具体描述
《PIC单片机原理与程序模块》以美国Microchip公司的单片机PIC16F627为蓝本（AD模块以PIC 16F873为蓝本），介绍单片机的原理和程序模块以及应用实例。而《PIC单片机原理与程序模块》重点介绍实用的功能模块和程序模块，只花很少的篇幅介绍PIC 16F627单片机的基本知识、内部结构、引脚和指令系统，力争使读者能够基本掌握单片机的原理，并能利用单片机进行简单的设计。只要掌握了各种的程序模块，以后遇到实际问题，就会如同搭积木一样，能很快上手解决。
书中提供的程序模块都是作者在实践中已证明是实用可行的。
探秘微处理器世界的基石：《嵌入式系统设计与实践指南》 书籍简介 本书旨在为电子工程、计算机科学及相关领域的专业人士、高级学生和技术爱好者提供一份全面且深入的嵌入式系统设计与实践的权威指南。不同于专注于特定微控制器平台的书籍，本书的视角更宏大，聚焦于嵌入式系统设计所共有的核心原理、架构选择、软件工程实践以及系统集成的高级技术。 第一部分：嵌入式系统基础架构与选型策略 本部分详尽阐述了现代嵌入式系统的基本构成要素及其设计哲学。我们首先探讨了嵌入式系统与通用计算平台的根本区别，强调了实时性、资源受限性与功耗敏感性在设计决策中的决定性作用。 1. 处理器选型与架构分析： 我们深入剖析了当前主流的处理器家族（如Cortex-M/R/A系列、RISC-V架构）的内部结构、指令集特性及其在不同应用场景下的性能与功耗权衡。内容涵盖了流水线技术、缓存管理（Cache Coherency）以及内存保护单元（MPU/MMU）的配置与优化，帮助读者建立起基于项目需求的处理器选型模型。 2. 硬件描述语言（HDL）与系统级描述： 本章超越了简单的寄存器级编程，侧重于使用VHDL或Verilog等硬件描述语言进行系统级模块的抽象建模。重点讲解了如何设计高效的片上总线结构（如AXI、AHB），以及如何利用高层次综合（HLS）工具将C/C++代码转化为硬件逻辑，实现算法加速与硬件资源的最优化利用。 3. 电源管理与低功耗设计： 在物联网（IoT）设备日益普及的今天，功耗是决定产品生命周期的关键因素。本部分详细介绍了动态电压与频率调节（DVFS）、时钟门控、深度睡眠模式的编程实现，以及如何通过系统级架构设计（如事件驱动而非轮询）来最大化电池续航能力。我们还探讨了能量收集技术在超低功耗系统中的初步应用。 第二部分：实时操作系统（RTOS）的深入应用与性能调优 嵌入式系统的复杂性往往需要操作系统的支撑。本书将RTOS视为一个工程工具，而非简单的库文件，重点在于其内核机制的理解和性能的精细调优。 1. RTOS核心概念与内核机制： 我们详细解析了主流RTOS（如FreeRTOS、Zephyr等）的任务调度算法（如优先级继承、时间片轮转）、同步与互斥机制（信号量、消息队列、互斥锁）的底层实现原理。特别针对多核系统中的并发问题，深入探讨了锁的粒度控制与无锁数据结构的设计。 2. 中断处理与上下文切换优化： 实时系统的性能瓶颈往往在于中断延迟。本章聚焦于如何设计高效的ISR（中断服务程序），区分顶半部与底半部处理，并量化分析上下文切换的开销。我们提供了多种减少中断延迟的实践技巧，包括使用嵌套向量中断控制器（NVIC）的高级特性。 3. 内存管理在RTOS中的挑战： 嵌入式系统内存资源有限，动态内存分配（malloc/free）在实时环境中可能导致碎片化和不可预测的延迟。本书提供并对比了多种内存池（Memory Pool）和固定大小块分配器的实现，并讨论了如何利用MMU/MPU来隔离任务内存空间，增强系统的鲁棒性。 第三部分：高级通信协议栈与网络安全集成 现代嵌入式设备几乎都涉及复杂的外部通信。本部分从协议栈的视角，而非单一驱动的角度，来审视通信系统的设计。 1. 复杂有线与无线通信协议栈剖析： 本章不仅覆盖了基础的UART/SPI/I2C，更深入探讨了工业控制中常用的CAN FD、Ethernet MAC层协议的定制化实现。