16位单片机原理及应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:中国电力

作者:杜刚

出品人:

页数:341

译者:

出版时间:2007-1

价格:29.80元

装帧:

isbn号码:9787508346915

丛书系列:

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• 单片机
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《嵌入式系统设计与实践：从基础到前沿》 本书导读： 在当今飞速发展的电子信息技术领域，嵌入式系统已成为推动工业自动化、物联网（IoT）、智能硬件和消费电子产品创新的核心驱动力。本书《嵌入式系统设计与实践：从基础到前沿》旨在为读者提供一个全面、深入且极具实践指导意义的知识体系，帮助工程师和学生跨越理论与实践的鸿沟，掌握现代嵌入式系统从硬件选型、软件开发到系统集成的全过程技能。 本书的编写遵循“理论与实践并重，经典与前沿结合”的原则，内容覆盖了构建复杂嵌入式应用所需的所有关键技术栈，聚焦于主流的处理器架构、实时操作系统（RTOS）的应用，以及现代嵌入式软件工程的最佳实践。 第一部分：嵌入式系统基础与硬件选型 本部分将系统地介绍嵌入式系统的基本概念、组成结构及其发展历程。我们首先探讨嵌入式系统与通用计算机系统的本质区别，重点剖析了嵌入式处理器的核心架构，包括指令集设计（如RISC与CISC的对比）、流水线技术、存储体系结构（Cache、MMU/MPU的作用）。 在硬件层面，我们将深入分析不同类型的微控制器（MCU）和微处理器（MPU）的选择标准。本书将详细比较Cortex-M系列（重点关注低功耗和实时性）与Cortex-A系列（关注高性能和操作系统支持）的特性，并引入高性能的异构计算单元，如FPGA和DSP在特定嵌入式场景中的集成应用。读者将学习如何根据功耗预算、实时性要求、成本约束和外设需求，科学地进行硬件选型。 此外，存储技术是嵌入式设计中的关键一环。我们将详述易失性存储（SRAM, DRAM）和非易失性存储（NOR/NAND Flash, eMMC, UFS）的工作原理、读写时序及寿命管理，为嵌入式系统的数据持久化和代码加载提供坚实基础。 第二部分：底层驱动开发与硬件接口 成功的嵌入式系统依赖于高效可靠的底层驱动程序。本部分聚焦于如何驱动和配置各种常见的片上和片外硬件资源。 我们将详细讲解I/O端口的配置、中断机制的原理与实现，特别是中断服务程序（ISR）的设计规范，以确保系统的实时响应能力。定时器和计数器的应用被深入阐述，涵盖PWM生成、脉冲测量及精确时间延迟的实现。 通信接口是嵌入式系统互联互通的桥梁。本书对串行通信（UART, SPI, I2C）进行了详尽的协议解析和寄存器级编程示例，强调了在多设备通信中避免冲突和提高传输效率的技巧。更进一步，我们探讨了更高速率的接口如USB（设备端与主机端概念）和以太网MAC层的初始化与数据帧处理。 