PC微處理機與介面技術實作 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:文魁

作者:陳明榮

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:20041117

价格:NT$ 520

装帧:

isbn号码:9789861254265

丛书系列:

图书标签:

• 微處理機
• PC機
• 介面技術
• 實作
• 電子工程
• 數位邏輯
• 硬體設計
• 組語程式
• 8086
• 電腦原理

《嵌入式系統設計與應用：從原理到實踐》 本書深入探討嵌入式系統的設計與應用，旨在為讀者建立紮實的理論基礎，並透過豐富的實務案例，引導讀者掌握現代嵌入式系統的開發流程與關鍵技術。 第一部分：嵌入式系統核心概念與架構 本部分將從最基礎的層面開始，解析嵌入式系統的定義、特性及其在各個領域的應用。我們將詳細介紹典型嵌入式系統的組成，包括微控制器（MCU）或微處理器（MPU）作為核心，記憶體（RAM、ROM、Flash）、輸入/輸出（I/O）介面、時脈生成單元、以及其他必要的周邊電路。 微控制器（MCU）與微處理器（MPU）的選擇與比較： 深入分析不同架構（如 ARM Cortex-M、RISC-V 等）的 MCU 和 MPU 在功耗、性能、成本、外設支持等方面的差異，幫助讀者根據應用需求做出最佳選擇。 記憶體架構與管理： 解釋不同類型的記憶體（SRAM、DRAM、NOR Flash、NAND Flash）的工作原理、特點與應用場景，並探討記憶體映射、快取機制、記憶體保護等概念。 指令集架構（ISA）與流水線技術： 簡要介紹常見的指令集架構，並深入闡述流水線技術如何提升處理器執行效率。 時脈與計時器： 講解時脈信號的產生、傳輸與穩定性，以及定時器、計數器在事件計時、延時、週期性任務執行中的作用。 中斷機制與異常處理： 詳細闡述中斷的產生、處理流程、中斷向量表，以及異常（如除零、記憶體訪問錯誤）的發生與處理，強調其在即時響應中的重要性。 第二部分：關鍵嵌入式外設與通信介面 嵌入式系統的強大之處在於其與外部世界的互動能力。本部分將聚焦於嵌入式系統中最常用的外設和通信介面，並提供詳盡的實作指南。 通用輸入/輸出（GPIO）： 闡述 GPIO 的配置（輸入、輸出、開漏、推挽）、電平轉換、上拉/下拉電阻的使用，以及如何控制 LED、讀取按鈕狀態等。 類比數位轉換器（ADC）與數位類比轉換器（DAC）： 講解 ADC 的採樣、量化、編碼過程，以及不同類型的 ADC（逐次逼近、∑-Δ 等）的特點，並介紹 DAC 的工作原理，說明如何獲取和生成類比信號。 串列通信介面： UART/USART： 詳細介紹異步串列通信的傳輸格式、波特率、數據位、停止位、校驗位等，並展示如何使用 UART 與電腦或其他設備進行數據交換。 SPI： 講解 SPI 的主從模式、時序、數據傳輸方向，以及如何驅動 SPI Flash、SPI 顯示器等。 I²C： 闡述 I²C 的總線結構、主從地址、讀寫協議，並展示如何連接 I²C 傳感器、EEPROM 等。 