单片微型计算机原理及接口技术/高等专科学校机电一体化专业系列教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:穆兰 编

出品人:

页数:219

译者:

出版时间:2009-1

价格:19.00元

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isbn号码:9787111051466

丛书系列:

图书标签:

• 单片机
• 微型计算机
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• 接口技术
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• 嵌入式系统

《现代嵌入式系统设计与应用》 图书简介 本书旨在为读者系统介绍现代嵌入式系统的设计、开发与应用技术。内容覆盖嵌入式系统的基础理论、硬件平台构建、软件开发流程、实时操作系统（RTOS）应用以及各类传感器与执行器的接口技术。本书力求理论与实践紧密结合，通过丰富的实例和项目，帮助读者掌握从概念设计到实际产品实现的完整流程。 第一部分：嵌入式系统基础理论 本部分详细阐述了嵌入式系统的基本概念、发展历程与核心特征。嵌入式系统不再是简单的微控制器应用，而是集成了计算、通信和控制于一体的复杂系统。我们将深入剖析系统的层次结构，包括硬件抽象层（HAL）、驱动层、中间件以及应用层。 1.1 嵌入式系统的概念与分类 系统地介绍了嵌入式系统的定义、主要组成部分（处理器、存储器、I/O设备）以及常见的分类方法，例如按功能划分（数据采集、控制、通信）和按处理单元划分（微控制器、微处理器、DSP）。 1.2 处理器选型与架构 重点讨论主流嵌入式处理器架构，如ARM Cortex-M系列和RISC-V。对比分析了不同架构在功耗、性能、实时性方面的优劣。详细讲解了指令集架构（ISA）、流水线技术以及内存管理单元（MMU/MPU）的基本原理。 1.3 存储器系统 深入探讨嵌入式系统中常用的存储器技术，包括易失性存储器（SRAM、DRAM）和非易失性存储器（Flash、EEPROM）。讲解了存储器的组织方式、访问时序以及存储器保护机制，为后续的软件开发打下基础。 第二部分：硬件平台构建与接口技术 本部分聚焦于嵌入式硬件系统的搭建与关键接口技术的实现。强调低功耗设计、信号完整性与电磁兼容性（EMC）的基本要求。 2.1 最小系统设计 指导读者如何搭建一个可运行的嵌入式最小系统，包括电源管理单元（PMU）的设计、复位电路的配置以及晶振电路的选择与匹配。详细讲解了看门狗定时器（WDT）在系统可靠性中的作用。 2.2 通用输入/输出（GPIO）与中断管理 系统介绍GPIO的配置模式（输入、输出、开漏、推挽），并深入讲解中断的触发机制、优先级管理和上下文切换过程。通过实例演示如何实现高效的外部事件响应。 2.3 定时器与脉冲宽度调制（PWM） 定时器是嵌入式控制的核心组件。本章详细介绍通用定时器、输入捕获和输出比较功能。重点讲解如何利用PWM技术实现电机速度控制、LED亮度调节以及波形发生等应用。 2.4 模数转换（ADC）与数模转换（DAC） 详述ADC的采样理论（奈奎斯特频率）、转换精度与速度对系统性能的影响。讲解了不同类型的ADC（逐次逼近、流水线）的工作原理。同时，涵盖DAC在模拟信号生成中的应用。 2.5 串行通信接口技术 全面覆盖嵌入式系统中最常用的串行通信协议： UART/USART： 异步通信的配置、波特率计算与错误校验。 SPI（Serial Peripheral Interface）： 主从模式通信、时钟极性与相位（CPOL/CPHA）的配置与高速数据传输。 I2C（Inter-Integrated Circuit）： 总线仲裁机制、多主多从结构以及地址寻址方式。 第三部分：嵌入式软件开发与实时操作系统 本部分是嵌入式系统设计的核心，涵盖软件的开发工具链、驱动程序编写以及实时操作系统的选择与应用。 3.1 开发环境搭建与工具链 指导读者搭建集成开发环境（IDE），包括交叉编译器的使用、启动代码（Startup Code）的分析以及调试工具（JTAG/SWD）的使用方法。重点讲解链接脚本（Linker Script）的作用与修改。 3.2 驱动程序设计基础 讲解字符设备驱动、块设备驱动的基本结构。特别是针对寄存器级编程，如何编写高效、可移植的设备驱动程序，以及如何利用DMA（直接内存访问）技术卸载CPU负担。 3.3 实时操作系统（RTOS）原理与实践 深入介绍RTOS与普通操作系统的区别，核心在于确定性和可预测性。讲解任务管理、任务调度（如固定优先级、轮转调度）和同步机制（信号量、互斥锁、消息队列）。通过一个实际的嵌入式任务调度案例，演示RTOS的应用。 3.4 内存管理与中间件 讨论嵌入式系统中的内存碎片问题与内存池的实现。介绍文件系统（如FATFS）在非易失性存储器上的应用，以及网络协议栈（如轻量级TCP/IP协议栈）的集成方法。 第四部分：前沿应用与系统集成 本部分将视角扩展到现代嵌入式系统的热点应用领域，强调系统集成与优化。 4.1 低功耗设计与能效优化 探讨睡眠模式、唤醒源管理以及动态电压和频率调整（DVFS）技术在延长电池寿命中的应用。分析功耗分析工具的使用。 4.2 传感器融合与数据处理 介绍如何采集多源异构传感器数据（如IMU、环境传感器），并应用基本的数字信号处理（DSP）技术（如滤波算法）进行数据预处理和融合，以获得更准确的系统状态估计。 4.3 嵌入式网络通信 涵盖嵌入式设备间的有线和无线通信技术，重点介绍CAN总线在工业控制中的应用，以及Wi-Fi/蓝牙（BLE）在物联网（IoT）边缘节点中的数据传输机制。 4.4 系统调试与可靠性保障 强调在实际工程中，如何利用逻辑分析仪、示波器等工具进行硬件调试。讲解固件升级（OTA）的设计原则与安全机制，确保系统长期稳定运行。 本书的特点在于，它不仅教授“如何做”，更侧重于解释“为什么这样做”，帮助读者建立起坚实的嵌入式系统理论基础和强大的工程实践能力。所有代码示例均基于当前主流的、开源的嵌入式开发平台进行验证，确保读者能够快速上手并应用于实际项目。

