具体描述
本书系统介绍了51系列单片机的基本原理和应用，从应用系统设计的角度出发，较为全面地介绍了单片机应用系统设计中的相关技术。全书共11章，内容分别为单片机系统概述、单片机硬件系统设计基础、指令系统与编程技术、中断系统与定时器应用、串行通信技术、单片机系统扩展及应用、单片机应用系统开发环境、单片机应用系统设计、系统抗干扰设计、实用外围电路设计、常用传感器。作者总结多年来教学和科研的实践经验，为了解决读者在学习单片机技术及实际应用中的难点和疑惑，对难点进行详细描述，适当进行要点归纳，力求简洁实用，注重系统设计能力的培养，侧重设计方法和实际应用。本书可作为工科院校电子信息、通信工程、计算机科学与技术、仪器仪表、工业自动化等相关专业单片机系统设计课程教材，以及高职高专相关专业单片机应用课程教材，对于工程技术人员及广大单片机爱好者，本书也极具参考价值。
好的，这是一份关于另一本图书的详细简介，这份简介着重于具体的技术内容和应用领域，旨在体现专业性和实用性，并且字数控制在1500字左右。 --- 《嵌入式系统硬件设计与高性能实时操作系统实践》 图书简介 本书深入探讨了现代嵌入式系统硬件架构的精髓，并结合当前主流的高性能实时操作系统（RTOS）进行系统级的应用开发与工程实践。全书内容围绕如何构建稳定、高效、可靠的嵌入式解决方案展开，旨在为工程师和高级学生提供从底层硬件选型到上层软件架构设计的全面指导。 第一部分：高性能嵌入式硬件平台构建 本部分聚焦于嵌入式系统设计的基础——硬件平台。我们不拘泥于单一微控制器（MCU）的介绍，而是着眼于复杂系统所需的多核异构处理器的选型、接口设计与电源管理。 第一章：先进微处理器架构选型与分析 详细剖析了ARM Cortex-A系列与Cortex-R系列在不同应用场景下的性能权衡。重点分析了SoC（系统级芯片）的内部结构，包括Cache一致性协议（如MESI）、内存保护单元（MPU）和内存管理单元（MMU）的工作机制。对于需要极高实时性和功能安全性的应用（如汽车电子和工业控制），本书将深入讲解硬件安全岛（HSM）的概念及其与主处理器的协同工作模式。 第二章：高速数据通路与信号完整性 现代嵌入式系统的数据吞吐量要求极高。本章详细讲解了DDR3/DDR4内存的布局、时序参数优化以及PCB设计中的阻抗匹配技术。特别关注高速串行总线（如PCIe Gen3/4）的布线规则、差分对设计、串扰分析以及端接电阻的准确选型。对于数据采集系统，我们提供了如何设计低噪声前端放大电路和高精度ADC接口的实战案例。 第三章：电源完整性与热管理策略 一个健壮的嵌入式系统必须具备稳定的供电和有效的散热。本章系统地介绍了从输入级滤波到多路DC-DC转换器的设计流程。详细分析了瞬态响应、纹波抑制技术，并引入了功率完整性（PI）分析工具的使用方法。在热设计方面，本书提供了基于热阻模型的散热片设计计算，以及嵌入式板级设计中如何优化散热路径的工程指南。 第二部分：实时操作系统内核与驱动开发 本部分是本书的核心，重点在于如何将硬件资源高效地调度和管理，以满足严格的时序要求。我们选用业界广泛使用的RTOS内核（如FreeRTOS的高级配置或Zephyr/VxWorks等专业内核）作为研究对象。 第四章：RTOS内核机制深度剖析 详细阐述了实时操作系统的核心概念，包括任务调度算法（固定优先级抢占式、轮转法、优先级继承/天花板协议），以及上下文切换的机制与开销分析。重点讲解了中断处理的流程优化，如何设计延迟可预测的ISR（中断服务例程），以及避免中断嵌套带来的实时性损害。 第五章：同步与互斥机制的工程应用 并发控制是嵌入式系统软件的难点。本章不仅仅停留在信号量和互斥锁的理论介绍，而是深入分析了在多核系统下，如何使用原子操作（Atomic Operations）和无锁数据结构（Lock-Free Data Structures）来提高并行处理效率并避免死锁。提供了在资源受限环境中实现高效任务间通信（IPC）的具体代码示例。 第六章：设备驱动模型的构建与调试 本章侧重于驱动程序的工程实践。首先介绍了标准化的设备驱动框架（如Linux的kobject模型在RTOS环境下的简化应用），随后详细讲解了如何为自定义硬件（如SPI/I2C控制器、自定义DMA通道）编写健壮的驱动程序。尤其强调了延迟可测量的轮询机制与基于事件的异步驱动模型的切换策略，确保驱动层不会成为系统实时性的瓶颈。 第三部分：高性能应用与系统集成 最后一部分将前两部分的理论知识付诸实践，展示如何在复杂的应用场景中集成硬件与实时软件。 第七章：高性能数据流处理与DMA优化 针对音视频处理、高速传感器数据采集等场景，本章详述了DMA（直接内存存取）的配置技巧，包括Scatter/Gather List的使用，以及如何设计零拷贝（Zero-Copy）的数据传输机制，最大程度地释放CPU资源。我们展示了如何通过硬件加速器（如DSP或FPGA接口）与主处理器协同工作，实现高效的数据预处理流水线。 第八章：功能安全与系统可靠性设计 在工业控制和医疗设备等领域，系统可靠性至关重要。本章介绍了功能安全标准（如IEC 61508/ISO 26262）对软件设计的要求，包括冗余机制、错误检测与容错策略。重点讨论了看门狗定时器（WDT）的合理配置、内存校验（ECC）的应用，以及如何在RTOS中实现任务的健康状态监控。 第九章：嵌入式系统调试、性能分析与故障诊断 成功的工程项目离不开高效的调试手段。本章介绍了使用JTAG/SWD调试器进行硬件级调试的技巧，如断点设置、寄存器监控与内存查看。更重要的是，我们介绍了实时系统性能分析的专业工具，如逻辑分析仪、示波器在时序验证中的应用，以及如何使用内核级的性能计数器（Performance Counters）来精确测量任务切换时间、ISR延迟和总线仲裁时间，为系统调优提供数据支撑。 本书特色： 本书摒弃了对基础C语言或简单MCU寄存器操作的重复讲解，而是聚焦于系统级集成、性能优化和高可靠性设计。内容以实际工程问题为导向，提供了大量的硬件接口标准规范解读、软件架构设计蓝图以及复杂问题的排查方法论，是致力于成为高级嵌入式系统架构师或资深固件工程师的必备参考书。 ---
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