单片机应用设计200例（下册） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:北京航大

作者:张洪润　等编著

出品人:

页数:550

译者:

出版时间:2006-7

价格:55.00元

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isbn号码:9787810778718

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好的，下面为您呈现一份关于《单片机应用设计200例（下册）》的图书简介，这份简介将聚焦于该书未涵盖的主题，旨在提供一个详尽且具专业深度的概述，同时避免任何技术性或风格上的重复。 --- 深入理解前沿嵌入式系统：超越经典单片机应用设计范畴的专题探索 图书主题定位：现代嵌入式系统架构、高性能计算与前沿通信协议的整合实践 本书旨在为已经掌握了基于8位、16位乃至32位传统单片机（如经典的51系列、PIC或STM32基础应用）的读者，提供一个向更复杂、更高性能、更具网络化和智能化趋势的嵌入式系统设计领域迈进的路线图。我们聚焦于传统单片机应用范畴之外的、当前工业界和前沿研究中占据主导地位的关键技术栈和设计范式。 本书不涉及对《单片机应用设计200例（下册）》中可能涵盖的基础指令集编程、简单I/O控制、定时器/中断基础应用、或者标准的UART/SPI/I2C外设的详尽实例讲解。相反，我们的核心关注点在于如何驾驭更高层次的硬件抽象、更复杂的实时操作系统（RTOS）管理，以及如何实现与现代网络基础设施的深度集成。 --- 第一部分：高性能计算核心与内存管理深度剖析 传统单片机设计往往依赖于有限的片上资源，而现代嵌入式系统则需要处理海量数据流和复杂的算法运算。本部分将侧重于以下关键技术领域： 1. 异构计算架构的驱动与优化 我们深入探讨了在高端嵌入式处理器（如集成高性能Cortex-A系列、FPGA协处理器或专用的DSP单元）中，如何有效地分配和调度任务。重点分析： GPU/NPU在嵌入式视觉中的加速机制： 如何利用OpenCL或特定厂商提供的API，将图像预处理、特征提取等任务卸载到专用的加速器上，并管理主机（CPU）与加速器之间的数据传输瓶颈（DMA优化）。 并行编程模型与同步机制： 深入研究如OpenMP在嵌入式多核环境下的应用，以及如何避免在共享内存架构中出现的竞态条件和死锁问题，这远超出了传统单片机中断处理的范畴。 2. 高级内存子系统与虚拟化基础 对于运行复杂应用（如Linux或Android）的嵌入式平台，内存管理至关重要。本部分详细阐述： MMU（内存管理单元）的配置与页表管理： 讲解如何初始化和配置MMU以实现内存保护、地址翻译以及实现进程隔离。 缓存一致性协议（Cache Coherency）： 讨论在多核系统中，MESI或类似的缓存一致性协议如何影响数据访问的正确性与系统性能，以及软件层面如何通过内存屏障（Memory Barriers）来保证跨核操作的原子性。 --- 第二部分：先进实时操作系统（RTOS）的精细调优与应用 本书超越了裸机编程的限制，将重点放在复杂任务调度和资源受限环境下的系统级设计。 1. 微内核与宏内核RTOS的对比分析 我们不对FreeRTOS或μC/OS等基础RTOS进行基础教程，而是着重于： QNX、seL4等微内核架构的安全性分析： 探讨微内核如何通过最小化可信计算基（TCB）来提升系统的安全性和可靠性，特别是在航空电子和医疗设备中的应用模式。 