ATMEL89系列单片机的原理与开发实践

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出版者:中国电力出版社
作者:欧阳文
出品人:
页数:306
译者:
出版时间:2007-6
价格:32.00元
装帧:
isbn号码:9787508353647
丛书系列:
图书标签:
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具体描述

ATMEL89系列单片机的原理与开发实践,ISBN:9787508353647,作者:欧阳文

好的,以下是关于《ATMEL89系列单片机的原理与开发实践》的图书简介,严格按照您的要求撰写: --- 嵌入式系统设计入门与实践:基于主流微控制器平台的应用开发指南 本书导读: 在快速迭代的电子工程和自动化领域,对嵌入式系统的理解与应用能力是工程师不可或缺的核心技能。本书并非聚焦于某一特定系列的单片机,而是致力于构建一个系统化的、面向实际应用的嵌入式系统开发框架。我们相信,掌握了底层逻辑、开发流程与调试技巧,才能在面对任何新的微控制器平台时,都能迅速、高效地投入到项目开发中。 本书以提升读者的“工程思维”和“动手能力”为核心目标,覆盖了从硬件基础理论到复杂软件架构设计的完整路径。 第一部分:嵌入式系统基础理论与硬件内核 本部分为所有嵌入式开发工作奠定坚实的理论基础,强调基础知识的深度理解而非简单的语法记忆。 第一章:数字电路与微处理器基础概念重构 本章深入探讨数字逻辑电路在现代嵌入式系统中的作用,重点解析了时序逻辑与组合逻辑的实际应用场景,而非仅仅停留在布尔代数层面。我们详细阐述了时钟信号的产生、分配与同步机制,这是理解任何高速数字系统稳定性的关键。随后,引入微处理器(MPU)与微控制器(MCU)的核心区别,着重剖析了指令集架构(ISA)的基本原理,包括精简指令集(RISC)与复杂指令集(CISC)的设计哲学及其对程序执行效率的影响。 第二章:存储器系统详解与数据组织 对存储器的理解是高效编程的前提。本章细致划分了易失性存储器(如SRAM/DRAM)与非易失性存储器(如Flash/EEPROM)的内部结构和访问时序。我们着重讲解了存储器映射(Memory Mapping)的概念,包括如何将I/O设备、寄存器和程序代码合理地分配到统一的地址空间中。此外,详细分析了位操作(Bit-level Manipulation)的效率优化技巧,这是在资源受限环境中进行精细控制的必要手段。 第三章:系统总线、中断与并行I/O控制 总线是系统各部件沟通的桥梁。本章聚焦于系统总线的类型(数据总线、地址总线、控制总线)及其仲裁机制。重点剖析了中断系统的工作流程,包括中断向量表、优先级管理和上下文切换的底层实现。在I/O控制方面,我们通过案例展示了如何利用端口的输入/输出模式配置、推挽/开漏输出、上下拉电阻配置等功能,实现对外部传感器和执行器的精确驱动。 第二部分:核心外设接口与数据采集 本部分将理论知识转化为实际操作能力,重点讲解嵌入式系统中应用最广泛的通信与控制接口。 第四章:定时器/计数器模块的精确控制 定时器是嵌入式系统的心脏。本章不局限于PWM的生成,而是深入探讨了通用定时器、输入捕获模式的应用。