单片机的C语言程序设计与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:241

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出版时间:2008-5

价格:24.00元

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isbn号码:9787121066719

丛书系列:

图书标签:

• 单片机
• C语言
• 嵌入式
• 程序设计
• 应用
• 电子工程
• 微控制器
• 实践
• 教程
• 开发

现代嵌入式系统开发：基于STM32微控制器的实践指南 本书聚焦于当前工业界和学术界主流的32位微控制器——意法半导体（STMicroelectronics）公司的STM32系列。本书旨在为读者提供一套全面、深入且高度实战化的嵌入式系统开发教程，完全脱离传统的8位或16位单片机范畴，直接面向高性能、低功耗的现代应用场景。 第一部分：STM32微控制器基础架构与开发环境构建 本部分首先详尽解析STM32微控制器的核心架构，重点阐述基于ARM Cortex-M内核的特性，如流水线设计、特权/非特权模式、中断向量表及NVIC（嵌套向量中断控制器）的工作机制。我们将深入探讨不同系列（如STM32F1、F4、L4等）之间的内核差异、存储器映射（Flash、SRAM、AHB/APB总线结构）及其对程序设计的影响。 开发环境的搭建是实践的第一步。本书采用当前最主流的集成开发环境（IDE）——Keil MDK和STM32CubeIDE。详细介绍安装、配置过程，并重点讲解如何利用ST官方提供的CubeMX工具进行图形化初始化配置。CubeMX的使用不仅能极大地加速初始化代码的生成，更重要的是，它强制读者理解寄存器层面的硬件资源分配，避免“黑盒”操作。我们将演示如何通过CubeMX配置时钟树（PLL、分频器）、GPIO、定时器等基础外设，并生成标准的初始化代码框架。 第二部分：底层硬件驱动与寄存器级编程精要 尽管CubeMX提供了便捷的抽象层，但要实现高效、可靠的嵌入式系统，必须掌握寄存器级的直接操作。本部分将引导读者回归硬件手册，深入解析STM32的通用输入输出（GPIO）端口的八种工作模式（输入浮空、下拉/上拉、推挽输出、开漏输出等）的底层寄存器位域设置。 时钟与复位（RCC）模块的学习将贯穿始终，理解如何管理系统和外设的时钟源、预分频器，是实现功耗优化和实时性的关键。 中断与异常处理是嵌入式系统实时响应的基础。本书将详细讲解NVIC的配置，包括中断优先级分组（抢占式与子优先级）、中断使能与挂起、向量表的加载，并提供清晰的C语言代码示例，展示如何编写高效、无副作用的中断服务程序（ISR）。我们还将对比轮询、中断驱动和DMA三种数据处理模式的优劣。 第三部分：核心外设的深入应用与高级主题 本部分转向STM32最常用且功能复杂的关键外设，强调如何实现精确控制和高速数据传输。 1. 定时器（TIM）模块的深度挖掘： 远超简单的计数功能，我们将探讨PWM（脉冲宽度调制）生成在电机控制中的应用、输入捕获（Input Capture）用于测量脉冲宽度和频率，以及如何利用高级定时器实现死区控制。代码示例将侧重于精确的周期和占空比控制。 2. 串行通信协议栈： 详细讲解USART/UART（异步串行通信）的波特率计算、数据帧格式、校验位的处理。随后，深入研究SPI（同步外设通信接口）在高速数据采集（如ADC读取、SD卡接口）中的主/从模式配置，以及I2C（两线总线）在传感器和EEPROM通信中的地址寻址机制和应答/非应答处理。 3. 模数转换器（ADC）与数模转换器（DAC）： 重点介绍ADC的多通道扫描模式、规则序列与注入序列的配置，以及DMA在ADC采样中的应用，以实现无需CPU干预的高速数据流传输。DAC则用于信号源的生成。 4. 直接内存访问（DMA）控制器： DMA是实现高性能嵌入式系统的核心技术。本书将专门一章讲解DMA的通道分配、数据宽度、传输模式（正常/循环）和中断通知机制。通过实例演示如何用DMA驱动UART进行大批量数据发送和接收，极大地解放CPU资源。 第四部分：实时操作系统（RTOS）与项目实践 对于复杂的应用场景，裸机编程的局限性日益凸显。本部分引入FreeRTOS，作为当前最流行的轻量级实时操作系统。 我们将详细介绍FreeRTOS的内核组件：任务管理（创建、删除、优先级继承、同步与互斥机制）、队列通信（Queue）、信号量（Semaphore）与互斥锁（Mutex）的正确使用方法，以及事件组（Event Groups）和软件定时器。通过构建一个多任务环境的项目，如一个带数据采集、显示刷新和网络通信的任务组，读者将掌握如何将复杂的系统分解为相互协作的独立任务，提升代码的可维护性和系统的实时性。 项目实战案例将贯穿全书，例如： 基于STM32驱动SSD1306 OLED屏幕显示实时传感器数据。 使用DMA和定时器实现精确的步进电机（Stepper Motor）控制。 构建一个使用RTOS进行任务调度的数据记录仪。 本书的编写风格严谨细致，每一个代码示例都经过实际硬件验证，力求让读者在掌握底层原理的同时，能够迅速地将所学知识应用于工业控制、物联网（IoT）前端采集以及消费电子产品的开发中。通过本书的学习，读者将能够独立进行基于现代32位微控制器的复杂嵌入式系统设计与调试工作。

