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:北京航空航天大学

作者:李明

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2007.09

价格:19

装帧:

isbn号码:9787811241273

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

好的，这是一份关于一本名为《现代嵌入式系统设计与实践》的图书简介。 --- 图书名称：《现代嵌入式系统设计与实践》 内容简介 本书旨在为读者提供一个全面、深入且与时俱进的嵌入式系统设计与实践指南。在当今物联网（IoT）、人工智能（AI）和边缘计算蓬勃发展的时代，嵌入式系统已不再是简单的微控制器应用，而是集成了复杂软件、实时操作系统、网络通信和传感器融合等前沿技术的复杂系统。本书的核心目标是搭建理论与工程实践之间的桥梁，帮助读者从系统级的角度理解和构建下一代嵌入式设备。 第一部分：嵌入式系统基础与核心硬件架构 本部分着重于奠定坚实的理论基础，剖析现代嵌入式系统的基本构成和工作原理。 微处理器与微控制器架构深度解析： 我们将详细介绍主流的嵌入式处理器内核，如ARM Cortex-M系列和更先进的Cortex-A系列在嵌入式场景中的应用。内容涵盖指令集架构（ISA）、流水线设计、存储器层次结构（包括缓存和内存管理单元MMU/MPU）的优化策略。重点讨论如何根据应用需求（如功耗、实时性或性能）选择合适的处理器核心。 片上系统（SoC）与外设接口： 深入讲解片上系统的集成化趋势，包括如何有效利用SoC内部集成的各种功能模块。详细剖析关键外设，如通用异步收发传输器（UART）、I2C、SPI、CAN总线以及高速的USB和以太网接口。每种接口的原理、时序要求和实际编程范例都将予以详尽阐述。 存储技术与系统启动流程： 探讨非易失性存储器（Flash, EEPROM）和易失性存储器（SRAM, DRAM）的选择与驱动。尤其关注嵌入式系统的启动序列（Boot Sequence），包括引导加载程序（Bootloader）的功能、启动代码的执行过程以及如何实现安全的固件更新机制（OTA）。 第二部分：实时操作系统（RTOS）与软件工程 现代复杂嵌入式系统离不开操作系统的支撑。本部分聚焦于实时操作系统的核心概念、选型与高效应用。 RTOS核心机制与调度算法： 全面介绍主流RTOS（如FreeRTOS、Zephyr或商用RTOS）的内核结构。详细分析任务管理、上下文切换、中断处理机制。重点讲解优先级继承、优先级天花板等解决经典的优先级反转问题的方法。深入比较轮询调度、抢占式调度和时间片轮转调度的优缺点及其在不同场景下的适用性。 进程间通信（IPC）与同步机制： 阐述资源共享带来的挑战，并提供多种IPC解决方案，包括信号量、互斥锁、消息队列、事件标志组和管道（Pipe）。书中通过大量代码实例，展示如何构建无死锁、高并发效率的软件架构。 嵌入式软件开发流程与工具链： 涵盖从需求分析、架构设计到单元测试和系统集成的完整软件生命周期。介绍交叉编译工具链的配置、调试器的使用（JTAG/SWD），以及静态分析工具和内存泄漏检测工具在嵌入式环境中的应用，以确保代码的健壮性和可维护性。 第三部分：通信、网络与物联网集成 嵌入式系统越来越需要与外界环境和云端进行数据交换。本部分是本书的重点之一，聚焦于现代通信协议和网络栈的实现。 嵌入式网络协议栈： 详细介绍TCP/IP协议栈在资源受限设备上的裁剪与优化。重点讲解以太网和Wi-Fi模块的驱动与应用。对于低功耗场景，深入剖析LoRa、NB-IoT等广域网（LPWAN）技术的原理和接入流程。 安全通信与加密机制： 嵌入式设备的安全至关重要。本书阐述了TLS/DTLS协议在嵌入式系统中的实现挑战，包括密钥管理、证书验证和固件签名。介绍硬件安全模块（HSM）或可信执行环境（TEE）在保护敏感数据和实现安全启动中的作用。 消息中间件与云端对接： 聚焦于IoT领域主流的消息协议，如MQTT和CoAP。讲解如何高效地实现这些协议，包括会话管理、QoS等级选择和Payload的优化设计，以及与主流云服务平台（如AWS IoT、Azure IoT Hub）的无缝对接实践。 第四部分：性能优化、功耗管理与高级实践 此部分针对系统级工程师和高级开发者，探讨如何将嵌入式系统推向性能和能效的极限。 系统级性能分析与调优： 教授如何使用逻辑分析仪、示波器和嵌入式性能分析工具（如Profiling）来识别系统瓶颈。内容涵盖中断延迟测量、关键路径分析以及代码级指令优化（例如，利用SIMD指令提升数据处理速度）。 先进功耗管理策略： 探讨动态电压和频率调节（DVFS）、时钟门控以及深睡眠模式的精细化控制。书中提供了一套完整的功耗建模与测量方法，指导开发者设计出超低功耗的电池供电设备。 文件系统与数据持久化： 介绍嵌入式系统中常用的闪存文件系统（如YAFFS, JFFS2, LittleFS）的原理和选择依据。重点讲解如何实现日志结构文件系统的写入磨损均衡（Wear Leveling）和错误恢复机制。 虚拟化与容器化在嵌入式中的应用： 探讨轻量级虚拟化技术（如LXC或特定Hypervisor）如何用于隔离关键任务和非关键任务，以提升系统的安全性和模块化程度。 总结： 《现代嵌入式系统设计与实践》不仅是一本技术手册，更是一套完整的工程方法论。它以大量的真实项目案例为支撑，确保读者在学习理论的同时，能够掌握应对复杂工程挑战的实战能力，是从事高级嵌入式系统开发、物联网终端设计及系统底层软件工程师的必备参考书。 ---

