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出版者:CL Engineering

作者:Alan Clements

出品人:

页数:736

译者:

出版时间:1993-9-24

价格:USD 205.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9780534932756

丛书系列:

图书标签:

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《微控制器与嵌入式系统设计实践指南》 图书简介 本书聚焦于现代微控制器（MCU）的应用开发，是一本面向电子工程、计算机科学及相关领域专业人士和高级爱好者的深度技术手册。它摒弃了对特定早期处理器的历史回顾，转而全面深入地探讨当前工业界和学术界主流的嵌入式系统架构、高级编程范式以及前沿的系统级设计方法论。 本书的结构经过精心设计，旨在构建一个从硬件底层理解到应用软件实现的全方位知识体系。全书共分为六个主要部分，涵盖了嵌入式系统开发的全生命周期。 第一部分：现代嵌入式处理器架构深度解析 本部分旨在为读者建立坚实的现代处理器基础知识。我们不再关注上世纪八九十年代的经典架构，而是将焦点集中在当前市场主导的 32 位及 64 位异构处理器核心上。 1.1 ARM Cortex-M 系列核心剖析： 详细讲解 Cortex-M0+、M3、M4（带 FPU）及 M7 的流水线结构、中断管理单元（NVIC）的精细控制，以及内存保护单元（MPU）在实时操作系统（RTOS）隔离中的作用。重点分析了低功耗模式的配置与唤醒延迟优化。 1.2 RISC-V 架构的生态与实现： 深入探讨 RISC-V ISA 的模块化特性（如 I、M、A、F、D 扩展），并对比了不同供应商的非标准扩展。内容包括自定义指令集扩展的设计流程和工具链适配，这对需要高度定制化计算任务的领域至关重要。 1.3 内存系统与缓存一致性： 剖析现代 MCU 中的片上 SRAM、Flash 存储器的时序特性，以及多级缓存（L1/L2）的读写策略。重点讲解了 DMA（直接内存访问）控制器如何实现高效的数据搬运，以及在多核系统中如何维护缓存一致性（Cache Coherency）。 第二部分：系统级硬件抽象与接口编程 本部分转向系统外设的实际操作与高效驱动开发，强调如何高效地与片上资源交互，以实现高性能的实时响应。 2.1 高级定时器与脉冲宽度调制（PWM）： 超越基础的计数功能，本书详细阐述了互补 PWM 的死区生成、高级捕获/比较单元的事件链接（如在电机控制中实现无延迟的电流采样与换向），以及如何利用硬件触发 ADC 转换。 2.2 通信总线的高级应用： 深入讲解 I2C/SPI 的多主/从配置、冲突解决机制。重点分析了 CAN/CAN-FD 协议在汽车电子中的帧结构优化、错误处理与时间同步。对于工业以太网（如 EtherCAT 或 PROFINET Lite），本书提供了基于硬件加速器的实现框架。 2.3 模拟前端（AFE）与数据采集： 详述高精度 SAR ADC 的采样理论、量化误差分析，以及如何通过数字信号处理（DSP）模块对采集数据进行初步滤波和校准。内容涵盖了如何利用片上 SAR/Sigma-Delta 混合架构应对不同动态范围的信号。 第三部分：嵌入式实时操作系统（RTOS）的精细调优 实时性是嵌入式系统的核心，本部分专注于操作系统层面的性能挖掘与稳定性保障。 