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这本书给我的感觉更像是一本“工具箱”而非简单的“说明书”。我主要关注的是其中关于通信协议实现的部分，例如SPI和UART的软件模拟与硬件配置。作者在讲解如何用软件模拟I2C总线时，不仅给出了标准的时序图，还深入探讨了在上拉电阻选择、总线仲裁等实际布线和时序控制中可能遇到的棘手问题。这部分内容，在许多入门书籍中往往是一笔带过，因为它涉及到大量的底层时序逻辑的理解和对数据手册的精读。而这本书的态度是，不回避复杂性，而是将其拆解开来，用清晰的逻辑链条重新组织。读完这部分后，我立刻尝试移植书中一个相对复杂的CRC校验程序到我自己的项目中，发现其健壮性远超我之前自行编写的版本。这说明作者在代码的鲁棒性和错误处理机制上是下了大功夫的。如果要说有改进空间，或许是在特定外部器件（如ADC、EEPROM）的驱动库函数编写上，可以增加更多面向对象思想的尝试，让代码结构更加模块化。

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我是一个偏爱通过实践来学习的人，所以对于那些只谈理论而不给具体工程化指导的书籍总是敬而远之。幸运的是，这本著作在理论和实践之间找到了一个很好的平衡点。它没有将大量的篇幅投入到对C语言基础语法的重复讲解上，而是直接将C语言的特性，如指针、结构体、位域等，融入到单片机特定的应用场景中去讲解。例如，在讲解如何利用结构体映射寄存器时，作者的方法论极其清晰：先描述硬件寄存器的物理地址和功能，再定义一个与之对应的C结构体，最后通过指针强制类型转换实现高效访问。这种讲解方式极大地提高了我的编码效率，让我不再需要频繁地翻阅晦涩的芯片手册去核对每一个寄存器的地址。这本书的价值在于，它教会读者如何用C语言的强大特性去“驯服”硬件，而不是被硬件的复杂性所束缚。它更像是一本老工程师的经验总结录，充满了实战的智慧和对细节的执着。

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说实话，我购买这本书的初衷是想快速掌握一些实用的项目开发技巧，毕竟我需要在短时间内完成一个小型的智能控制项目。坦率地说，这本书的“快餐化”程度并不高，它更像是一本需要沉下心来啃读的“硬骨头”。开篇的理论铺垫稍微显得冗长了一些，对于那些已经有一定编程基础的人来说，可能会觉得不够直接。然而，正是这些看似繁琐的理论，为后续复杂应用的理解打下了坚实的地基。比如，书中对数据类型的位操作和I/O端口的寄存器级操作进行了极为细致的剖析，这种对“裸机”编程的深入探讨，使得我在后续处理低功耗模式和外部设备驱动时，能够写出更高效率、更少资源的程序。我尤其欣赏作者在讲解数据结构在嵌入式中的应用时所采用的视角，它没有采用传统计算机科学教材中那种宏大的叙事方式，而是紧密结合单片机有限的RAM和寄存器资源，教我们如何在资源受限的环境下优化代码结构。这种“量身定制”的教学方法，体现了作者深厚的工程实践经验。

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这本书的封面设计得非常朴实，以至于我一开始并没有对它抱有太高的期望。拿到手后，我首先翻阅了目录，发现它覆盖了单片机编程的基础知识，从硬件结构到C语言语法，再到实际应用案例，结构上显得非常系统和全面。对于一个初学者来说，这种由浅入深的编排方式无疑是友好的。特别是关于中断和定时器的讲解部分，作者似乎投入了大量的篇幅来阐述其工作原理和编程技巧，配图和伪代码的结合使得原本抽象的概念变得生动易懂。我记得有一次在调试一个需要精确时间控制的模块时，书中关于定时器溢出和嵌套中断的实例代码成了我的救星，它不仅提供了解决方案，更重要的是，它揭示了背后的设计思想，让我茅塞顿开，不再是单纯地复制粘贴代码，而是真正理解了底层逻辑。这对于建立扎实的嵌入式系统思维至关重要，很多市面上泛滥的教程往往只停留在“怎么做”的层面，而这本书明显更注重“为什么这么做”。唯一的遗憾是，对于一些较新型号的单片机系列，涉及的例子稍显陈旧，但总体来说，作为一本夯实基础的教材，它的价值是毋庸置疑的。

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这本书的排版和印刷质量给我留下了深刻的印象。在电子技术类书籍中，图表的清晰度往往是决定阅读体验的关键因素，而这本书在这方面做得相当出色。无论是电路原理图还是程序流程图，线条都非常锐利，没有出现任何模糊不清的重影或者墨迹扩散的问题。更值得称赞的是，作者在代码示例中对关键语句和变量的注释，做得非常到位且具有启发性。很多时候，注释不仅仅是解释代码的作用，更像是在和读者进行一场心照不宣的对话，比如在讲解定时器初值计算时，作者会特意提醒读者注意计算公式中的“减一”操作，这正是初学者最容易犯错的地方。我对比了市面上其他几本同类书籍，它们通常只是简单地展示代码，而这本书则像一个耐心的导师，一步步引导你避开陷阱。当然，如果能增加一些关于调试工具（如示波器、逻辑分析仪）与软件结合使用的实际操作截图，相信对于提升读者的实战能力会更有帮助，不过瑕不掩瑜，其整体的专业度和可读性是值得肯定的。

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