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这本书的装帧设计倒是挺用心，封面采用了深蓝色的背景，搭配简洁的白色和橙色字体，看起来既专业又不失活力。拿到手里沉甸甸的，感觉内容肯定很扎实。内页的纸张质量也挺不错，印刷清晰，字迹锐利，长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。特别是那些电路图和时序图，线条勾勒得非常精细，即便是初学者也能大致分辨出各个模块之间的连接关系。不过，我个人觉得如果能在书的侧边增加一个快速索引标签就更完美了，毕竟像这种技术手册类的书籍，查找特定章节的效率还是很重要的。封面设计上，虽然整体风格稳重，但如果能在角落处加上一些富有创意的微小图标，比如一个小小的CPU芯片剪影，或许能更直观地传达出内容的核心——微型计算机。整体来说，从物理体验上讲，这本书的制作水平是达到了一个相当不错的水平，让人愿意拿起来翻阅，而不是束之高阁。

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从语言风格上看，这本书的行文脉络非常严谨、逻辑链条清晰得近乎有些刻板，这对于学习一门严谨的硬件技术来说，反而是一种优势。它几乎不使用任何花哨的修辞手法，直击核心知识点。例如，在介绍数据在不同存储器间的搬运指令（如MOV, PUSH, POP）时，作者总是习惯性地在每条指令后面用小括号标注其影响的标志位（Flag）变化，这种细致到了位的处理，避免了读者在后续编写复杂程序时对状态寄存器的误判。这种一丝不苟的学术态度贯穿全书，确保了知识的准确性和可靠性。然而，这种过度严谨也带来了一点点阅读上的挑战——对于初次接触这些概念的读者来说，可能会觉得某些段落显得过于密实和抽象，缺乏必要的“喘息”和案例缓冲。它更像是一本专业的参考字典，而不是一本轻松的入门读物。

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我尝试着阅读了关于8051系列单片机基础架构的那几章，说实话，作者在概念的引入上处理得相当到位。他没有一上来就抛出一堆复杂的寄存器地址和位操作指令，而是先用一个非常生动的比喻，将CPU、存储器和输入/输出设备的关系类比成一个小型工厂的运作流程。这种从宏观到微观的讲解方式，极大地降低了初学者的理解门槛。尤其是对程序计数器（PC）和指令寄存器（IR）的讲解，简直是教科书级别的清晰。他详细描述了取指、译码、执行这三大步骤在硬件层面是如何协同工作的，配上的流程图逻辑性极强，让我这个自学电子工程的爱好者瞬间有了豁然开朗的感觉。唯一的遗憾是，在讲解中断系统的优先级管理时，似乎略微有些保守，缺乏一些更贴近工业实践中高速实时性要求的复杂场景分析，可能更多是面向基础教学的定位吧。

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这本书的实践性部分，特别是关于并行和串行通信接口技术的阐述，让我看到了它区别于其他同类教材的价值所在。作者在讲解并行I/O口扩展时，不仅停留在理论讲解数据锁存和驱动能力上，还非常细致地给出了如何使用74LS系列芯片进行八位数据总线扩展的具体实验步骤和注意事项。更令人惊喜的是，在串行通信（UART）那一章，它竟然提供了基于汇编语言和C语言两种方式来实现波特率计算和数据发送/接收的完整程序骨架，这对动手能力培养是巨大的推动。我按照书中的步骤，成功点亮了一个简单的LED矩阵显示屏，整个过程的反馈速度非常快，代码注释也很到位，几乎没有出现那种“照着做，但不知道为什么会成功”的困惑感。如果能增加一些实际应用中常见的错误调试案例分析，比如数据错位或者奇偶校验失败的排查思路，那就更接近完美了。

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我特别关注了书本中关于模数转换（A/D）和数模转换（D/A）接口技术的章节内容。这部分内容是衡量一本微机接口教材是否跟得上时代的重要标尺。作者选择的例子是较为经典的ADC0809和DAC0832芯片，并详细讲解了它们与单片机进行多路复用和数据采集的原理。尤其是在讲解如何通过软件控制模拟开关进行通道切换时，作者提供了一个基于查询方式的采样程序框架，解释了为什么在这种架构下需要引入适当的延时等待转换完成。让我印象深刻的是，作者在对比不同采样速率对测量精度的影响时，引用了一个简短的数学模型来支撑观点，这使得技术论述不再停留在“是什么”的层面，而是上升到了“为什么是这样”的深度。虽然书上没有涉及到最新的Sigma-Delta ADC技术，但对于扎实掌握传统逐次逼近式转换器的底层逻辑来说，这本书提供的知识基础是无可挑剔的，为后续深入学习打下了极其坚实的地基。

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