新型电子电路应用实例精选 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:北京航空航天大学出版社

作者:苏文平

出品人:

页数:264

译者:

出版时间:2000-5-1

价格:25.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787810129572

丛书系列:

图书标签:

• 电子电路
• 应用实例
• 电路设计
• 电子技术
• 实战案例
• 新手入门
• 电路分析
• DIY
• 嵌入式系统
• 电路原理

探索数字世界的基石：微控制器系统设计与实践 内容提要 本书深入浅出地剖析了现代嵌入式系统设计的核心——微控制器（MCU）技术。我们不再局限于传统的电子电路理论，而是将焦点完全集中于如何利用先进的微处理器架构，实现高效、智能化的功能集成。全书结构严谨，从MCU的基础架构原理、指令集特性，到高级的外设编程、实时操作系统（RTOS）的应用，再到复杂的通信协议栈（如TCP/IP、CAN、USB）的实现，力求为读者构建一个全面且实用的知识体系。 本书旨在帮助工程师和高级电子爱好者跨越理论与实践的鸿沟，掌握从概念设计到硬件实现，再到软件优化的全流程能力。我们不涉及具体的电子元件选型手册或简单的分立元件应用，而是将重点放在系统级思维和软件定义硬件的理念上。 --- 第一部分：嵌入式系统与微控制器核心解析 (System Architecture and Core Analysis) 本部分是构建深度理解的基石。我们摒视了分立晶体管、运放等传统模拟/数字电路单元的详细分析，直接切入现代MCU的“大脑”——中央处理单元（CPU）和内存组织。 第一章：下一代MCU架构概览 详细介绍了基于ARM Cortex-M系列、RISC-V等主流架构的内部结构。重点讲解了流水线技术、寄存器组的组织方式，以及如何通过分支预测和缓存机制优化指令执行效率。我们深入探讨了哈佛结构与冯·诺依曼结构的实际应用差异，以及在低功耗与高性能需求下的权衡。 重点内容： 内存保护单元（MPU）的配置与应用，总线矩阵（如AHB、APB）的数据传输机制，以及如何利用位带操作（Bit-Banding）技术实现对特定内存区域的原子性访问。 实践案例（概念性）： 分析不同CPU周期对实时任务延迟的影响模型，而非具体电路图的绘制。 第二章：高效能指令集与汇编级优化 本章聚焦于理解微处理器如何执行指令。我们不会重复介绍布尔代数或逻辑门电路，而是专注于特定指令集（如Thumb-2）的功能。学习如何使用汇编语言对关键代码段进行优化，以达到最小的执行时间或最低的功耗。 深入剖析： 条件执行指令、加载/存储单元（LDR/STR）的高级寻址模式，以及堆栈帧的创建与销毁过程，为后续RTOS上下文切换打下基础。 第三章：高级中断管理与低延迟响应 在现代控制系统中，快速响应外部事件至关重要。本章讲解了嵌套向量中断控制器（NVIC）的精细配置，包括中断优先级分组、抢占优先级与子优先级（Preemption and Sub-priority）的精确设置。 核心技术： 如何利用系统节拍定时器（SysTick）进行高精度时间测量，以及利用硬件触发机制（如EXTI/GPIO中断）实现事件驱动的唤醒机制，从而使系统能在低功耗模式下保持“沉睡”。 --- 第二部分：系统级外设编程与数据流控制 (System Peripherals and Data Flow Control) 本部分将MCU从一个计算核心转化为一个控制实体，侧重于其对外交互的能力，着重于软件对硬件寄存器的控制。 第四章：定时器与脉冲宽度调制（PWM）的深度应用 超越简单的定时计数，本章关注高分辨率定时器的复杂模式。包括互补输出、死区插入（Dead Time Insertion）在电机控制中的应用，以及如何利用捕获模式（Capture Mode）实现对外部信号的精确时间测量，如编码器信号的解码。 实践聚焦： 构建一个软件定义的PWM频率合成器，而非讨论RC振荡电路的物理特性。 第五章：高速数据采集：ADC/DAC接口编程 系统地阐述模数转换器（ADC）的高级特性。包括多通道扫描模式（Scan Mode）、交错模式（Interleaved Mode）的应用，以及如何结合DMA（直接内存访问）通道，在不占用CPU资源的情况下，连续、高速地将采集到的模拟信号填充到内存缓冲区。 先进概念： 探讨过采样（Oversampling）与噪声整形技术在软件层面对ADC有效位数（ENOB）的提升。 第六章：DMA与数据传输效率的革命 DMA是现代嵌入式系统高效运行的引擎。本章详细讲解了DMA控制器的通道配置、传输模式（循环/非循环）、源和目的地址的自动递增机制。我们将通过编程实例展示如何用DMA实现零拷贝（Zero-Copy）的数据移动，极大地解放CPU。 重点区别： 与传统的CPU轮询或中断驱动的数据传输相比，DMA如何实现并行化操作。 --- 第三部分：互联互通：高级通信协议栈实现 (Advanced Interconnectivity and Protocol Stacks) 在万物互联的时代，系统间的可靠通信是核心能力。本部分聚焦于复杂的串行和网络通信协议的软件实现。 第七章：异步与同步串行通信的高级调试 深入分析UART/USART、SPI和I2C等基础协议的底层寄存器配置。重点在于解决实际工程中遇到的时序偏差、电平兼容性问题，并讲解如何通过软件模拟或硬件加速实现多主/从设备管理。 重点技巧： I2C总线仲裁机制的软件模拟，SPI的四线/三线模式切换。 第八章：实时工业总线：CAN/LIN协议栈的定制 针对汽车电子和工业自动化领域，本章详细讲解了控制器局域网（CAN）的报文过滤、优先级调度和错误处理机制。读者将学习如何构建一个符合特定DBC或LDF规范的通信层。 区别分析： CAN总线与传统的点对点串行通信在介质访问控制（MAC）层面的根本差异。 第九章：网络化嵌入式系统的基石：TCP/IP协议栈移植与应用 本章完全聚焦于在资源受限的微控制器上部署轻量级TCP/IP协议栈（如LwIP）。内容涵盖网络接口驱动的编写、ARP、ICMP、UDP以及基本的TCP连接管理。 实践难点： 如何处理协议栈中的内存池分配、上下文切换与网络事件的异步通知机制。 --- 第四部分：系统可靠性与软件工程 (System Reliability and Software Engineering) 本书最后一部分关注于构建健壮、可维护的嵌入式软件系统。 第十章：实时操作系统（RTOS）的架构与任务调度 我们不探讨操作系统的通用理论，而是直接深入嵌入式RTOS（如FreeRTOS、RT-Thread）的内核结构。重点分析任务控制块（TCB）、信号量、消息队列和事件组等同步原语的实现原理。 核心内容： 任务优先级反转问题的识别与使用互斥锁（Mutex）的正确策略，以及上下文切换的汇编级实现细节。 第十一章：嵌入式软件的调试与验证技术 本章介绍超越JTAG/SWD调试器的工具链应用。包括使用逻辑分析仪捕获复杂总线时序、利用内存泄漏检测工具进行资源分析，以及如何在固件中集成看门狗（WDT）和故障日志记录功能，以增强系统在野外的生存能力。 --- 目标读者： 具备C语言基础，希望从电路工程师转向嵌入式系统软件架构师，或有志于开发高性能、高可靠性嵌入式产品的技术人员。本书假设读者已经理解基本的电子学原理，并准备好直接深入到系统软件与固件开发的深水区。

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