計時器/計數器（進階應用）： 除了基本計時功能，還將深入探討 PWM（脈衝寬度調製）的生成與應用，例如控制直流電機速度、調節 LED 亮度等，以及捕捉模式用於測量外部信號的頻率或寬度。 其他重要介面： USB： 介紹 USB 的不同版本、主機/設備模式、傳輸協議（HID、Mass Storage 等），並探討 USB 設備的開發。 CAN 總線： 講解 CAN 總線的物理層、數據幀結構、仲裁機制，及其在汽車電子、工業自動化等領域的應用。 乙太網路： 介紹乙太網路的物理層、MAC 層、TCP/IP 協議棧，以及如何實現嵌入式設備的網絡連接。 第三部分：實用嵌入式軟體開發與調試 掌握硬體基礎後，軟體開發是實現嵌入式系統功能的關鍵。本部分將引導讀者進入嵌入式軟體開發的世界。 嵌入式 C 語言編程： 強調嵌入式 C 語言的特性，如對硬體的直接操作、位操作、指針的精確使用，以及函數調用約定等。 編譯器、連結器與調試器： 講解嵌入式軟體開發的工具鏈，包括編譯器（如 GCC for ARM）、連結器（負責將目標文件組合成可執行文件）以及調試器（如 GDB）的使用，介紹交叉編譯的概念。 Makefile 與構建系統： 教授如何編寫 Makefile 以自動化編譯和連結過程，並介紹 CMake 等更現代的構建系統。 韌體（Firmware）開發與更新： 闡述韌體的概念、生成過程，以及 OTA（Over-The-Air）更新等韌體管理技術。 中斷服務程序（ISR）的編寫與優化： 學習如何高效、安全地編寫中斷服務程序，避免延遲和競爭條件。 嵌入式操作系統（RTOS）入門： 介紹 RTOS 的基本概念，如任務、調度、同步機制（信號量、互斥鎖）、IPC（進程間通信），並以 FreeRTOS 等為例，展示其在多任務環境下的應用。 調試技巧與故障排除： 提供實用的調試技巧，包括使用示波器、邏輯分析儀、調試器進行軟硬體聯合調試，以及常見故障的分析與解決方法。 第四部分：典型嵌入式應用案例與進階主題 為了鞏固所學，本書將通過一系列實際的應用案例，展示嵌入式技術的廣泛應用，並觸及一些進階主題。 物聯網（IoT）設備開發： 以一個簡單的物聯網節點為例，展示如何結合傳感器、無線通信模塊（如 ESP8266, BLE）實現數據採集與上傳。 嵌入式圖形用戶界面（GUI）： 介紹嵌入式 GUI 庫（如 LVGL）的使用，以及如何在嵌入式設備上創建交互式界面。 嵌入式人工智能（Edge AI）： 簡要介紹將輕量級 AI 模型部署到嵌入式設備上的概念，以及 TensorFlow Lite for Microcontrollers 等工具的使用。 電源管理與低功耗設計： 探討影響嵌入式系統功耗的因素，以及睡眠模式、動態電壓頻率調節（DVFS）等低功耗設計技術。 安全嵌入式系統： 觸及嵌入式系統的安全性問題，如加密、認證、固件保護等。 本書內容循序漸進，從基礎理論到深入實踐，力求為讀者打造一個全面、系統的嵌入式系統學習路徑。無論您是初學者還是希望深化技能的開發者，本書都將是您在嵌入式領域探索的寶貴資源。

