具体描述
本书以目前中、小规模单片机应用系统普遍采用的MCS－51系列单片机为对象，系统地介绍了单片机的内部结构、指令系统、汇编语言程序设计、应用系统扩展、常用外部设备的接口技术、单片机应用系统的软硬件结构与开发过程及手段。本书最后一章（单片机的C语言应用程序设计）可使读者紧密结合单片机的软、硬件特点，迅速掌握带趋势性的单片机应用系统开发设计的C语言程序设计方法。本书概念准确，注重知识的内在联系与规律，采用归纳、类比的方法，系统地介绍了单片机的结构原理及应用系统的组成与设计方法，目的是使读者在较短的时间内掌握单片机的应用技术。为了便于读者理解、掌握本书的内容，每章均配有大量的例题与习题；同时也着眼于工程实用，选用了大量具有实用价值的问题进行讨论。本书既可作为大专院校有关专业师生及自学人员的教科书，也可供从事单片机技术开发、应用的工程技术人员阅读、参考。
《嵌入式系统设计与实践》 书籍简介 本书深入探讨了现代嵌入式系统的核心概念、设计方法与实际应用。它不仅仅是一本理论教材，更是一本面向工程实践的指南，旨在培养读者从需求分析到软硬件协同设计的完整能力。 第一部分：嵌入式系统基础理论 第一章：嵌入式系统的本质与架构 本章首先界定了嵌入式系统的概念，将其与通用计算机系统进行对比，强调其专用性、实时性与资源受限的特点。我们将详细解析嵌入式系统的经典三层结构：硬件层（微控制器/微处理器、存储器、I/O接口）、软件层（裸机程序、实时操作系统、驱动程序）以及应用层。重点分析了系统级的时序要求和功耗管理策略，为后续的深入学习打下坚实的基础。我们还将考察不同类型的嵌入式处理器家族，如CISC、RISC以及DSP架构，并分析它们在特定应用场景下的优劣势。 第二章：微控制器（MCU）的内部机制 本章聚焦于现代高性能微控制器的内部结构。我们将解构CPU核心的工作原理，包括指令集架构（ISA）的特点、流水线技术对执行效率的影响。存储器系统的组织至关重要，涵盖了程序存储器（Flash/ROM）和数据存储器（SRAM/DRAM）的类型、寻址模式以及存取时序。我们详细阐述了中断系统的工作流程，包括中断向量表、优先级仲裁机制以及上下文切换的细节，这是理解实时响应能力的关键。此外，还深入解析了片上集成的关键外设模块，如通用定时器（Timer/Counter）、脉冲宽度调制（PWM）生成器，及其在信号处理和控制回路中的应用。 第三章：面向嵌入式的编程模型与工具链 嵌入式软件的开发环境与PC环境有显著区别。本章详细介绍嵌入式C语言的特性，特别是针对资源受限环境下的内存管理、位操作以及volatile关键字的正确使用。我们系统性地梳理了交叉编译工具链（Cross-Toolchain）的构建与使用流程，包括汇编器、编译器、链接器脚本的编写及其在代码重定位中的作用。此外，章节还覆盖了调试技术，从简单的串口打印调试到使用JTAG/SWD接口进行硬件级断点设置和寄存器查看的复杂调试方法。 第二部分：核心外设与接口技术 第四章：通信接口协议深度解析 高效的通信是嵌入式系统互联互通的桥梁。本章分为串行通信和并行通信两大类。在串行通信方面，我们将详尽讲解UART（通用异步收发传输器）的波特率计算、数据帧格式、奇偶校验的实现。同步通信协议方面，重点剖析I2C总线的多主/从架构、仲裁机制、读写时序图，以及SPI总线的四线制（SCLK, MOSI, MISO, SS）高效数据传输模式。对于更高速率的需求，则会引入CAN（控制器局域网）协议在汽车电子和工业控制中的应用，包括帧结构、错误检测与恢复机制。 第五章：模拟与数字混合信号处理 嵌入式系统往往需要与物理世界进行交互，这依赖于模数转换（ADC）和数模转换（DAC）。本章细致解析ADC的采样定理、量化误差、有效位数（ENOB）的确定。我们将对比不同的ADC架构，如逐次逼近式（SAR）和Sigma-Delta架构，并讨论影响精度的关键因素（如参考电压的稳定性、输入阻抗匹配）。同时，本章也覆盖了脉冲宽度调制（PWM）在生成模拟波形和电机控制中的高级应用，包括死区时间补偿和闭环反馈控制的初步概念。 第六章：存储器接口与数据持久化 数据存储的可靠性与速度直接影响系统性能。本章探讨了外部存储器的接口技术，特别是SD/eMMC卡的初始化流程、扇区读写操作，以及文件系统的选择（如FAT32、YAFFS）。对于需要快速随机访问的场合，我们会讨论SRAM的扩展连接方式，并介绍NOR/NAND Flash在固件升级和日志记录中的差异化应用，以及擦除/写入块的寿命管理策略。 第三部分：实时性与系统软件 第七章：实时操作系统（RTOS）原理 实时操作系统是构建复杂嵌入式应用的基础。本章从调度算法入手，深入比较了固定优先级抢占式调度与轮转调度机制的性能差异。核心内容包括任务（Task）的管理、就绪列表的维护，以及上下文切换的底层实现。同步与互斥是RTOS编程的重中之重，我们将详细讲解信号量（Semaphore）、互斥锁（Mutex）和消息队列（Message Queue）的使用场景、陷阱（如优先级反转问题）及其解决方案。 第八章：设备驱动程序开发与底层交互 驱动程序是连接硬件和上层应用的桥梁。本章指导读者如何从零开始编写一个健壮的设备驱动程序。重点讲解了如何正确初始化硬件寄存器，如何配置中断服务程序（ISR）以确保低延迟响应，以及如何在中断和主循环之间安全地传递数据。对于更复杂的I/O操作，本章会引入直接内存存取（DMA）技术，分析其如何解放CPU资源，实现高效的数据块传输。 第九章：系统调试、性能分析与可靠性设计 系统稳定运行是嵌入式产品的生命线。本章探讨了系统级调试技巧，包括内存泄漏检测、栈溢出检测机制的引入。性能分析方面，我们将介绍使用逻辑分析仪和示波器进行精确时序验证的方法，以及如何利用RTOS的性能分析工具（如Trace Recorder）识别任务间的阻塞时间和调度延迟。最后，本章会触及看门狗（Watchdog Timer）的配置、电源管理策略（如低功耗模式的切换），以增强系统的整体可靠性。 适用对象 本书适合于电子工程、自动化、计算机科学等相关专业的本科高年级学生、研究生，以及希望系统学习和提升嵌入式系统设计能力的初级到中级软件工程师。阅读本书需要具备C语言基础和数字电路的基本知识。 本书特色 实践导向： 理论阐述后紧跟详细的硬件接口配置实例和软件代码示例。 架构视角： 强调系统级设计思维，而非仅仅关注单一模块的操作。 技术前沿： 内容涵盖了现代嵌入式开发中主流的通信协议和RTOS范式。
作者简介
目录信息
第1章 概述
1. 1 单片机的基本概念
1. 2 单片机的发展概况
1. 3 单片机的特点及应用
1. 3. 1 单片机的特点
1. 3. 2 单片机的应用
1. 4 常
· · · · · · (收起)
1. 1 单片机的基本概念
1. 2 单片机的发展概况
1. 3 单片机的特点及应用
1. 3. 1 单片机的特点
1. 3. 2 单片机的应用
1. 4 常
· · · · · · (收起)
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