实时性保证的数学模型： 介绍速率单调（RMS）和截止时间预估（Schedulability Analysis），帮助工程师设计出具有严格时间界限的系统。 2. 资源受限环境下的高级调试与追踪 在多线程和中断频繁的系统中，定位偶发性错误极具挑战性。本部分涵盖： JTAG/SWD的高级追踪功能： 利用CoreSight或类似的硬件追踪单元（ETM/PTM）进行非侵入式代码覆盖率分析和指令级追踪。 基于内核事件的系统日志分析： 如何配置RTOS内核以便在出现调度延迟、堆栈溢出或资源争抢时，能够自动生成可供事后分析的详细事件日志。 --- 第三部分：工业与物联网（IIoT）的前沿通信协议栈 传统单片机可能涉及简单的Modbus RTU或基础TCP/IP应用，而本部分则聚焦于高带宽、高可靠性及语义理解的现代通信标准。 1. 工业以太网与时间敏感网络（TSN） TSN是实现确定性工业控制的关键技术，远超传统现场总线。本书讨论： IEEE 802.1Qbv (时间窗口接入) 的配置与验证： 讲解如何在支持TSN的交换机和终端设备上，配置流量整形以确保关键控制信号的最小延迟和抖动。 OPC UA的架构与安全机制： 深入解析OPC UA协议在数据建模（Information Model）、会话管理、以及如何利用证书和加密实现端到端的安全通信，而非仅仅是数据传输。 2. 低功耗广域网（LPWAN）与边缘计算集成 针对需要远程、低功耗数据采集的场景： LoRaWAN的MAC层与网络服务器交互： 重点分析设备激活流程（OTAA/ABP）、数据包的调制与解调过程，以及如何安全地将边缘数据转发至云端。 5G-RedCap/NB-IoT在嵌入式设备中的驱动与功耗优化： 讨论如何通过定制的电源管理策略和通信协议栈配置，最大化电池续航时间，这涉及对调制解调器（Modem）睡眠周期和唤醒延迟的精确控制。 --- 第四部分：嵌入式系统中的安全性和韧性设计 在万物互联的背景下，系统安全性已成为嵌入式设计的核心要求，而非事后补救。 1. 硬件信任根（RoT）与安全启动 本部分探讨如何利用SoC内置的安全特性： TEE（可信执行环境）的实现与应用： 以ARM TrustZone为例，详细讲解如何划分安全世界（Secure World）和非安全世界（Normal World），并将关键的密钥操作和加密服务隔离在安全环境中。 固件签名验证与反篡改机制： 阐述在Bootloader阶段，如何利用非对称加密算法验证主应用固件的完整性和来源，防止恶意代码注入。 2. 运行时安全监控与故障注入防护 运行时完整性监控（RTM）： 介绍如何通过控制流完整性（CFI）技术，在程序执行过程中动态检测指令流是否偏离了预期的执行路径。 物理侧信道攻击的缓解策略： 探讨在设计阶段如何通过随机化时序、平衡功耗特征来抵抗差分功耗分析（DPA）等物理攻击手段，特别是针对加密算法实现时的细节考量。 --- 总结： 本书并非一本教授如何“点亮LED”或“制作一个简单的计数器”的入门手册。它是一份面向嵌入式系统架构师、固件高级工程师以及系统级软件开发人员的进阶指南。它要求读者对底层硬件有深刻理解，并准备好迎接实时性、安全性、异构性与网络化这四大现代嵌入式系统设计的核心挑战。通过深入研究这些前沿主题，读者将能够设计出真正符合下一代工业标准和物联网应用需求的复杂嵌入式解决方案。