对于涉及模数转换（ADC/DAC）的应用，本书不仅讲解了采样定理和量化误差，还通过实际案例展示如何优化采样频率、利用DMA（直接内存存取）技术实现高效的数据采集，从而解放CPU资源。 第三部分：嵌入式软件工程与实时操作系统 现代嵌入式应用鲜有纯粹裸机（Bare-metal）的简单场景，实时操作系统（RTOS）已成为复杂系统调度的基石。本部分将深入剖析RTOS的核心概念。 我们将以主流的RTOS内核为例（例如FreeRTOS或类似的轻量级内核），详细讲解任务管理（创建、就绪、阻塞、删除）、上下文切换的机制、以及优先级继承与优先级天花板协议在解决优先级反转问题中的应用。 进程间通信（IPC）机制是多任务协作的关键。本书全面覆盖了信号量（二值与计数）、互斥锁（Mutex）、消息队列、事件标志组和邮箱的使用场景、陷阱与最佳实践。读者将学习如何通过IPC工具构建健壮的并发应用，避免死锁和竞态条件。 此外，内存管理在嵌入式环境中尤为重要。我们将分析静态内存分配、动态内存分配（如内存池技术）在嵌入式系统中的局限性与优化方案，并引入内存保护单元（MPU）在保障系统安全隔离方面的作用。 第四部分：嵌入式Linux系统与应用开发 随着系统复杂度的提升，嵌入式Linux已成为高性能嵌入式设备的首选平台。本部分致力于构建一个完整的嵌入式Linux知识体系。 内容涵盖了交叉编译工具链（Toolchain）的搭建、Bootloader（如U-Boot）的工作流程、以及Linux内核的裁剪与移植基础。读者将学会如何理解和修改设备树（Device Tree），这是现代Linux内核驱动与硬件抽象的关键机制。 在应用开发层面，本书侧重于用户空间（User-space）的编程范式。我们将利用C/C++语言，结合Linux提供的标准API（如文件I/O、网络Socket编程、多线程POSIX API）来开发高效、可靠的嵌入式应用。重点关注信号处理、守护进程的创建与管理，以及如何利用Linux的进程间通信机制构建复杂的分布式嵌入式服务。 第五部分：系统调试、优化与前沿技术 成功的嵌入式项目离不开高效的调试和持续的优化。本部分提供了实用的诊断技术和性能提升策略。 调试工具的使用是核心内容。我们将详述硬件调试接口（如JTAG/SWD）的工作原理，并演示如何使用GDB进行远程调试、断点设置和变量观察。对于难以复现的错误，我们将介绍逻辑分析仪和示波器在时序分析和信号完整性排查中的应用。 性能优化是嵌入式系统设计的永恒主题。我们将探讨代码优化（循环展开、函数内联）、内存布局优化、以及利用DMA和缓存机制来提升系统吞吐量和降低延迟的实际方法。功耗分析与管理技术也将被纳入讨论，包括时钟门控、电源域管理和低功耗模式的应用。 最后，本书前瞻性地介绍了嵌入式领域的前沿趋势，包括嵌入式机器学习（TinyML）的基本部署流程、安全启动（Secure Boot）与固件加密的基本原理，以及基于容器技术（如Docker）在嵌入式设备上的轻量化部署探索。 总结： 《嵌入式系统设计与实践：从基础到前沿》是一本面向实践的硬核技术手册。它不局限于某一特定型号的芯片，而是构建一个可迁移、可复用的知识框架。通过本书的学习，读者将能够从容应对从资源受限的物联网节点到高性能边缘计算设备的各类嵌入式系统开发挑战。