3.1 现代 RTOS 内核机制： 比较 FreeRTOS、Zephyr 和 RT-Thread 等主流内核的调度算法（如抢占式、协作式、固定优先级继承）。重点讲解上下文切换的开销分析与代码级优化。 3.2 任务间通信与同步的性能考量： 深入分析信号量、互斥锁、消息队列与事件标志组的使用场景。特别探讨了优先级反转问题在复杂系统中的预防和解决策略（如优先级继承协议 PIP 或立即提升 PMP）。 3.3 内存池管理与碎片化控制： 详细介绍动态内存分配器（如 `malloc` 的不同实现）在嵌入式环境中的局限性，并提供了基于固定大小块的内存池实现方案，以消除长时间运行系统中的内存碎片化风险。 第四部分：嵌入式软件的工程化与质量保障 本部分关注如何将原型代码转化为工业级、可维护、可验证的软件产品。 4.1 固件的构建与版本控制策略： 介绍基于 CMake/Kconfig 的跨平台构建系统配置，以及如何实现二进制文件的签名与安全启动（Secure Boot）。讲解分层固件更新（OTA）机制的设计与回滚策略。 4.2 静态分析与代码质量度量： 强调 MISRA C/C++ 标准在安全关键系统中的应用。引入 Cppcheck、PVS-Studio 等工具链，并教授如何设置编译器的警告级别以捕获潜在的未定义行为（Undefined Behavior）。 4.3 调试与故障注入： 详细讲解 JTAG/SWD 接口的高级调试技巧，如硬件断点、数据观察点（Data Watchpoints）的使用。提供故障注入（Fault Injection）测试的框架设计，以验证系统在非预期输入下的鲁棒性。 第五部分：系统级能效管理与功耗优化 在物联网（IoT）和电池供电设备中，功耗是决定产品生命周期的关键因素。 5.1 功耗状态与唤醒源管理： 精确分析 MCU 各级睡眠模式（Sleep, Deep Sleep, Shutdown）的电流消耗特性。讲解如何通过外部中断控制器（EXINT）或看门狗定时器（WDT）精确控制唤醒事件。 5.2 动态电压与频率调节（DVFS）： 探讨如何在操作系统层面根据任务负载动态调整系统时钟频率，以在满足实时性要求的同时，最小化平均功耗。涉及 PLL/RCC 单元的配置策略。 5.3 传感器接口的低功耗设计： 阐述如何利用低功耗异步（如 I2S/I2S Slave）模式或专用低功耗采集模块，实现传感器数据的间歇性采集，最大限度地延长休眠时间。 第六部分：安全嵌入式系统基础 针对日益严峻的安全挑战，本部分提供了现代嵌入式安全设计的核心概念。 6.1 信任根（Root of Trust）与硬件安全模块（HSM）： 讲解物理不可克隆函数（PUF）在设备身份唯一性方面的应用。分析片上加密加速器（如 AES/SHA 引擎）的正确使用方法。 6.2 内存隔离与特权级别： 深入理解处理器的特权模式（如 ARMv7-M 的 Thread/Handler 模式），以及如何利用 MPU 划分用户空间与内核空间，防止应用层代码对关键驱动或 RTOS 内核的非法访问。 6.3 固件的加密传输与安全存储： 介绍 TLS/DTLS 协议在资源受限设备上的裁剪与实现，以及使用非易失性加密存储器（如 OTP/eFuse）保护密钥的生命周期管理。 本书的特色在于其实践导向的写作风格。书中所有代码示例均基于行业标准库或开源框架，并辅以详尽的硬件寄存器级操作讲解，确保读者不仅能“使用”现成的驱动，更能“理解”和“修改”驱动的底层逻辑，从而设计出真正高效、可靠且面向未来的嵌入式系统解决方案。

