系。遗憾的是，这些关键的软件工程实践在书中被轻描淡写地带过，似乎作者认为这些“非核心”的内容不值得花费笔墨。我们都知道，嵌入式开发的难点往往不在于让代码跑起来，而在于让代码在数年之后依然易于维护和扩展。这本书在“实用”二字上，严重偏离了现代软件开发的视角，它停留在了让指示灯闪烁的那个阶段，而没有迈向构建健壮系统的下一步。

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都是汇编语言的例子，有些挠头

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