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这本书的配套资源和社区活跃度，是我考察一本技术书籍是否“实用”的另一个重要维度。在购买前，我特地去寻找了书中的例程代码库和勘误表，但搜索结果寥寥无几，官方提供的支持链接也早已失效，这让我对后续的跟进学习感到一丝担忧。现代的嵌入式开发，几乎不可能脱离仿真工具和在线社区的支持。我期待书中能提供一套完整的、可编译运行的综合性项目代码，最好是能覆盖从硬件初始化到应用层逻辑的全过程，并且能在GitHub上保持更新。没有实时的代码支持，书本上的理论知识很容易在面对最新的开发环境和工具链更新时，变得滞后且难以应用。对于一个希望通过这本书建立起完整开发流程的初学者而言，这种“孤立无援”的感觉，无疑是学习路上的一个巨大障碍，使得学习过程不得不依赖于猜测和大量的自我摸索。

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阅读体验上，排版是影响我评价的一个重要因素。虽然内容本身是技术性的，但清晰的图表和规范的注释能极大地提升学习效率。这本书在公式推导和时序图的绘制上，显得非常粗糙。许多关键的时序关系，比如总线仲裁或握手协议，仅凭文字描述难以理解，而书中配套的图示模糊不清，甚至有些标注是错位的，这直接导致我在理解某些核心通信协议时需要花费大量时间去自行绘制草图来矫正理解。例如，涉及到异步串行通信的波特率计算和误差分析部分，如果能有一张动态的时钟波形图来辅助说明，效果会完全不同。此外，代码示例部分的字体和缩进处理也比较混乱，不同章节的代码风格不统一，有时甚至出现了断行错误，这对于学习者模仿和调试是非常不利的。一个好的技术书籍，其自身呈现的规范性，其实也是教学内容的一部分，这点上，这本书的打磨程度显然有待加强。

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这本书的封面设计着实抓人眼球，那种深邃的蓝色调配合上简洁的白色字体，一下子就给人一种专业、严谨的感觉。我当初就是被这股“技术范儿”吸引，迫不及待地想一探究竟。然而，当我翻开内页，那种期待感却在字里行间慢慢消散了。我原本以为会看到一套围绕某个具体型号微控制器，例如STM32或者PIC系列，进行深入的实战讲解，从寄存器配置到中断服务程序的编写，甚至配有多个复杂的项目案例，比如嵌入式物联网节点或者实时控制系统搭建。但实际内容更偏向于理论基础的罗列，像是教科书的再版，对硬件接口和编程技巧的探讨，深度上总觉得差那么一层。比如，在谈到ADC采样时，只是泛泛而谈了转换原理，却鲜有关于如何有效消除量化误差、如何进行高速数据采集的实用技巧。如果想通过这本书迅速上手开发一个像样的产品，恐怕还需要额外添置好几本侧重工程实践的书籍来“补课”。希望未来的版本能在紧跟主流芯片技术的同时，增加更多贴近实际工程需求的案例分析，让读者能真正感受到“应用”二字的份量。

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从选题和前瞻性的角度来看，这本书似乎没有太紧密地贴合当前业界对微控制器技术的最新发展趋势。当下，低功耗设计、安全启动（Secure Boot）以及集成无线通信（如Wi-Fi、BLE）的SoC解决方案已经成为主流，许多先进的微控制器都在强调其在物联网边缘计算中的角色。然而，我在这本书中发现的大部分篇幅，仍然聚焦于相对基础的、通用型的并行和串行接口操作，对于如何利用现代片上资源（如DMA控制器的高级模式、硬件加密模块）来优化系统性能和功耗的讨论非常有限。这使得这本书更像是一本适用于教学普及的入门读物，而非一本能帮助资深工程师快速掌握新一代嵌入式系统特性的进阶参考。如果这本书能将篇幅适当缩减，将节省下来的空间用于深入剖析新兴的总线架构（如AXI/AHB）以及如何进行片上软件定义外设的配置，相信其市场价值和技术深度都会得到显著提升。

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这本书的章节组织结构，说实话，有些陈旧了，明显带着一股上世纪末的技术文档的影子。我特别期待看到在数据结构和算法部分能与现代嵌入式开发的需求接轨，比如如何在资源极其有限的环境下高效地实现消息队列（MQ）或者轻量级的操作系统调度。但翻阅下来，感觉作者的关注点似乎还停留在汇编语言层面的细致操作和基础的I/O控制上，这对于现在动辄需要处理复杂网络协议和大量传感器数据的项目来说，显得有些力不从心。我本来希望书中能详细对比一下不同编译器的优化策略对最终代码大小和运行速度的影响，或者深入剖析一下编译链接过程中的内存映射，这些都是决定嵌入式项目成败的关键细节。然而，书中更多的是对“是什么”的描述，而不是对“为什么这样做更好”的深入论证。对于那些已经具备一定C语言基础，渴望向高性能嵌入式开发迈进的工程师来说，这本书提供的知识增量可能并不如预期中那么令人兴奋，更像是一本查漏补缺的参考手册，而不是引领方向的指南针。

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