通过详细的寄存器配置步骤,演示了如何实现高精度脉冲宽度调制(PWM)用于电机控制,以及如何利用输入捕获功能实现对外部复杂波形(如编码器信号)的精确测量。 第五章:模拟信号处理与A/D转换技术 在处理真实世界信号时,模拟数字转换器(ADC)至关重要。本章详细介绍了ADC的工作原理,包括采样定理、量化误差,以及单次转换、连续转换、扫描模式的编程实现。我们强调了参考电压的选择、通道的切换顺序对测量精度的影响,并提供了实际的传感器信号调理电路设计指导。 第六章:串行通信协议栈的深度应用 串行通信是设备间交互的通用语言。本章系统梳理了UART(异步串行通信)的波特率计算与错误校验。更侧重于同步通信协议的实践,如SPI(串行外设接口)用于高速数据交换(如SD卡或显示屏驱动),以及I2C(外部总线接口)在多设备总线连接中的仲裁机制与地址寻址策略。 第三部分:软件架构、开发工具链与调试方法 优秀的代码源于良好的工程实践。本部分着重于提升软件的健壮性、可维护性及调试效率。 第七章:嵌入式C语言编程范式与内存管理 本章聚焦于嵌入式C语言的特殊性。重点讨论了`volatile`关键字的正确使用场景(尤其是在处理中断服务程序和共享变量时)、函数调用栈的溢出分析以及堆栈的分配机制。讲解了指针算术在硬件寄存器访问中的精确应用,并强调了资源受限环境下的内存碎片化规避策略。 第八章:汇编语言在关键路径中的优化应用 虽然主体开发使用高级语言,但在性能瓶颈处,汇编语言仍然是必需品。本章精选了启动代码(Startup Code)的初始化过程,演示了如何使用汇编语言实现快速的寄存器保存与恢复、硬件初始化设置以及关键的循环加速。这部分内容帮助读者理解高级语言编译器最终生成的机器代码结构。 第九章:集成开发环境(IDE)与高效调试技巧 现代嵌入式开发高度依赖调试工具。本章详述了交叉编译环境的搭建、固件烧录流程的自动化配置。核心内容在于调试器(Debugger)的高级用法,包括设置硬件断点、观察寄存器组的变化、分析程序流程追踪(Trace)以及使用逻辑分析仪配合代码执行来验证时序相关问题。我们提供了针对常见硬件故障的系统性排查清单。 第四部分:项目集成与系统设计模式 本部分将前述所有技能整合,面向实际的系统级应用。 第十章:实时性与任务调度基础 对于需要响应外部事件的系统,理解实时性至关重要。本章介绍了“裸机编程”(Bare-Metal Programming)下的软件轮询与中断驱动的区别与优劣。引入了简单的多任务处理概念,不涉及复杂的RTOS,但会讲解如何通过软件定时器和状态机(State Machine)的设计模式,实现看似并发的、结构清晰的程序逻辑。 第十一章:驱动程序设计与模块化 本章关注代码的复用性与可维护性。讲解了硬件抽象层(HAL)的设计思想,如何将特定芯片的寄存器操作封装成独立、可移植的函数接口。通过构建一个通用的通用异步通信驱动模块案例,展示了如何分离应用逻辑层和硬件接口层,以适应未来更换不同微控制器平台的需求。 总结: 本书旨在培养能够独立进行嵌入式系统软硬件协同设计的工程师。读者在完成全部学习后,将具备深厚的底层理解能力,能够快速上手并高效开发任何主流的32位或更高级别的微控制器应用项目,其核心知识体系具有高度的迁移性。 ---