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《68000 Family Assembly Language Programming》这本书，对我来说，是一次对计算机“心脏”的深入探索。我一直对“代码是如何真正运行在机器上的”这个问题充满疑问，而汇编语言则是解开这个谜团的钥匙。68000 处理器系列作为一款经典处理器，它的汇编语言学习，无疑能够让我对计算机的底层运作有更深刻的认识。这本书的内容之详尽，令我惊叹。它不仅仅是罗列指令，而是对每一条指令的功能、操作数、寻址方式以及执行结果都进行了细致的分析。我尤其对书中关于中断向量表和异常处理的讲解印象深刻，这让我明白了当系统遇到突发情况时，处理器是如何进行响应和恢复的，这对于理解操作系统的健壮性至关重要。书中提供的代码示例，虽然看起来“古老”，但却蕴含着处理底层逻辑的精髓，让我能够亲手实践，并从中体会到汇编编程的严谨和高效。我深知，要完全消化这本书的内容，需要付出巨大的时间和精力，但每一次的理解，都像是在计算机的底层打通了一条新的脉络，让我对整个计算机系统有了更清晰的认知。这本书的价值在于它提供了一个深度学习的平台，让我能够从最基础的层面理解软件与硬件之间的协同工作。

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这本《68000 Family Assembly Language Programming》真是一部沉甸甸的书，它承载着我对计算机底层运作原理的好奇与探索。初次翻开这本书，就被其厚重的篇幅和密密麻麻的汇编指令所震撼，仿佛置身于一个古老而神秘的数字世界。我一直对“代码是如何运行在硬件之上的”这个问题的答案充满了求知欲，而这本书正是通往这个答案的钥匙。它不仅仅是一本技术手册，更像是一位经验丰富的导师，循序渐进地引领我 Schritt für Schritt（一步一步）地深入理解 68000 家族处理器的内部机制。书中对各个指令集、寻址模式、寄存器功能的详尽解释，如同一幅幅精密的蓝图，勾勒出处理器处理数据的每一个细微环节。我尤其对书中关于中断处理和子程序调用的章节印象深刻，它们揭示了程序流程控制的精髓，让我明白了软件如何与硬件进行高效的通信和协作。虽然我还没有完全消化书中的所有内容，但我已经能够感受到掌握这些知识将为我打开一扇全新的编程大门，让我能更深层次地理解和优化程序性能，甚至能够对操作系统和嵌入式系统有更透彻的认识。这本书的价值在于它的深度和广度，它不仅仅是教会你如何写汇编代码，更是让你理解计算机的“灵魂”。它的排版和图示虽然略显朴素，但内容本身却充满了智慧的光芒。我期待着在未来的学习和实践中，能够不断地回味和应用书中的知识，让它成为我技术成长道路上不可或缺的伙伴。这本书绝对不是那种可以快速浏览的读物，它需要耐心、毅力和深入的思考，但付出的努力绝对是值得的，因为它所带来的技术洞察是任何高级语言编程都无法比拟的。

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说实话，我拿起《68000 Family Assembly Language Programming》这本书，更多的是一种“朝圣”般的心情。我知道 68000 系列处理器在计算机发展史上扮演过重要的角色，它承载了一代人的技术记忆。当我终于有机会深入了解它时，这本书无疑是最好的向导。它的内容之详尽，远超我的预期。书中对于每一个指令的描述，都细致到了像素级别，从操作码的二进制表示，到不同寻址模式下内存的访问方式，再到执行指令后对状态寄存器中各个标志位的影响，都被一一罗列得清清楚楚。这是一种近乎“考古”式的严谨，让我仿佛在解剖一台古老的机器，去感受它的每一个零件是如何协同工作的。我尤其对书中关于向量表和异常处理的讲解感到震撼，这让我明白了当程序出现问题或者硬件发出请求时，处理器是如何进行响应和恢复的。这些底层机制的理解，对于我过去在高级语言编程中遇到的各种难以解释的bug，提供了全新的视角。虽然书中的有些内容对我来说还相当晦涩，但我能够感觉到，每一次的阅读和思考，都在不断地拓宽我的知识边界。这本书的意义，不仅仅在于教会我如何编写汇编代码，更在于它让我看到了软件与硬件之间那层最直接、最原始的联系。它是一种对计算机本质的探索，是一次对工程智慧的致敬。我深知，要完全掌握这本书的内容，需要付出巨大的努力，但每一次的突破，都会让我对计算机科学有更深刻的理解和更坚定的热爱。

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这本书《68000 Family Assembly Language Programming》对我来说，是一种挑战，也是一种诱惑。我一直对计算机的底层运行原理抱有极大的兴趣，而汇编语言正是通往这个领域最直接的途径。当我拿到这本书时，首先被其厚度和内容的深度所震撼。它不是一本可以随意翻阅的书籍，而是一部需要静下心来，仔细揣摩的“武功秘籍”。书中对 68000 处理器家族的指令集进行了系统而全面的介绍，从最基本的算术和逻辑指令，到复杂的数据传输和控制流指令，再到针对特定任务的特殊指令，都进行了详尽的阐述。我尤其喜欢书中对于各种寻址模式的讲解，这让我明白了处理器是如何灵活地访问内存中的数据，以及不同的寻址模式在性能和灵活性上可能带来的差异。这种对细节的关注，是高级语言编程中很难体会到的。此外，书中关于堆栈操作和中断处理的章节，更是让我对程序的执行流程和与外部环境的交互有了更深的认识。我过去在编写大型程序时，经常会遇到一些难以捉摸的内存问题，而这本书让我看到了解决这些问题的根源所在。虽然我还没有完全读完，但每一次的阅读都在不断地刷新我对计算机的理解。这本书的价值在于它提供了一个深入了解计算机硬件工作机制的窗口，让我能够从根本上理解程序的执行过程。它需要投入大量的时间和精力，但每一次的理解都会带来巨大的满足感，让我对未来的学习和开发充满信心。

