51单片机开发入门与典型实例 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:人民邮电出版社

作者:王守中

出品人:

页数:440

译者:

出版时间:2007-8

价格:49.00元

装帧:平装

isbn号码:9787115161895

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• 单片机开发
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嵌入式系统设计与应用：从基础理论到前沿实践 本书旨在为读者提供一个全面、深入且实用的嵌入式系统设计与应用的学习路径。我们聚焦于当前主流的微控制器架构、高效的软件开发方法以及面向物联网（IoT）和工业控制的前沿技术应用，力求将复杂的理论知识转化为可操作的工程实践。 --- 第一部分：嵌入式系统核心基础与微控制器架构剖析 本部分将奠定坚实的理论基础，深入剖析现代嵌入式系统的心脏——微控制器（MCU）的工作原理和设计哲学。 第一章：嵌入式系统概论与发展趋势 1.1 嵌入式系统的定义、构成要素与核心特点：实时性、可靠性、资源受限性。 1.2 嵌入式系统的分类：从小型传感器节点到复杂的实时控制系统。 1.3 现代嵌入式技术栈概述：硬件、固件、操作系统与应用层软件的协同工作模式。 1.4 嵌入式领域的前沿趋势：边缘计算、低功耗设计（LPWAN）、功能安全（FuSa）标准与安全启动机制。 第二章：主流微控制器架构深入解析 本书将重点剖析当前工业界占主导地位的两大指令集架构，而非特定型号的入门级8位平台。 2.1 ARM Cortex-M 架构深度解析： 2.1.1 Cortex-M3/M4/M7 的流水线设计、特权级别与内存保护单元（MPU）。 2.1.2 嵌套向量中断控制器（NVIC）的高效中断管理机制与延迟分析。 2.1.3 总线矩阵结构（AHB/APB）对系统性能的影响。 2.2 RISC-V 架构的开放性与定制化潜力： 2.2.1 RISC-V ISA 的模块化设计原理与扩展性。 2.2.2 异构计算与定制指令集在特定领域的应用前景。 2.3 存储器系统与启动过程：闪存（Flash）、SRAM 的组织结构，以及 Bootloader 在系统初始化中的关键作用。 第三章：系统级软件开发环境与工具链 本章介绍高效的工程化开发所需工具与方法。 3.1 交叉编译环境的搭建与配置：GCC/Clang for Embedded 工具链的使用。 3.2 专业的集成开发环境（IDE）配置与调试技巧（如 J-Link/ST-Link 配合 GDB）。 3.3 版本控制在嵌入式项目中的应用：Git 的分支管理策略与协作流程。 3.4 静态分析工具（Linting）与代码质量保证。 --- 第二部分：底层驱动开发与硬件接口编程 本部分侧重于如何通过软件精确控制和高效利用微控制器外设资源，是嵌入式工程师的核心技能。 第四章：寄存器级编程与驱动框架设计 4.1 内存映射 I/O（MMIO）的原理与操作规范。 4.2 时钟系统精细控制：PLL、分频器配置，以及如何实现低功耗模式下的动态调频。 4.3 中断服务程序（ISR）的编写规范与原子操作：如何最小化临界区，避免竞态条件。 4.4 驱动设计的分层思想：从裸机寄存器操作到底层 HAL（硬件抽象层）封装。 第五章：定时器、PWM 与精确时间控制 5.1 基本定时器与输入捕获模式的应用。 5.2 高级控制：死区时间生成与互补输出的实现（用于电机控制）。 5.3 脉冲宽度调制（PWM）在电源管理和信号生成中的应用，包括三角波/正弦波的查找表生成。 第六章：通信接口的实现与协议栈适配 重点介绍现代嵌入式系统中常用的高速和低速通信接口。 