单片机原理及应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:254

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出版时间:2006-6

价格:28.00元

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isbn号码:9787561131688

丛书系列:

图书标签:

• 单片机
• 嵌入式系统
• 原理与应用
• 电子技术
• 微控制器
• C51
• 汇编语言
• 硬件设计
• 实践教程
• 电子工程

《现代嵌入式系统设计与实践》图书简介 引言：洞察未来，掌控“芯”世界 在当今飞速发展的电子信息时代，嵌入式系统已渗透到我们生活的方方面面，从智能手机、物联网设备到工业控制、航空航天，无处不在。理解并掌握嵌入式系统的设计与实现，已成为电子工程、计算机科学、自动化等领域专业人士的核心竞争力。《现代嵌入式系统设计与实践》正是为迎接这一时代挑战而精心打造的权威著作。本书摒弃了传统教学中对单一微控制器原理的冗长讲解，转而聚焦于当前主流和前沿的嵌入式系统架构、工具链、实时操作系统（RTOS）以及复杂应用的设计方法论。 本书旨在构建一个全面、系统且高度实用的知识体系，帮助读者从零开始，深入理解现代嵌入式系统的全貌，并具备独立完成复杂项目开发的能力。 第一部分：现代嵌入式系统基础架构与选择 本部分奠定了理解现代嵌入式系统的基石，重点在于“选择”与“权衡”的工程艺术。 第一章：嵌入式系统概览与技术选型 本章首先明确了现代嵌入式系统的定义、特征（如确定性、资源约束、功耗敏感性）及其在不同行业中的演变趋势。我们详细对比了当前市场上主流的处理器架构选择： CISC与RISC的延续与融合： 深入分析了x86架构在嵌入式领域（如工控机、边缘计算网关）的应用场景及其优势，并着重探讨了基于ARM Cortex-M/R/A系列处理器在资源受限与高性能计算中的细分定位。 异构计算的崛起： 探讨了CPU、GPU（图形处理单元）、FPGA（现场可编程门阵列）和ASIC（专用集成电路）在嵌入式系统中的协同工作模式，强调了如何根据应用需求（如信号处理、AI加速）进行最佳硬件架构的组合选择。 片上系统（SoC）的复杂性： 剖析了现代SoC内部的互联结构，如总线仲裁机制（AXI、AHB）、片上缓存（Cache）一致性协议以及电源管理单元（PMU）的工作原理，这些是实现系统高效能的关键。 第二章：高效能的软件开发环境与工具链 软件开发效率决定了产品上市时间。本章侧重于现代嵌入式软件开发工具链的精进： 交叉编译环境的搭建与优化： 详细讲解了基于GCC/Clang的交叉编译工具链的配置、依赖库的管理，以及如何使用CMake或Bazel等现代构建系统来管理复杂的项目依赖和多平台编译目标。 固件与引导加载程序（Bootloader）： 深入解析了从硬件复位到操作系统内核启动的整个过程。重点介绍了U-Boot在复杂系统中的配置、设备树（Device Tree, DT）的编写与解析机制，以及安全启动（Secure Boot）的基本概念与实现框架。 调试与追溯技术： 超越基础的串口打印，本章探讨了JTAG/SWD接口的高级应用，如断点管理、内存映射视图、性能分析（Profiling）工具的使用，以及如何利用硬件跟踪宏（如ARM CoreSight）进行实时数据捕获。 第二部分：实时操作系统（RTOS）与并发控制 在要求严格时序和可靠性的应用中，RTOS是核心。本部分将RTOS的理论与实践提升到了企业级应用的高度。 第三章：实时操作系统的核心机制与选型 本书对FreeRTOS、Zephyr、RT-Thread等主流RTOS进行了系统性的对比分析，重点在于理解其内核设计哲学： 任务调度算法的深入剖析： 不仅介绍抢占式和协作式调度，还详细分析了时间片轮转、优先级继承、优先级天花板等解决优先级反转问题的关键技术。 