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我是一名有几年工作经验的嵌入式工程师,平时主要接触 ARM Cortex-M 系列。最近因为项目需要,需要用到一些老旧但依然广泛使用的 ATMEL89 系列单片机,才入手了这本书。老实说,刚开始我对这本书的期望值并不高,觉得这种已经有些年头的系列,资料应该都比较成熟了,而且网上也能找到很多零散的信息。但翻开这本书,我还是被它内容的深度和广度所惊讶。它不仅仅是简单地罗列 datasheet 上的信息,而是对 ATMEL89 系列的内部工作原理做了非常深入的剖析,尤其是在一些细节的处理上,比如 Flash 存储器的读写机制、低功耗模式的实现原理、以及各种干扰源的影响和抗干扰措施,都讲解得非常到位。书中的一些章节,比如“系统时钟和复位电路设计”、“存储器映射和扩展”以及“I/O 口的灵活配置与应用”等,对于理解整个单片机的性能优化和硬件接口设计都有非常重要的指导意义。即使是对我这样有一定基础的工程师来说,也能从中获得不少启发,能够帮助我更高效地完成基于 ATMEL89 系列的开发任务,并且能深入理解其硬件特性,从而写出更健壮、更优化的代码。

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我本身对单片机硬件的底层原理非常感兴趣,总是想弄清楚每一个操作背后到底发生了什么。《ATMEL89系列单片机的原理与开发实践》这本书在这方面做得非常扎实。它不仅仅告诉你如何去使用某一个功能,而是深入到硬件层面,讲解了这些功能是如何实现的。例如,在讲到定时器/计数器时,它会详细解析内部的时钟分频、计数器的工作原理、各种模式(模式0、1、2、3)的寄存器配置以及它们在不同应用场景下的特点。对于中断系统,不仅讲解了中断的优先级、中断向量表,还深入分析了中断发生时的硬件响应过程。更让我惊喜的是,书中还包含了一些关于汇编语言在单片机开发中的应用,以及如何利用汇编来优化某些关键性能的代码片段。这对于想要深入理解单片机工作细节的读者来说,是极具价值的。它帮助我从“会用”提升到“懂用”,甚至能够根据硬件特性来设计更优化的算法和程序,从而更好地发挥 ATMEL89 系列单片机的性能。

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这本书最大的亮点在于其“实践”二字。它并没有仅仅停留在原理的讲解,而是将大量的篇幅用于实际的开发案例。从最基础的 LED 闪烁、按键扫描,到稍微复杂一些的数码管显示、ADC 采样,再到更高级的 PWM 控制、实时时钟(RTC)的应用、甚至还有一些简单的通信协议实现,书里都给出了详细的步骤和完整的代码。这些代码不仅能够直接运行,而且都经过了作者的反复验证,质量非常高。我尤其关注了书中关于“蜂鸣器驱动设计”和“LCD1602 液晶显示模块接口”的章节,因为这些都是我项目中最常遇到的模块。书中的讲解不仅包括了硬件连接,还详细阐述了相应的驱动程序的编写思路和关键代码实现,并且还给出了如何优化代码效率的建议。让我印象深刻的是,它还会提及一些在实际开发中可能遇到的坑,比如驱动程序的时序问题、电磁干扰问题等,并给出相应的解决方案。这对于初学者来说,能够避免走很多弯路,对于有经验的工程师来说,也能起到查漏补缺的作用,让整个开发过程更加顺畅和高效。

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这本书的排版和插图是我非常欣赏的一点。相比于一些只堆砌文字的“大部头”,《ATMEL89系列单片机的原理与开发实践》在视觉呈现上做得非常出色。大量的清晰的电路图、时序图、流程图以及单片机内部框图,使得抽象的概念变得具体可感。例如,在讲解中断向量表和中断服务程序的执行流程时,配上的流程图简直是神来之笔,让我在第一次阅读时就能迅速把握整个过程。还有很多寄存器的位定义,都用了表格的形式清晰列出,并且用不同颜色区分关键位,大大降低了阅读的难度。书中的代码示例也经过了精心设计,不仅功能齐全,而且逻辑清晰,注释详尽,很多小技巧和细节处理都能学到。我特别喜欢其中关于“硬件接口设计实例”的章节,里面包含了 SPI、I2C、UART 等常用接口的详细设计和驱动开发,并且有实际的电路连接图,这对于我这种需要经常和外围器件打交道的工程师来说,简直是太有用了。它帮助我省去了大量查阅 datasheet 和反复试验的时间,直接上手就可以进行硬件集成和调试。

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这本书在我刚接触单片机的时候,真的是救了我一命!当时市面上关于89系列的资料虽然不少,但总觉得有些零散,要么理论讲得过于抽象,要么实践部分又过于简略,很多地方需要反复查阅 datasheet 才能勉强理解。拿到这本《ATMEL89系列单片机的原理与开发实践》后,我简直 like a thirsty man finding water。它从最基础的体系结构讲起,一点点深入到指令集、中断系统、定时器/计数器、ADC、EEP​​ROM等等,每一个模块都讲得非常透彻,而且紧密结合实际应用,不会让你觉得是在背诵枯燥的理论。我尤其喜欢它在介绍每个外设时,都会给出清晰的框图和详细的寄存器说明,并且通过大量的代码示例来展示如何配置和使用这些硬件。很多以前让我头疼的 timer 模式、串口通信的波特率设置、ADC 的采样时序,在这本书里都变得清晰明了。而且,书中的代码风格也很好,清晰易懂,注释也足够详细,对于初学者来说,这简直是福音,可以直接拿来修改和参考。它让我真正理解了单片机是如何工作的,而不是仅仅停留在“调包侠”的层面。

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