具体描述
《51单片机及其C语言程序开发实例》首先简单介绍了51系列单片机的基础知识，然后从工程应用的角度出发，详细地介绍了51系列单片机常用的电路模块，主要包括键盘、LCD显示、A，D转换、D／A转换、IC总线应用、语音、实时时钟、红外、usB、步进电机、数字锁相环、串口通信、DDs等，同时列举了4个典型的实际工程，包括语音存储与回放系统、数控直流恒流源、简易数字逻辑分析仪、智能电动小车等，目的在于使读者能够迅速地掌握51系列单片机的开发与实现。《51单片机及其C语言程序开发实例》深入浅出，力求既能使单片机的初学者迅速入门，又能使中高级开发人员在原来的基础上进一步提高实际项目开发能力。
精品电子制作与现代嵌入式系统设计：面向初学者的实践指南 本书聚焦于当代电子技术领域的前沿实践与核心技能的培养，旨在为对电子制作、微控制器应用和嵌入式系统开发感兴趣的初学者和工程师提供一套系统、实用的学习路径。本书内容完全独立于51单片机体系结构，专注于当前工业界和创客社区更为广泛采用的、性能更强大的现代微控制器平台，特别是基于ARM Cortex-M内核的STM32系列微控制器，并结合Python/MicroPython等高级语言进行应用层开发。 --- 第一部分：现代嵌入式系统的基石——ARM Cortex-M微控制器基础 本部分将彻底摒弃传统的8位机架构，直接切入主流的32位嵌入式系统核心——ARM Cortex-M系列（以STM32F1/F4系列为例）。我们相信，对于希望快速进入现代电子产品开发的学习者而言，掌握32位架构的性能优势和丰富的资源是至关重要的。 第一章：32位微控制器架构概览与选型 本章首先介绍了从8位到32位处理器的技术演进，重点解析了ARM Cortex-M架构的优越性，包括流水线、寄存器组、内存保护单元（MPU）等基础概念。我们将详细对比不同系列的Cortex-M内核（如M0, M3, M4, M7）的特点及其适用场景，指导读者如何根据项目需求（功耗、速度、浮点运算能力）进行正确的芯片选型。 第二章：STM32开发环境搭建与启动流程 我们将详细指导读者搭建基于STM32CubeIDE或Keil MDK的专业级开发环境。重点内容包括： 1. 交叉编译工具链的配置与调试器（ST-Link/J-Link）的使用。 2. 芯片的启动序列分析： 从复位到程序执行的完整过程，包括Flash启动、SRAM启动模式的选择与配置。 3. 时钟系统深度解析： RCC（Reset and Clock Control）单元的配置，HSE/HSI、PLL的设置，实现系统、总线和外设的时钟分频与倍频，确保系统运行在最佳状态。 第三章：寄存器级编程入门：GPIO与中断系统 为了培养对硬件更深层次的理解，本章首先采用寄存器直接操作的方式，而非完全依赖HAL库，来控制通用输入输出（GPIO）。 1. GPIO端口的配置与操作： 深入讲解输入、上拉/下拉、推挽/开漏输出模式的底层原理，并实现LED的精确点亮与闪烁。 2. 外部中断/事件控制器（EXTI）： 详细阐述如何配置外部引脚中断，包括中断的触发沿检测（上升沿/下降沿）、去抖动处理，以及在中断服务程序（ISR）中如何安全地访问共享资源。 3. NVIC（嵌套向量中断控制器）： 讲解中断优先级分组、抢占优先级与子优先级，实现复杂的多中断事件管理。 --- 第二部分：核心外设的高效利用与数据采集 本部分将深入探讨微控制器与外部世界交互的常用接口，重点关注数据的高效传输与处理能力。 第四章：定时器与脉冲宽度调制（PWM）的精妙应用 定时器是嵌入式系统中进行精确时间控制的基础。本章将详尽介绍通用定时器（TIMx）的结构： 1. 计数器模式： 向上、向下、中央对齐模式的配置，实现精确的延时和事件计数。 2. 