6.1 串行通信（UART/USART）：波特率精确计算与数据帧校验。 6.2 同步通信（SPI）：多设备仲裁、时序图分析与 DMA 协同传输。 6.3 I2C/I2S 协议深度剖析：地址寻址机制、时钟拉伸与总线仲裁。 6.4 高速异步通信（CAN/Ethernet MAC）：CAN 报文结构、过滤器配置，以及裸机以太网帧的构建。 第七章：数据采集与模拟信号处理 7.1 模数转换器（ADC）：采样定理回顾、流水线模式与过采样技术。 7.2 噪声抑制策略：硬件滤波（RC电路）与软件数字滤波（FIR/IIR 滤波器）。 7.3 数模转换器（DAC）的平滑输出与波形生成。 --- 第三部分：实时操作系统（RTOS）与并发编程 实时操作系统是构建复杂、可维护嵌入式应用的关键抽象层。本部分将系统性介绍主流 RTOS 的概念和应用。 第八章：实时操作系统的核心概念 8.1 RTOS 的调度机制：抢占式、时间片轮转与优先级继承协议。 8.2 任务管理：创建、挂起、恢复与任务状态转换。 8.3 内核对象：信号量、互斥锁（Mutex）与临界区管理，避免死锁与优先级反转。 第九章：任务间通信与数据同步 9.1 消息队列（Message Queue）与事件组（Event Groups）的使用模式。 9.2 邮箱（Mailbox）与事件标志（Event Flags）在状态机驱动中的应用。 9.3 性能考量：对象选取对系统开销（内存占用和上下文切换时间）的影响。 第十章：高级 RTOS 应用与内存管理 10.1 软件定时器（Software Timer）的实现与应用场景。 10.2 内存池（Memory Pool）与动态内存分配（Heap Management）在资源受限环境下的优化。 10.3 RTOS 调试技术：使用 Trace Recorder 进行任务行为分析与性能瓶颈定位。 --- 第四部分：面向应用的嵌入式系统设计范例 本部分将理论与实践相结合，通过具体的工程案例展示如何构建可靠的、具有现代通信能力的嵌入式产品。 第十一章：低功耗设计与电源管理策略 11.1 功耗分析方法：电流测量与功耗建模。 11.2 睡眠模式（Sleep/Stop/Standby）的精确控制与唤醒源管理。 11.3 电池供电系统的设计：实时时钟（RTC）的备份与唤醒机制。 11.4 事件驱动架构（EDA）在最大化休眠时间中的作用。 第十二章：固件升级（OTA/FOTA）机制的实现 12.1 固件更新的安全性考量：加密与数字签名验证。 12.2 双备份分区（A/B Partitioning）策略与原子性升级流程。 12.3 传输通道的可靠性保障：基于文件系统的传输与校验。 第十三章：物联网（IoT）连接与嵌入式安全基础 13.1 轻量级通信协议选型：MQTT 协议的 QoS 等级与主题（Topic）设计。 13.2 TLS/DTLS 协议栈在嵌入式设备上的移植与内存优化。 13.3 安全启动（Secure Boot）流程概述：信任根（RoT）的建立与固件完整性验证。 13.4 硬件安全模块（HSM）在密钥存储与加密加速中的作用。 第十四章：复杂系统级调试与故障排查 14.1 崩溃分析：硬故障（Hard Fault）的捕获与堆栈回溯。 14.2 软件看门狗（WDT）的合理配置与系统复位链管理。 14.3 使用逻辑分析仪（Logic Analyzer）和示波器进行时序与信号完整性调试的实战技巧。 --- 本书面向对象： 具有一定 C 语言基础，希望从初级单片机平台深入学习主流 32 位 MCU 架构、掌握实时操作系统应用、并致力于开发具有工业级可靠性和现代网络连接能力的嵌入式系统的工程师、技术爱好者和高校学生。本书强调的不是单一芯片的入门操作，而是系统设计方法论与跨平台应用能力。

