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页数:230

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出版时间:2007-7

价格:28.80元

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isbn号码:9787811045727

丛书系列:

图书标签:

• 数控加工
• 数控实训
• 机械制造
• 工贸教育
• 实训教程
• CNC
• 加工技术
• 职业教育
• 技能培训
• 工业技术

编程入门与实践：面向初学者的C语言及嵌入式系统基础 图书简介 本书旨在为零基础的读者提供一套全面、系统且富有实践性的编程入门指南，重点关注当前工业界和信息技术领域最核心的两门技术基石：标准C语言程序设计和微控制器（如STM32系列）的嵌入式系统基础开发。我们深知，无论是未来从事软件开发、数据分析，还是专注于物联网（IoT）和自动化领域，扎实的底层逻辑思维和对硬件交互能力的掌握都是不可或缺的。 本书内容结构清晰，层层递进，确保学习者能够从最基础的计算机工作原理概念起步，逐步构建起强大的编程思维体系，并最终能够独立设计和实现简单的嵌入式应用。 --- 第一部分：C语言程序设计——构建计算思维的基石 本部分深入浅出地介绍了C语言这门经典且高效的编程语言。我们不将C语言视为一门晦涩难懂的“老”语言，而是将其视为理解计算机内存结构、数据处理流程和系统级编程的“钥匙”。 第一章：计算机基础与C语言环境搭建 本章首先简要介绍了冯·诺依曼架构、编译与解释的区别，以及程序是如何在计算机中执行的。随后，详细指导读者完成开发环境（如GCC/MinGW或Clang）的安装与配置，确保读者能够顺利编译运行第一个“Hello, World!”程序。重点讲解了源码文件、头文件、预处理、编译、汇编和链接的完整流程，为后续理解复杂的编译错误打下基础。 第二章：数据类型、变量与基本输入/输出 详细讲解C语言中的基本数据类型（`int`, `char`, `float`, `double`）及其在内存中的存储方式（如补码表示）。重点探讨了不同数据类型在计算中的精度和范围问题。输入/输出部分，不仅覆盖了标准库函数`printf`和`scanf`的格式控制符，还深入分析了它们在处理不同类型数据时的潜在陷阱（如`scanf`的缓冲区问题）。 第三章：运算符、表达式与控制流 本章是程序逻辑的起点。详尽解析了算术、关系、逻辑、位运算符，并特别强调了位运算在底层数据操作和嵌入式编程中的重要性。控制流部分，系统介绍了顺序结构、选择结构（`if-else`, `switch`）和循环结构（`for`, `while`, `do-while`）。通过大量的流程图和代码实例，帮助读者建立清晰的程序执行路径概念。 第四章：数组与字符串处理 数组是处理批量数据的核心结构。本章不仅涵盖了一维和多维数组的声明、初始化和访问，还重点讲解了数组名与指针的本质联系——“数组即指针”这一核心概念的深入理解。字符串部分，则聚焦于C语言中以空字符``结尾的字符数组特性，以及标准C字符串处理函数库（如`string.h`中的函数）的使用规范和安全边界检查。 第五章：函数——模块化编程的艺术 函数是实现代码复用和抽象的关键。本章讲解了函数的定义、声明、返回值机制，以及参数传递方式（值传递与引用传递的本质区别）。深入探讨了递归的概念及其在解决复杂问题中的应用，同时介绍了C语言中的存储类别（`auto`, `static`, `extern`）如何影响变量的生命周期和作用域。 第六章：指针——C语言的灵魂 本章是学习C语言的难点和重点。系统阐述了指针的概念、声明、初始化，以及指针运算的原理（如指针的加减法与数组的关系）。通过大量的内存地址图示，解释了二级指针、指针数组、函数指针的概念。此部分为后续学习动态内存管理和嵌入式系统中的内存映射打下坚实基础。 第七章：结构体、联合体与枚举 讲解如何使用结构体（`struct`）自定义复杂数据类型，以及如何通过位域进行内存优化。