输入捕获（Input Capture）： 利用定时器捕捉外部信号的上升沿或下降沿，精确测量脉冲宽度或频率。 3. PWM输出： 配置高级/基本定时器，生成不同占空比和频率的PWM波形，用于电机控制、LED调光等。 第五章：模数转换（ADC）与数据采集 本章侧重于将模拟世界信号转换为数字数据的过程： 1. ADC模块结构解析： 介绍采样时钟、转换时间、通道选择。 2. 单次转换与连续扫描模式： 实现单点电压测量和多通道循环采集。 3. DMA在ADC中的应用： 讲解如何利用直接内存访问（DMA）将ADC转换结果自动搬运至内存，实现不占用CPU资源的高速数据流采集，这是现代嵌入式系统的关键技术。 第六章：串行通信协议的实战部署 掌握多种通信协议是连接传感器和外部设备的必备技能： 1. UART/USART： 配置波特率、校验位，实现PC上位机与微控制器的双向异步通信。 2. SPI（Serial Peripheral Interface）： 深入理解主/从模式、时钟极性（CPOL）和时钟相位（CPHA）的组合，用于高速驱动显示屏或SD卡。 3. I2C（Inter-Integrated Circuit）： 掌握总线仲裁、地址寻址机制，实现对EEPROM、温度传感器等常用芯片的读写操作。 --- 第三部分：高级主题与现代开发范式 本部分将引导读者超越基础的“点灯”阶段，进入实时性、可靠性和高级编程范式领域。 第七章：固件的可靠性与内存管理 本章探讨如何编写更健壮的固件： 1. Flash存储器操作： 讲解STM32内部Flash的扇区擦除、写入机制，实现参数的非易失性存储和数据日志记录。 2. 看门狗（WDT）机制： 配置独立看门狗（IWDG）和窗口看门狗（WWDG），确保系统在程序跑飞时能自动复位，提高系统稳定性。 3. 内存映射与访问： 区分SRAM、Flash、外设寄存器在内存地址空间中的映射关系，理解总线仲裁对性能的影响。 第八章：实时操作系统（RTOS）入门：FreeRTOS 现代复杂系统必须使用RTOS来管理多任务并发。本章引入当前最流行的轻量级RTOS——FreeRTOS： 1. 内核基础概念： 任务（Task）、就绪列表、上下文切换的原理。 2. 任务管理： 任务的创建、删除、优先级设置与状态转换。 3. 任务间通信与同步： 详细讲解信号量（Semaphore）、互斥锁（Mutex）用于资源保护，以及消息队列（Queue）用于数据传递，避免竞态条件和死锁的发生。 第九章：面向实践的Python/MicroPython在嵌入式中的应用 为了拓宽开发者的视野，本章引入了在现代物联网和快速原型开发中越来越重要的MicroPython语言。 1. MicroPython固件烧录与环境配置。 2. 使用MicroPython驱动常用外设： 通过简洁的高级语法快速实现传感器数据读取和网络连接测试。 3. Python与C语言（HAL库）的优势互补： 探讨在项目中如何权衡使用底层C语言的性能优化和高级语言的开发效率。 --- 本书特色： 32位架构优先： 直接从当前主流的ARM Cortex-M平台起步，避免传统架构知识的冗余。 实践驱动： 每个章节都配有详细的硬件连接图和可直接运行的源码示例，强调“动手做”。 深入底层原理： 在讲解库函数的同时，穿插对寄存器和硬件手册的解读，培养系统级思维。 贴近工业需求： 重点讲解了DMA、RTOS、看门狗等保证产品可靠性的关键技术。 本书适合对象： 具备基础电路知识，希望从传统8位机或仅使用Arduino平台升级到专业32位嵌入式开发的工程师、电子专业学生，以及希望构建高性能、多任务物联网设备的创客。
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