实例解读51单片机完全学习与应用

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页数:572
译者:
出版时间:2011-4
价格:68.00元
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isbn号码:9787121131110
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具体描述

《实例解读51单片机完全学习与应用(配教学视频)》集单片机基础知识、单片机系统设计、电路知识及实验方法、工艺设计、电子元器件、Proteus/uVision软件介绍等诸多内容于一身,实用性强。这些内容不是简单的顺序堆砌,而是以单片机基础知识和系统应用为主线,在其中完美地穿插与之相关的模电、数电。电子元器件、软件知识,真正做到将单片机系统设计所需要的方方面面知识有机地融为一个整体,实现不需要过多电路基础就能深度学习单片机基础知识和上手单片机系统设计与开发的目的。

全书语言生动、插图形象、实例丰富,精心安排的知识铺垫可帮助读者循序渐进地理解单片机基础知识,丰富的实例将单片机原理、编程及应用构成一个整体。非常适合单片机初学者作为学习用书,对于正在学习或学过单片机课程,却还不会编程、不会应用的读者,《实例解读51单片机完全学习与应用(配教学视频)》也将会是你“拨云见日”的有益参考书。

《嵌入式系统设计与实践:基于ARM Cortex-M架构的深度探索》 本书导读:从微控制器到实时系统的全面构建 本书旨在为读者提供一套全面且深入的嵌入式系统设计与实践教程,重点关注当前工业界应用最为广泛的ARM Cortex-M系列微控制器。与传统的基于特定8位或16位平台的教学书籍不同,本书采用现代、主流的32位架构作为核心载体,帮助工程师和高级爱好者平稳过渡到高性能、低功耗的现代嵌入式开发环境。 第一部分:Cortex-M架构基础与工具链建立 本部分将系统地介绍ARM Cortex-M系列处理器的核心概念、指令集架构(ISA)的精髓,并指导读者搭建完整的开发环境。 1. ARM Cortex-M内核概览与选型: 详细对比Cortex-M0/M0+、M3、M4(含FPU)以及M7的特性、性能指标和功耗表现。重点解析Cortex-M系列的特权级别(Privileged/Thread mode)、堆栈管理以及流水线工作原理。 2. 寄存器与内存映射: 深入讲解程序计数器(PC)、链接寄存器(LR)、堆栈指针(SP)以及状态寄存器(xPSR)的用途。阐述内存区域(Code, Data, Stack, Heap)的划分,并解释Flash、SRAM的物理布局与访问特性。 3. 启动过程与初始化: 剖析芯片上电复位(POR)后的执行流程。详尽介绍启动代码(Startup Code)的作用,包括向量表重定位、初始化堆栈指针和清零`.bss`段的底层汇编实现。 4. 交叉编译环境与调试基础: 搭建基于GNU工具链(GCC for ARM)的开发环境。学习使用OpenOCD配合J-Link或ST-Link进行硬件烧录和实时调试。掌握GDB在嵌入式开发中的高级用法,如设置硬件断点、观察内存与寄存器。 第二部分:底层硬件接口编程与驱动开发 本部分聚焦于如何直接操作片上外设,这是构建任何嵌入式应用的基础。我们将采用寄存器级编程(Register-Level Programming)与外设抽象层(HAL/LL)相结合的方式进行讲解。 1. 时钟与复位管理系统(RCC): 精确控制系统时钟源(HSE, HSI, PLL)的配置。理解不同外设的总线时钟域,并掌握如何通过配置寄存器实现系统频率的稳定提升与功耗优化。 2. 通用输入/输出端口(GPIO): 深入理解GPIO的八大工作模式:输入(上拉/下拉)、输出(推挽/开漏)、复用功能(Alternate Function)和模拟输入。实践配置IO速度、驱动能力和电平转换。 3. 中断与异常处理: 掌握NVIC(嵌套向量中断控制器)的配置。详细解释中断优先级分组、抢占(Preemption)与子优先级(Sub-priority)的设置,并编写高效、最小化的中断服务程序(ISR)。 4. 定时器/计数器(Timers): 学习如何使用基础定时器、高级定时器和SysTick定时器。