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这本书的结构安排简直就像一位经验丰富的老工程师在手把手带徒弟，它没有一上来就抛出晦涩难懂的理论公式，而是采取了非常实用的“问题导向”教学法。我翻阅了中间关于A/D转换和PWM调制的几个章节，发现作者的叙述方式总是先提出一个实际应用中会遇到的问题——比如如何精确测量一个传感器信号，或者如何实现一个平滑的电机速度控制——然后才开始讲解实现这一功能所需的硬件原理和软件编程技巧。这种“先有需求，后有技术”的组织方式极大地提高了阅读的代入感。我尤其欣赏作者在讲解中断服务程序（ISR）时所强调的“快速退出”原则，这在实时性要求高的系统中至关重要，很多初级教程往往会忽略这一细节。唯一的遗憾是，某些大型项目的整合章节相对较少，更多的是独立的模块化设计，如果能加入一两个涵盖多个模块（如采集、处理、显示、通信）的综合项目，那就更完美了，毕竟实际工程中往往需要这些系统集成的能力。

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这本书的语言风格非常严谨，几乎没有那种过于口语化或带有个人情感色彩的表达，完全是标准的工程技术文档风格，这对于追求效率的专业人士来说是一种福音。在讲解定时器和计数器时，作者对于“溢出值”、“初值装载”和“模式选择”这三个核心参数的相互关系进行了非常清晰的数学模型阐述，并用表格的形式对比了不同工作模式下的计数流程。我发现作者非常注重对“错误处理”的探讨，比如在ADC采样过程中，如何判断转换是否完成以及如何处理欠采样的现象，都有专门的段落进行说明，这使得代码的健壮性得到了显著提升。这本书的优势在于其对硬件特性的挖掘，它没有采用过于简化的库函数封装，而是直接暴露了底层寄存器的操作，这对于未来读者需要移植到不同引脚定义或略有差异的芯片型号时，提供了极大的便利和灵活性。

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这本书的装帧设计确实让人眼前一亮，封面采用了较为沉稳的深蓝色调，搭配清晰的白色字体，透露出一种专业且可靠的感觉。纸张的质感也相当不错，拿在手里有分量感，不像有些技术书籍那样轻飘飘的。我特别注意到目录的排版，逻辑性很强，从基础的I/O控制到更复杂的通信协议和中断处理，层层递进，很适合初学者逐步深入。虽然我个人更偏好偏向于STM32平台的内容，但这本书似乎更侧重于经典的51系列单片机，这一点从前几章的例程结构中可以窥见一斑。不过，即便是对于已经接触过其他平台的人来说，理解51的底层逻辑和资源管理依然是宝贵的经验，毕竟很多嵌入式设计的思想是相通的。作者在代码注释方面做得比较到位，即便是复杂的定时器配置或串行通信代码块，也能找到清晰的解释，这大大降低了阅读门槛，让读者可以快速上手实践。总的来说，从物理层面的感受和初步的目录浏览来看，这是一本经过精心打磨的教材或参考手册，对于想要系统学习单片机基础应用的工程师来说，是一个不错的选择。

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从技术的深度和广度来看，这本书覆盖的知识点密度相当高，但又巧妙地保持了较高的易读性，这无疑是编辑和作者共同努力的结果。我仔细看了关于串行通信协议（如RS-232和I2C）的讲解部分，作者不仅提供了寄存器级的操作代码，还对协议的时序图进行了详细的图示说明。这一点对于理解总线仲裁和数据帧结构至关重要。特别是I2C的从机模式配置，通常是新手容易出错的地方，但书中的步骤分解得非常清晰，每一步操作对应的寄存器位都有明确的标记。此外，对于EEPROM的读写操作，作者还特意提到了“写保护”机制的处理，显示了作者对实际应用中数据持久化安全性的关注。这本书的价值在于，它不仅仅停留在“能跑起来”的代码层面，而是深入到了“为什么这么设计”的内核层面，这对于想从“代码搬运工”向“系统架构师”转变的读者来说，是不可多得的财富。

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作为一本应用设计书籍，其实用性是衡量其价值的首要标准。我随机抽取了几个涉及外部中断和外部设备接口的例子进行对照验证，发现代码逻辑与我手头的硬件平台（尽管芯片型号略有不同，但内核结构类似）的配置参数吻合度极高。书中对于按键去抖动的软件实现方案提供了两种思路：一是基于延时，二是基于定时器检测，并且对这两种方法的优劣势进行了客观的比较，指出了定时器方法的资源占用和精度优势。这种全方位的对比分析，避免了读者在面对多种实现方案时无所适从的困境。这本书的排版上大量使用了代码高亮和电路原理图的辅助说明，使得即便是复杂的电路连接，也能一目了然。总而言之，这是一本实打实的“干货集”，内容聚焦于解决实际工程中遇到的具体问题，少有冗余的理论铺垫，非常适合需要快速解决特定问题的工程师和动手能力强的学生群体。

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