在无线方面，重点分析了蓝牙低功耗（BLE）的连接事件管理、Thread/Zigbee的网状网络路由机制，以及LoRaWAN的占空比控制策略。 2. TCP/IP协议栈的裁剪与优化： 对于资源受限的设备，完整的TCP/IP栈是巨大的负担。我们探讨了如何根据应用需求（如仅需UDP或轻量级TCP/IP实现如LwIP）对协议栈进行裁剪，并演示了如何将TLS/DTLS安全层高效地集成到嵌入式应用中，确保数据传输的机密性与完整性。 3. 嵌入式系统中的安全启动与固件更新（OTA）： 系统安全是嵌入式设计中不可或缺的一环。本部分详细介绍了基于信任根（RoT）的安全启动流程，包括哈希校验、数字签名验证。同时，我们提供了健壮的A/B分区固件空中更新（OTA）机制的设计方案，确保更新过程中的系统可靠性。 第四部分：系统级调试、测试与可靠性工程 本书的最后一部分着眼于工程实践的最后阶段——确保产品质量与长期可靠性。 1. 硬件/软件协同调试技术： 深入讲解了JTAG/SWD接口的高级应用，包括断点设置的复杂条件触发、数据观察点（Data Watchpoint）的使用，以及如何利用逻辑分析仪和示波器配合软件跟踪，定位硬件与软件交互时的时序问题。 2. 嵌入式系统级测试策略： 我们介绍了单元测试（Unit Testing）在嵌入式环境下的挑战与解决方案（如Mocking技术）。重点阐述了覆盖率分析、压力测试（如内存泄漏与资源耗尽测试）以及集成测试（System Integration Testing, SIT）的自动化流程，以构建高可靠性的发布流水线。 3. 故障注入与鲁棒性验证： 为了应对现实世界中的不确定性，本章介绍了故障注入技术（Fault Injection Testing），模拟电源噪声、时钟漂移、内存位翻转等外部干扰，并指导读者设计硬件看门狗（Watchdog Timer）和电源监控电路，以实现系统的自恢复能力。 本书的编写风格注重理论与实践的紧密结合，提供了大量的代码示例和架构图示，旨在培养读者从“能运行代码”到“能设计健壮、高效、安全系统的”的工程思维转变。它为寻求跨平台、深层次理解嵌入式系统设计艺术的技术人员提供了一张详尽的路线图。
作者简介
目录信息
diyi章 单片机的基础理论知识diyi节 单片机的基础知识1.1.1 单片机究竟是什么1.1.2 单片机有哪些特点1.1.3 单片机有哪些应用1.1.4 PIC系列单片机有什么优势第二节 门电路知识.1.2.1 与门电路1.2.2 或门电路1.2.3 非门电路1.2.4 与非门1.2.5 异或门第三节 数制的转化1.3.1 数制1.3.2 二进制数到十进制数的转换1.3.3 十、二、八、十六进制之间的对应关系1.3.4 十进制数到二进制数的转换1.3.5 计算机的数据单位第二章 硬件概况与指令系统diyi节 外部硬件特性2.1.1 PICl6 F627 的引脚功能2.1.2 PICl6 F627的外围特性2.1.3 架构综述2.1.4 引脚的复用功能和符号第二节 内部硬件特性2.2.1 PICl6 F627勾部结构框图2.2.2 核心部分包含的部件及其功能2.2.3 程序存储器和堆栈2.2.4 RAM数据存储器2.2.5 通用寄存器2.2.6 特殊功能寄存器2.2.7 状态寄存器STATUS(地址03h、83h、103h、183h) 2.2.8 选择寄存器OPTION(地址81h、181h)2.2.9 中断控制寄存器INTcON(地址0Bh、8Bh、10Bh、18Bh)2.2.10 外设中断允许寄存器1PIEl(地址8Ch) 2.2.11 外设中断标志寄存器1PIRl(地址OCh) 2.2.12 电源控制寄存器PCON(地址8Eh) 2.2.13 程序指针寄存器(PC、PCLATH) 2.2.14 间接寻址寄存器FSR和映射寄存器INDF2.2.15 