重点讨论了结构体对齐的问题，这对跨平台数据传输和硬件寄存器映射至关重要。联合体（`union`）则作为结构体在特定场景下的内存共享机制被详细介绍。 第八章：文件输入/输出（I/O） 本章关注如何持久化数据。从流（Stream）的概念入手，讲解标准I/O（`stdio.h`）函数，如`fopen`, `fprintf`, `fscanf`等。核心在于区分文本文件和二进制文件的操作方式，并介绍文件的随机访问（`fseek`, `ftell`）技术，使读者能够对存储介质进行有效管理。 --- 第二部分：嵌入式系统基础开发实践 在掌握了C语言这一强大的工具后，第二部分将视角转向微控制器（MCU）领域，聚焦于基于ARM Cortex-M内核的现代嵌入式系统开发流程。我们将以主流的STM32系列微控制器作为实例平台，强调理论与硬件实践的结合。 第九章：嵌入式系统概述与开发环境 本章为嵌入式开发的入门。介绍嵌入式系统的基本组成（MCU、存储器、外设），以及嵌入式软件与桌面软件开发在实时性、资源限制上的关键区别。指导读者搭建交叉编译环境，并介绍常用的硬件抽象层（HAL）库或标准外设库（StdPeriph）的使用方法，以及集成开发环境（如Keil MDK或STM32CubeIDE）的基本操作。 第十章：微控制器启动流程与内存映射 深入分析一个典型的Cortex-M微控制器上电后的初始化过程：从复位向量读取，到堆栈指针设置，再到进入C语言的`main`函数前的底层C运行库（CRT）初始化。重点解析MCU的内存映射：闪存（Flash）、SRAM（RAM）、外设寄存器是如何在统一的地址空间中进行定位和访问的。 第十一章：中断与异常处理机制 理解中断（Interrupt）是进行实时系统设计的基础。本章详细讲解NVIC（嵌套向量中断控制器）的工作原理，包括中断的使能/失能、优先级设置（抢占优先级与子优先级）。通过实践编写第一个外部中断（EXTI）服务程序，学习如何安全地在中断服务程序（ISR）中进行数据操作和上下文保存/恢复。 第十二章：系统时钟与定时器（Timer） 时钟是MCU的心脏。本章剖析了RCC（复位和时钟控制）模块，讲解如何配置高速外部晶振（HSE）、低速内部晶振（LSI）以及内部高速晶振（HSI），并构建多级分频的系统时钟树。定时器部分，详述了通用定时器（TIM）的计数模式、预分频、自动重载值，并演示如何利用定时器实现精确的周期性事件和脉冲宽度调制（PWM）输出。 第十三章：GPIO端口操作与I/O模拟 通用输入/输出（GPIO）端口是MCU与外部世界交互的门户。本章不仅教授如何配置引脚的输入/输出模式（推挽/开漏、上拉/下拉），更侧重于寄存器级操作的理解。通过直接读写GPIO相关的控制和数据寄存器，使读者体会到C语言底层控制的效率和直接性，而非仅仅依赖高级HAL库函数。 第十四章：串行通信协议基础（UART/USART） 串行通信是调试和数据传输的基石。本章详细介绍通用异步收发传输器（UART）的工作原理，包括波特率、数据帧格式（起始位、数据位、停止位）。实践部分侧重于如何配置MCU的USART模块，实现稳定可靠的异步串行通信，用于主机与设备的交互及调试信息输出。 第十五章：模数转换器（ADC）基础应用 本章讲解如何读取模拟传感器的数据。深入解析模数转换器（ADC）的采样过程、参考电压、转换精度和速率。重点演示单次转换模式和循环扫描模式的配置，并通过C语言代码实现对电位器等模拟信号的实时采集与数字化处理。 --- 总结与展望 本书的最终目标是培养具备“软硬结合”能力的工程师。通过严谨的C语言理论学习，读者将拥有应对复杂逻辑挑战的能力；通过详尽的嵌入式实践章节，读者将掌握直接与硬件对话的技能。本书的每一个实例都经过反复验证，旨在成为读者在从“会编程”到“精通底层控制”转变过程中的可靠伴侣。学完本书，读者将具备设计和实现具备基本传感器交互、实时控制能力的嵌入式应用项目的坚实基础。

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