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我购买这本书的初衷，是希望能够更深入地了解PC硬件是如何构成我们日常使用的电脑的，特别是那些在电脑内部默默工作的“微处理器”和“接口”。读完之后，我对“微处理器”的理解已经远远超出了最初的设想。书本并没有止步于简单介绍CPU的型号和参数，而是像一位耐心的老师，将CPU内部的复杂世界一点点地展现在我面前。从逻辑门电路的构建，到复杂的指令流水线，再到多核处理的优化策略，每一部分都被讲解得条理清晰，配以大量的图示，让我能够直观地理解。特别是关于缓存机制的部分，让我明白了为什么电脑的速度会有差异，以及如何通过合理的设计来提升数据访问的效率。而“接口技术”的部分，则让我惊叹于各种接口之间的配合默契，USB、SATA、PCIe等等，不再是冰冷的名称，而是具有特定功能和通信协议的“桥梁”。这本书让我对PC的整体架构有了一个更宏观、也更微观的认识。

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老实说，这本书的封面设计并没有立刻吸引我，我最初的期望是它能够提供一些关于PC硬件组装和升级的实用技巧。然而，当我翻开第一页，就被书中对“接口技术”的深入探讨所震撼。它不仅仅是罗列了USB、SATA、PCIe等常见的接口类型，更是深入剖析了这些接口背后的通信协议、电气特性以及它们是如何协同工作的。书中对数据传输的原理、信号完整性的概念、以及各种接口标准的发展历程，都进行了非常详尽的阐述。我以前总觉得连接设备很简单，插上去就行，但读了这本书才明白，每一个接口背后都蕴藏着复杂的工程学知识。尤其是关于中断处理、DMA（直接内存访问）等概念的解释，让我理解了CPU是如何高效地与外部设备进行数据交换的，这对于理解整个计算机系统的性能瓶颈非常有帮助。书中还提到了许多不那么常见但却至关重要的接口，比如一些专用的嵌入式接口，这让我拓宽了视野，了解了PC不仅仅是我们日常使用的电脑，它也可能是更复杂系统中的一个组成部分。

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我本来以为这会是一本比较偏向理论的书籍，可能充斥着晦涩难懂的公式和抽象的概念。但出乎意料的是，这本书在理论讲解的同时，非常注重“实作”的环节。作者并没有停留在纸上谈兵，而是通过大量的实验案例和代码示例，引导读者亲自动手去验证书中的理论。我印象最深刻的是关于内存管理和I/O操作的章节，书中提供了一些非常巧妙的编程技巧，让我能够更深入地理解CPU如何访问内存、如何与各种外设进行交互。即使我不是一个专业的硬件工程师，但按照书中的步骤，我真的能够看到一些实际的效果，感受到代码如何直接影响到硬件的行为。那些关于时序控制、信号采集的实验，虽然需要一些耐心和细致，但一旦成功，那种成就感是难以言喻的。这本书不仅仅是阅读，更是一种参与，一种探索，它让抽象的计算机原理变得触手可及，让我对“动手能力”有了全新的定义。

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这是一本让我重新审视“技术”这个词的书。我一直以为“技术”就是那些最新的、最酷炫的功能，但这本书让我明白，真正的技术往往蕴藏在基础之中，在那些看似不起眼的细节里。书中关于微处理器指令集的讲解，让我看到了计算机语言的底层逻辑，理解了为什么同样的功能，在不同的指令集下，执行效率会有如此大的差异。作者对各种指令的编码方式、执行流程的分析，就像是在解剖一个精密的机械装置，让我看到了每一个齿轮、每一个杠杆是如何协同运作的。而接口技术的部分，更是让我看到了信息如何在不同的硬件组件之间高效、准确地传递，这就像是在学习一套复杂的交通规则，确保了数据的顺畅流动。这本书没有过多地去强调“如何使用”某个具体的工具，而是去“理解”它们背后的原理，这种由根基出发的学习方式，让我觉得非常有价值，也更加深刻地体会到了“技术”的本质。

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这是一本让我对计算机硬件世界有了全新认识的书。在阅读之前，我一直认为微处理器只是一个抽象的概念，是工程师们在实验室里鼓捣出来的神秘盒子。但这本书用极其细致且生动的语言，一步步地揭开了它的神秘面纱。从最基础的逻辑门，到复杂的CPU架构，作者就像一位经验丰富的老友，耐心地引导我一步步深入。书中对指令集、流水线技术、缓存机制的讲解，不再是枯燥的理论堆砌，而是通过大量实际的例子和图示，让我仿佛置身于芯片设计的现场。尤其是那些关于如何优化指令执行效率、如何处理多核并发的章节，更是让我茅塞顿开，体会到计算机性能提升的背后蕴藏着多少巧妙的设计和精密的计算。我尤其喜欢书中关于不同微处理器家族（比如x86和ARM）的对比分析，让我对它们各自的优劣势有了更清晰的理解，也明白了为什么在不同的应用场景下，会选择不同的处理器。这本书不仅仅是传授知识，更是在培养一种解决问题的思维方式，让我以后在面对硬件相关的挑战时，能够更有信心和方向。

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