实现精确的周期性定时、输入捕获(Input Capture)测量外部信号的频率和占空比,以及输出比较(Output Compare)生成PWM波形。 5. 串行通信协议栈实现: UART/USART: 异步通信的波特率计算、数据帧格式配置,以及使用DMA(直接内存访问)进行高效连续数据收发。 SPI(同步外设接口): 掌握主/从模式配置、时钟极性(CPOL)和时钟相位(CPHA)的四种模式,并用于驱动Flash芯片或显示屏。 I2C(两线总线): 深入理解时序要求,实现多字节数据的读写,包括地址寻址、应答(ACK/NACK)机制的硬件控制。 第三部分:高级外设应用与数据处理 本部分将介绍更复杂的片上资源和数据转换技术,为实现高性能应用打下基础。 1. 模数转换器(ADC)与数模转换器(DAC): 深入分析ADC的采样率、分辨率、参考电压和转换模式(单次、扫描、连续)。实践多通道顺序采样与交错采样。讲解DAC在生成模拟信号波形中的应用。 2. 直接内存访问(DMA): 详解DMA的工作模式(普通、循环),以及如何配置DMA通道以实现CPU干预最小化的数据搬运,例如内存到内存、外设到内存的数据传输,显著提升系统吞吐量。 3. 看门狗(Watchdog Timer): 理解看门狗的作用,配置独立看门狗(IWDG)和窗口看门狗(WWDG)以增强系统的鲁棒性。 4. 电源管理与低功耗模式: 分析STM32等系列芯片的运行模式(Run, Sleep, Stop, Standby)。指导读者设计代码以最小化功耗,例如在空闲时关闭不使用的外设时钟或进入Stop模式。 第四部分:实时操作系统(RTOS)在Cortex-M上的应用 本书的最后部分将引入实时操作系统,使读者能够管理复杂的并发任务,这是现代嵌入式软件架构的基石。 1. RTOS核心概念与选型: 介绍实时系统的基本概念,如任务(Task)、优先级、上下文切换。重点对比FreeRTOS和Keil RTX等主流RTOS的特点。 2. 任务管理与调度: 学习如何创建、删除任务,并理解抢占式调度与协作式调度的差异。实践任务的挂起与恢复。 3. 任务间通信与同步机制: 详尽讲解信号量(Semaphore)、互斥锁(Mutex)用于资源保护,以及消息队列(Queue)用于异步数据传递。特别关注在中断服务程序中安全地操作RTOS对象的方法。 4. 内存管理与堆栈溢出检测: 探讨RTOS提供的内存分配机制(如动态堆、静态分配池)。教授如何使用工具或RTOS自带功能检测任务堆栈的使用情况,预防关键错误。 本书特色: 架构通用性强: 内容紧密围绕Cortex-M的通用特性,而非特定型号的“黑箱”操作,确保知识在不同厂商(如ST, NXP, GigaDevice)的M系列芯片上通用。 理论与实践并重: 每一个关键概念都配有详细的寄存器操作步骤和清晰的C语言代码示例,方便读者对照硬件手册进行验证。 现代化开发理念: 强调使用成熟的软件架构(如分层驱动模型和RTOS),引导读者构建可维护、可扩展的工业级嵌入式软件。 本书适合具备C语言基础,希望深入理解32位微控制器底层工作机制,并计划转向高性能嵌入式系统开发的电子工程专业学生、初级嵌入式工程师或资深电子爱好者。掌握本书内容,将使您具备独立设计和实现复杂嵌入式系统的能力。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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这本书的排版和视觉设计上,确实做到了匠心独运。很多技术书籍常常因为信息密度过高,导致阅读体验极差,但这本书通过合理的留白、清晰的字体选择以及恰到好处的插图,极大地提升了长时间阅读的舒适度。特别是那些关键代码段和硬件连接图,都被精心布局,色彩区分明确,即便是初次接触原理图的读者,也能迅速定位到重点。更让我欣赏的是,书中对于不同难度的知识点进行了明确的标识和区分。一些相对深入或者选修性质的内容,被巧妙地放在了章节的末尾或用特殊边框标注出来,这使得读者可以根据自己的进度自由选择学习的深度,非常人性化。对于需要快速掌握基础操作的人,可以直接跳过那些扩展内容;而对于想要深究底层细节的人,也能找到对应的深入讲解。这种分层级的叙述方式,使得这本书可以适应从“小白”到“有一定经验的爱好者”等不同层次的学习者,极大地扩展了它的适用范围。