中断处理与上下文切换的效率： 探讨了中断服务程序（ISR）的编写规范、延迟最小化策略，以及不同RTOS在快速上下文切换中对寄存器保存与恢复的开销分析。 内核对象与同步机制： 详述了信号量、互斥锁、消息队列、事件标志组等同步原语的正确使用场景，强调了避免死锁和竞态条件的设计模式。 第四章：嵌入式系统中的内存管理与资源分配 内存是嵌入式系统的稀缺资源，本章聚焦于如何高效、安全地利用内存： 静态与动态内存池管理： 详细比较了slab分配器、伙伴系统以及自定义内存池的优劣，特别关注碎片化问题在长期运行系统中的影响。 虚拟内存的引入与应用： 对于运行Linux等复杂系统的嵌入式平台，本章深入讲解了MMU（内存管理单元）的工作原理，页表机制，以及用户空间与内核空间的隔离，这对系统稳定性和安全性至关重要。 堆栈溢出检测与防御机制： 介绍了一些嵌入式系统特有的堆栈监控技术，以及编译器层面的栈保护（Stack Canary）配置。 第三部分：嵌入式系统接口、通信与驱动开发 现代嵌入式设备必须与其他设备进行高效、可靠的交互。本部分聚焦于底层硬件接口的驱动开发与系统集成。 第五章：片上外设的编程范式与高级驱动 本章超越了简单的寄存器读写，强调现代驱动开发的抽象层次： 中断驱动（Interrupt-Driven）与轮询（Polling）的权衡： 在何种情况下应使用DMA（直接内存访问）来卸载CPU负担，以及如何正确配置DMA传输模式（单次、循环、半传输中断）。 主流片上总线接口实践： 深入I2C、SPI、UART协议的底层时序与错误校验机制。重点讲解如何针对高速SPI实现数据吞吐量的优化，以及I2C多主站仲裁的实现。 模拟前端（AFE）与数据采集： 详细探讨了高速ADC/DAC的采样定理、量化噪声分析，以及在FPGA/SoC系统中如何设计数字滤波器（如FIR/IIR）来预处理采集到的模拟信号。 第六章：网络通信栈与嵌入式安全集成 在万物互联时代，网络能力是嵌入式系统的标配。 轻量级TCP/IP协议栈实现： 剖析LwIP等嵌入式网络协议栈的结构，重点讲解其内存管理机制（pbuf）和事件驱动的网络模型。 嵌入式Linux网络服务： 针对更复杂的应用，讲解如何配置和优化嵌入式Linux下的网络接口（Netfilter/iptables），以及使用Socket编程进行可靠数据传输（MQTT/CoAP/WebSocket）。 嵌入式系统安全基础： 探讨了数据在传输和存储中的加密解密流程（AES/RSA），以及如何利用硬件安全模块（HSM）来保护私钥和数字证书，确保系统从启动到运行的完整性。 第四部分：系统级验证、调试与前沿应用 优秀的工程师不仅要会“写代码”，更要会“验证系统”和“面向未来”。 第七章：系统集成与可信赖性测试 硬件与软件的协同调试： 探讨了将逻辑分析仪、示波器与JTAG调试器结合，用于分析跨越硬件和软件边界的时序问题的流程。 系统级测试框架： 介绍单元测试、集成测试在嵌入式环境中的落地方法，如使用Google Test或Ceedling进行基于Mock对象的测试。 看门狗（WDT）与故障恢复策略： 设计健壮的系统恢复机制，包括硬件看门狗的窗口配置、软件看门狗的循环刷新，以及故障发生后的安全降级或重启策略。 第八章：面向未来的嵌入式计算范式 边缘人工智能（Edge AI）部署： 探讨如何在资源受限的硬件上高效部署量化后的深度学习模型，以及TensorFlow Lite Micro等框架的应用。 系统级功耗优化： 介绍动态电压与频率调节（DVFS）、时钟门控、深度睡眠模式等功耗管理技术，以及如何使用功耗分析工具来识别并消除“漏电”环节。 OTA（空中下载）固件更新机制： 设计安全、可靠的A/B分区更新方案，确保在更新过程中系统不会因断电而变砖。 结语 《现代嵌入式系统设计与实践》超越了对单一芯片指令集的机械性描述，它提供的是一套解决现代复杂嵌入式工程问题的思维框架和方法论。通过本书的学习，读者将能够从架构设计、资源管理、并发控制到安全部署，全面掌握构建下一代智能、可靠、高效嵌入式系统的核心技能。