评分☆☆☆☆☆

我发现很多人有个很好的习惯，写博客或者日记，一方面是对自己的总结同时也让别人从中学到许多。我也书评也是出于这个目的的，但是我水平有限，但是对于想购买者本书的人来说或许有那么一点作用。。。 这是一本很不错的一本书，也就是这本书将我带进了单片机的大门。我之所...

评分☆☆☆☆☆

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这本书的“典型实例”部分绝对是亮点中的亮点。我最开始被书中一个控制交通灯的例子深深吸引。它不仅给出了完整的电路图和代码，还详细分析了每个模块的功能，比如如何通过延时实现红绿灯的切换，如何利用定时器来精确控制闪烁频率。最让我惊喜的是，书中还提到了如何扩展功能，比如增加行人过街按钮，以及如何利用外部中断来实现按钮的响应。这让我看到了单片机在实际应用中的无限可能。另一个让我印象深刻的实例是声控开关。我一直觉得能用声音控制电器很酷，而这本书居然教我如何一步步实现。它讲解了如何选择合适的麦克风模块，如何采集声音信号，以及如何通过软件滤波和阈值判断来实现声控。虽然过程中遇到了一些小bug，但书中给出的调试思路和技巧，比如如何用示波器观察信号，让我能够独立解决问题，这种成就感是无法比拟的。

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我之前尝试过一些其他关于51单片机的书籍，但总觉得它们要么过于理论化，要么实例不够详细，要么代码晦涩难懂。这本书在这些方面都做得非常到位。它提供的代码示例，不仅可以完整运行，而且每一步都做了详细的解释，不会让你在面对陌生的代码时感到迷茫。我特别赞赏书中在讲解硬件接口时，不仅提供了原理图，还给出了一些实物连接的建议，这对于我这种没有多少实践经验的人来说，简直是福音。比如，在讲解AD转换时，书中就详细介绍了如何连接电位器作为输入信号，以及如何通过代码读取ADC转换后的值。这种贴近实际操作的讲解，让我觉得这本书不仅仅是一本理论教材，更是一本可以伴随我一起进行硬件开发的“工具书”。

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这本书真的让我对单片机开发有了全新的认识。起初我只是抱着试一试的心态，因为之前接触过一些基础的编程知识，但对硬件层面完全是个小白。拿到这本书后，首先吸引我的是它的章节安排，非常循序渐进，从最基本的51单片机的架构、指令集讲起，到GPIO的控制、定时器和计数器的使用，再到中断系统的原理和应用，每一步都讲解得非常透彻。我尤其喜欢它在讲解理论知识的同时，会立刻配上非常贴合的实例，比如在讲到IO口控制时，书中会直接给出控制LED闪烁的代码，并且还会解释为什么这样写，这样做有什么效果。这种“学以致用”的学习方式，让我感觉自己真的在一步步掌握这项技术，而不是死记硬背那些枯燥的理论。而且，书中在解释一些关键概念时，比如时序、电平触发，并没有简单地给出定义，而是通过图示和比喻来帮助理解，让我这个初学者也能轻松get到其中的奥秘。

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作为一名在校学生，我平时接触的单片机资料很多，但真正能让我觉得“读懂了”的并不多。这本书在这方面做得非常出色。它没有上来就堆砌复杂的概念和晦涩的术语，而是用一种非常平实的语言来讲解，就好像一位经验丰富的老师在耐心指导你。比如在讲到中断向量表时，它没有直接给出地址表，而是先解释了中断的由来，为什么需要中断，以及中断发生时CPU会做什么。然后才引出中断向量表的作用，就像一个电话簿，记录着不同事件发生时CPU应该“拨打”的“电话号码”。这种由浅入深的讲解方式，让我在理解的同时，也能对整个知识体系有一个清晰的认知。而且，书中的代码风格也很规范，注释清晰，对于我这种新手来说，学习和模仿起来非常容易，也为我今后的编程打下了良好的基础。

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坦白说，一开始我对“典型实例”抱有一丝怀疑，觉得可能只是些简单的“玩具”项目。但这本书中的实例，从基础的LED流水灯、数码管显示，到稍微复杂一些的温湿度传感器数据采集、LCD1602液晶显示，再到甚至涉及RS232通信的简单串口通信，每一个都非常有代表性，并且都足够让初学者在实践中获得成就感。书中在讲解每个实例时，都会详细说明硬件连接，软件实现思路，以及关键代码的解释。我最喜欢的部分是它在介绍完一个实例后，还会提出一些“思考与拓展”，鼓励读者去修改代码，增加新的功能。比如，在介绍完数码管显示后，就引导读者思考如何实现时钟功能，如何用定时器来驱动时钟的走动。这种引导式的学习，极大地激发了我的学习兴趣和主动性。

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