复位功能简介2.2.16 系统时钟简介第三节 PICl6 F627指令系统2.3.1 指令时序2.3.2 系统指令2.3.3 指令描述2.3.4 寻址方式2.3.5 汇编语言第三章 功能模块diyi节 定时／计数器模块3.1.1 定时／计数器O(TMR0) 3.1.2 定时／计数器1(TMRl) 3.1.3 定时器TMR2 第二节 比较器模块3.2.1 比较器原理3.2.2 比较器控制寄存器CMCON3.2.3 参考电压模块3.2.4 比较器工作模式第三节 EEPROM数据存储模块3.3.1 EEADR寄存器3.3.2 EECON1 和EECON2 寄存器3.3.3 EEPROM数据读取3.3.4 EEPROM数据写入3.3.5 防止误写第四节 捕捉、比较、PWM方式3.4.1 捕捉模式3.4.2 比较模式3.4.3 PWM模式第五节 异步收发器(USART)模块3.5.1 发送状态寄存器3.5.2 接收状态寄存器3.5.3 波特率发生器3.5.4 异步发送与异步接收第六节 A／D转换模块3.6.1 A／D转换控制寄存器ADCONO和ADCONl3.6.2 A／D结果寄存器ADRESHADRESL 3.6.3 A／D模块的使用步骤3.6.4 转换时钟的选择3.6.5 转换的编程举例3.6.6 休眠期间的A／D转换第四章 程序模块 diyi节 程序基础知识4.1.1 程序流程图4.1.2 程序基本格式4.1.3 RAM数据存储器的体选寻址4.1.4 程序基本结构4.1.5 程序设计基础第二节 二进制数转换为BCD数模块4.2.1 程序流程图4.2.2 实验程序第三节 BCD数转换为二进制数模块4.3.1 程序流程图4.3.2 实验程序第四节 两个16位数加减运算模块4.4.1 无符号双精度数加法子程序4.4.2 无符号双精度数减法子程序第五节 两个16位数相乘模块第六节 两个16位数相除模块第七节 读写EEPROM程序模块4.7.1 硬件电路图4.7.2 实验材料4.7.3 实验的目的和步骤4.7.4 程序流程图4.7.5 实验程序第八节 24 LC××系列存储模块4.8.1 硬件电路4.8.2 实验材料4.8.3 实验的目的和步骤4.8.4 程序流程图4.8.5 实验程序第九节 键盘发送模块 4.9.1 硬件电路图4.9.2 实验材料4.9.3 实验目的与步骤4.9.4 程序流程图4.9.5 实验程序第十节 4位LED接收显示模块4.10.1 硬件电路图4.10.2 实验材料4.10.3 实验目的和步骤4.10.4 实验程序第十一节 比较器模块4.11.1 硬件电路图4.11.2 实验材料4.11.3 实验目的和步骤4.11.4 实验程序第十二节 捕捉方式4.12.1 硬件电路图4.12.2 实验材料4.12.3 实验目的和步骤4.12.4 程序流程图4.12.5 实验程序第十三节 比较模块4.13.1 硬件电路图4.13.2 实验材料4.13.3 实验目的和步骤4.13.4 实验程序第十四节 PWM脉宽调制模块4.14.1 硬件电路图4.14.2 实验材料 4.14.3 实验目的和步骤4.14.4 实验程序第十五节 RS232通讯模块4.15.1 硬件电路图4.15.2 实验材料4.15.3 实验目的和步骤4.15.4 实验程序第十六节 A／D转换模块.4.16.1 硬件电路4.16.2 实验材料4.16.3 实验目的和步骤4.16.4 程序流程图4.16.5 实验程序第十七节 步进电机控制实验4.17.1 硬件电路图4.17.2 实验材料4.17.3 实验目的和步骤4.17.4 实验程序第五章 应用实例diyi节 应用实例设计要求第二节 应用电路与程序5.2.1 硬件电路图5.2.2 实验材料5.2.3 实验程序
· · · · · · (收起)
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