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我对市面上很多单片机书籍的“浮于表面”深有体会,它们要么过于偏重理论,让人望而生畏;要么就是实例代码陈旧且晦涩难懂。然而,手上的这本教材在代码质量和项目实用性上,确实展现出了很高的水准。特别是书中关于C语言在嵌入式环境下的编程规范和技巧,给我带来了很大的启发。作者在代码中对变量的命名、模块化的函数封装、以及错误处理机制的考虑,都体现了专业开发人员的素养。这不仅仅是一本教会你“如何点亮LED”的书,它更像是一本“如何写出健壮、可维护的嵌入式代码”的实战手册。举个例子,书中涉及到的数据结构在单片机上的应用,远超出了我预期的入门级内容,它教会我如何在资源有限的环境下,依然能写出高效的数据处理算法。对于有一定基础,希望提升代码质量的读者来说,这本书的价值是无可替代的。我感觉自己不仅仅是在学习51的指令集,更是在学习一种规范的嵌入式开发思维。

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这本《实例解读51单片机完全学习与应用》的结构编排真是让人眼前一亮。作者在介绍基础概念时,并没有采用那种枯燥的理论堆砌方式,而是巧妙地将理论知识融入到实际的硬件应用场景中。比如,在讲解定时器/计数器的部分,书中并没有仅仅罗列寄存器地址和操作位,而是直接展示了一个如何利用定时器实现精确延时和波形生成的实例。这种“边做边学”的模式,对于我这种动手能力相对较弱的初学者来说,简直是福音。通过跟着书中的步骤一步步敲代码、接线,我不仅理解了理论,更重要的是,亲手看到了程序是如何控制硬件运转的。尤其是书中对中断处理流程的剖析,图文并茂,逻辑清晰,让我这个曾经被中断搞得焦头烂额的新手,终于茅塞顿开。而且,书中对一些常见模块的讲解也非常深入,例如串口通信和A/D转换,每一个实例都附带了详细的电路原理图和代码注释,这极大地降低了我的学习门槛。读完前几章,我已经迫不及待地想自己设计一个小项目了。这本书真正做到了理论与实践的完美结合,是入门51单片机不可多得的良师益友。

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阅读体验上,我最大的感受是作者对知识点的“抽丝剥茧”能力非常强悍。很多教材在讲解一个复杂的外设时,会一下子抛出所有相关的寄存器和操作流程,让人抓不住重点。这本书则不然,它采取了一种“最小可用配置”的教学策略。例如,在介绍LCD1602的驱动时,它首先会通过最简洁的几行代码实现最基本的显示功能,让读者立刻看到反馈;随后,才逐步引入初始化序列、光标控制、字符写入等更精细化的命令。这种由浅入深、螺旋上升的学习路径,极大地增强了读者的学习信心和成就感。每次成功实现一个小功能,都会激励我继续攻克下一个难关。这种教学设计明显是经过深思熟虑的,它不仅仅是知识的传递,更是一种学习方法的引导,教会我们如何将复杂问题拆解成可管理的小模块来逐个击破。这种实践导向的讲解方式,远比死记硬背寄存器定义要有效得多。

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这本书在对51系列单片机不同型号之间的差异性处理上,做得相当到位,这显示了作者对实际应用场景的深刻理解。我们知道,市面上流行的51内核芯片种类繁多,从经典的8051到后期的STC、ATMEL等不同厂商的增强型产品,它们的寄存器定义和特殊功能寄存器(SFR)的地址总有细微的出入。这本书并没有固步自封于某一个特定的型号,而是选择了一种更具通用性的讲解框架,同时,在关键差异点处,作者会明确指出不同系列芯片的兼容性问题和特定的初始化方法。比如,在讲解片内EEPROM读写时,它会对比说明STC系列和传统51在操作上的区别。这种“框架通用,细节标注”的处理方式,使得我手中的资源不再局限于书本中使用的那一款特定芯片,而是可以灵活地将学到的知识迁移到我实际选用的任何主流51系列单片机上,大大提升了知识的迁移价值和工具书的寿命。对于希望未来能够跨平台使用的学习者来说,这是非常宝贵的。

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