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我一直对DIY项目和智能硬件充满热情，但之前总觉得单片机编程门槛太高。《单片机原理及应用》这本书彻底颠覆了我的看法。它没有使用那些晦涩难懂的专业术语，而是用一种非常接地气的方式，将单片机的奥秘一层层地揭开。书中从硬件连接到软件编程，都讲解得非常细致，就像一位耐心的老师在手把手地教你。我最喜欢的部分是它提供的那些“创意小制作”案例，比如如何用单片机制作一个简单的环境监测仪，或者如何搭建一个远程控制的灯光系统。这些项目不仅有趣，而且很容易实现，让我这个非科班出身的人也能轻松上手。书中对每一个元器件的选用、电路的搭建以及代码的编写都进行了详细的说明，并且还提供了很多调试技巧，让我避免走了很多弯路。我跟着书中的一个项目，成功地用单片机控制了一个小风扇，可以根据温度自动调节转速，这种将想法变成现实的体验真的太棒了！这本书让我看到了单片机的无限可能，也激发了我继续探索更多智能硬件的可能性。

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作为一名多年从事嵌入式开发的工程师，市面上关于单片机的书籍我看过不少，但《单片机原理及应用》这本书给我的感觉是既扎实又不失新意。它在讲解单片机核心原理，比如中断、定时器、ADC/DAC等基础模块时，逻辑清晰，条理分明，引用的例子也都是非常经典的，能够帮助读者快速建立起对这些核心功能的理解。但它并没有止步于此，书中最让我印象深刻的是其“应用”部分。作者深入浅出地介绍了许多当前比较热门和实用的应用领域，例如物联网通信协议（如MQTT）、低功耗设计技巧、传感器接口的集成以及一些基础的上位机交互设计。这对于我们这些需要不断更新知识体系的开发者来说，是非常有价值的。书中提供的实例代码，无论是C语言还是汇编，都写得非常规范，并且考虑到了代码的可读性和复用性。我尤其喜欢其中关于实时操作系统（RTOS）在单片机上的应用介绍，虽然只是初步的讲解，但已经能够为读者打开一扇新的大门。总体而言，这本书的内容深度和广度都恰到好处，既能满足初学者入门的需求，也能为有一定基础的开发者提供有益的参考和启发。

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坦白说，我之前对单片机可以说是“一窍不通”，只知道它们在各种电器里“嗡嗡”工作，但具体是怎么工作的，完全是个谜。抱着姑且一试的心态买了这本《单片机原理及应用》，没想到效果远超预期。这本书最吸引我的地方在于它的“应用”导向。它并没有一开始就陷入晦涩的理论海洋，而是从一些实际的、我们生活中经常能接触到的应用场景入手，比如如何让一个小小的机器手臂按照预设的轨迹运动，或者如何设计一个可以定时开关的电器控制器。这样的引入方式，立刻就勾起了我的好奇心，让我觉得原来单片机并不是那么高高在上、遥不可及。然后，它才逐步深入到原理部分，但这种深入是建立在之前应用场景的铺垫之上的。我会带着“这个原理是为了实现那个功能”的思路去理解，学习起来就变得事半功倍。书中对于不同型号单片机的特性对比分析也非常到位，让我能够根据自己的项目需求做出更明智的选择。而且，它还专门辟出章节讲解了常用的开发工具和调试技巧，这对我这种新手来说，简直是“救命稻草”。我终于不再害怕面对那些“看不懂”的报错信息了。

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我是一名电子专业的学生，在学习单片机这门课程时，常常感到困惑，书本上的理论知识虽然系统，但缺乏实践指导，往往是“知其然而不知其所以然”。《单片机原理及应用》这本书的出现，很大程度上解决了我的难题。它的内容安排非常合理，首先从单片机的基本结构、指令系统、寻址方式等理论层面进行了详细的介绍，让我对单片机的“骨架”有了清晰的认识。然后，书中并没有急于讲解复杂的应用，而是先用大量的篇幅讲解了输入输出端口、定时器/计数器、中断系统、串行通信等基础外设的原理和使用方法。这部分讲解非常细致，每一个寄存器的作用都解释得明明白白，配合图示，让我能够真正理解硬件是如何工作的。更重要的是，书中提供了大量的汇编语言和C语言的编程实例，从最简单的“点亮一个LED”到稍复杂的“数码管显示”，再到控制电机转速，每一个例子都配有详细的电路图和程序代码，并且对程序中的关键语句都进行了注释。我尝试着自己动手实践，虽然有时会遇到一些错误，但在书本的指导下，总能找到解决问题的办法。这本书让我不再畏惧单片机编程，反而对它产生了浓厚的兴趣。

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这本《单片机原理及应用》简直是为我这种动手能力和理论基础都相对薄弱的读者量身定做的！我一直对电子制作充满了兴趣，但苦于没有系统的入门指导，总是停留在“想做”的阶段。收到这本书后，我迫不及待地翻开，发现它不像我之前看过的那些枯燥的技术手册，而是用一种非常亲切、循序渐进的方式讲解单片机。从最基本的数电模电概念，到选择合适的单片机型号，再到每一个寄存器的作用、指令集的运用，作者都用生动的比喻和清晰的图示来解释，仿佛一位经验丰富的朋友在我耳边细细道来。最让我惊喜的是，书中提供了大量的实例，从简单的LED闪烁到复杂的交通灯控制，再到智能家居的雏形，每一个例子都附带了完整的硬件电路图和详细的程序代码，并且对代码的每一部分都做了详尽的注释。我尝试跟着做了一个简单的温度传感器数据采集项目，虽然过程中遇到了一些小小的困难，但按照书上的步骤一步步排查，竟然真的成功了！那种成就感真的无法用言语形容。这本书不仅让我理解了单片机的工作原理，更重要的是，它点燃了我继续深入学习的热情。我已经迫不及待地想尝试书中更复杂的项目了，感觉我的电子梦终于有了坚实的基础。

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