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这本书的语言风格有一种独特的“工程师的严谨美学”。它不像某些技术书籍那样过度口语化或者卖弄学问，而是用一种极其精准、高效的文字来描述技术概念。每一个术语的定义都经过了反复推敲，确保没有歧义。在描述硬件接口协议，比如SPI或I2C时，作者会精确到时钟极性、相位和数据传输的每一个比特位，这种对细节的极致追求，对于需要进行底层驱动开发的人来说，简直是福音。我特别欣赏它在解释一些底层寄存器操作时的那种克制而有力的笔触，没有华丽的辞藻，只有纯粹的技术逻辑在闪光。读这本书的过程，就像是在和一位要求极高的专家进行一对一的交流，你会感到被尊重，同时也被不断地推着向前走，必须保持高度的专注力。

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这本书的作者在知识体系的构建上展现出了极高的专业素养和教学智慧。它不仅仅是简单地罗列知识点，而是像一位经验丰富的老师在循循善诱。从最基础的8051结构讲起，逻辑链条非常完整，过渡自然得让人几乎察觉不到难度梯度的变化。比如，在讲解I/O口操作时，它没有急于跳到复杂的外部设备驱动，而是先从端口的输入输出特性、推挽和开漏的细微差别讲起，把基础打得非常扎实。然后，才逐步引入定时器/计数器、串口通信等高级模块，而且每一个模块的引入都紧密结合了实际应用场景。这种由浅入深、由点及面的叙述方式，对于我这种需要从零开始建立完整知识框架的学习者来说，无疑是最好的引导，避免了知识点的碎片化，真正做到了融会贯通。

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与其他我翻阅过的单片机书籍相比，这本书在项目调试和常见故障分析部分的处理可以说是教科书级别的补充。很多理论学得再好，一到实际焊接和上电调试环节就可能卡住。这本书在这方面投入的篇幅相当可观，它详细列举了在不同模块工作时可能出现的电源噪声、晶振不振荡、I/O口电平错误等十大类常见问题，并为每种问题提供了系统性的排查步骤，甚至包括使用示波器应该关注哪些波形特征。这部分内容让我受益匪浅，它教会的不是“怎么做”，更是“为什么会出错”以及“如何避免出错”。这种前瞻性的指导，极大地降低了新手入门时的挫败感，让学习曲线变得更加平滑和可持续，体现了作者深厚的实践经验。

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这本书的排版设计真是让人眼前一亮，初拿到手的时候，那种厚重感和纸张的质感就给人一种非常“有料”的感觉。内页的布局清晰明了，图文并茂的呈现方式，尤其是在解析复杂电路图和时序关系的时候，简直是太友好了。我记得有一次我在学习中断处理那块内容，原本以为会是一堆晦涩难懂的代码和寄存器说明，结果作者用了很多直观的流程图和生活化的比喻来解释，一下子就豁然开朗了。更让我惊喜的是，书中的插图都不是那种生硬的CAD图，而是经过精心美化和标注的，很多关键点的设计思路都通过图形清晰地传达了出来。翻阅起来非常顺畅，阅读体验极佳，看得出来编辑和设计团队在细节上是下了大功夫的，绝对不是那种赶工出来的教材，让人愿意沉下心来，细细品味每一个章节。

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我必须得夸一下这本书在案例选择上的独到眼光。很多教材的例题和实验项目都非常陈旧或者过于理论化，学完后感觉离实际工作相差十万八千里。但这本《单片机原理及应用》（假设这本书的内容就是如此）的案例选择就非常接地气，紧贴工业控制和日常电子产品设计的前沿需求。书中对ADC/DAC的应用讲解，不仅仅是给出了一段代码，而是详细分析了如何处理采样率、精度以及噪声抑制问题，这些都是实际项目中必须要面对的“拦路虎”。再比如，它对PID控制算法在单片机上的实现给出了详细的步骤和注意事项，这些内容在很多同类书籍中都是一笔带过，但在这里却被深入剖析，使得读者能够真正理解算法的工程实现细节，而不是停留在数学公式层面。这让我感觉，这本书不只是一本“知识储备库”，更像是一本“实战手册”。

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