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这本书《68000 Family Assembly Language Programming》的厚重，似乎预示着它所承载的知识深度。我一直对计算机的底层运作原理怀有极大的好奇心，而汇编语言则是理解这一原理的关键。68000 处理器系列在计算机发展史上有着重要的地位，因此，学习它的汇编语言编程，对我来说，是一次不可错过的机会。书中的内容极其详尽，几乎涵盖了 68000 处理器家族的所有指令和特性。从最基本的算术运算到复杂的位操作，从各种精妙的寻址模式到中断处理机制，书中都进行了深入的讲解。我尤其喜欢书中对每个指令执行过程的描述，它让我能够清晰地看到数据是如何在处理器内部流转，以及指令是如何被一步步执行的。这种对细节的极致追求，让我对计算机的效率和设计哲学有了更深的理解。书中提供的各种代码示例，虽然篇幅不长，但却充满了智慧，让我能够将学到的知识付诸实践，并从中体会到汇编编程的独特魅力。我深知，完全掌握这本书需要付出大量的时间和努力，但每一次的阅读和理解，都在不断地拓宽我的知识边界，让我对计算机科学有了更深的敬畏。这本书的价值在于它提供了一个深入了解计算机硬件工作机制的窗口，让我能够从最根本的层面理解程序的执行过程。

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《68000 Family Assembly Language Programming》这本书，在我看来，是一本值得反复研读的经典之作。我之所以对汇编语言情有独钟，是因为它能够让我窥探到计算机最核心的运行机制，而 68000 处理器作为一代重要的微处理器，其汇编语言编程的学习，无疑是理解计算机体系结构的一个绝佳入口。书中的内容之丰富、讲解之透彻，着实让我惊叹。它不仅仅是简单地列出指令，而是深入地剖析了每一条指令的内部逻辑，包括它如何操作寄存器、如何访问内存、以及执行后对程序状态的影响。我尤其对书中关于向量中断和异常处理的章节印象深刻，这让我明白了当系统遇到意外情况时，处理器是如何快速而有效地进行响应和恢复的。这种对底层细节的深入挖掘，让我对整个计算机系统的稳定性有了更直观的认识。此外，书中提供的各种示例代码，虽然看起来简单，但却蕴含着精妙的设计思想，让我能够将理论知识付诸实践，并从中体会到汇编编程的严谨和高效。我深知，要完全掌握这本书的内容，需要付出极大的努力和耐心，但每一次的钻研，都在不断地加深我对计算机硬件和软件交互的理解。这本书的价值在于它提供了一个深度学习的平台，让我能够从根本上理解计算机的工作原理，从而为我在更高级的领域进行探索打下坚实的基础。

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《68000 Family Assembly Language Programming》这本书，对我而言，不仅仅是一本技术书籍，更是一次与计算机“灵魂”对话的旅程。我一直对计算机的底层逻辑充满浓厚的兴趣，而汇编语言正是窥探这一秘密的最佳工具。68000 处理器作为一代经典，它的汇编语言自然是学习的重中之重。这本书的内容之丰富、之深入，远超我的想象。它系统地介绍了 68000 系列处理器的各种指令、寻址模式、寄存器功能以及数据类型，并对每个指令的操作流程、影响的标志位进行了详细的分析。我尤其对书中关于子程序调用和堆栈管理的章节着迷，这让我明白了程序是如何进行流程控制，以及如何有效地管理内存中的数据。通过学习这些底层机制，我能够更好地理解高级语言的运行原理，甚至能够在性能优化方面找到新的突破口。书中的示例代码，虽然简洁，但却极具启发性，让我能够将理论知识与实践相结合，从而加深对汇编语言的理解。我深知，要完全掌握这本书的内容，需要付出巨大的耐心和毅力，但每一次的进步，都让我对计算机科学有了更深刻的认识和更强烈的热爱。这本书的价值在于它提供了一个深入了解计算机核心运作机制的平台，让我能够从根本上理解软件与硬件之间的紧密联系。

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这本书的出现，对我而言，犹如在茫茫的代码海洋中找到了一座灯塔。我长期以来都对那些“幕后英雄”——汇编语言——感到好奇，尤其是像 68000 这样历史悠久且在特定领域（比如早期的家用电脑和嵌入式系统）有着重要地位的处理器系列。翻开《68000 Family Assembly Language Programming》，我立刻被其严谨而系统的讲解所吸引。书中对每一个指令的操作码、功能、影响的标志位都进行了细致入微的分析，这使得我对处理器的工作方式有了前所未有的清晰认知。我过去总是习惯于高级语言的抽象，而这本书则将我拉回了最基础的层面，让我看到了数据是如何在寄存器之间流动，指令是如何被解码并执行的。书中提供的各种示例代码，虽然篇幅不长，但每一个都像是一个精心设计的实验，让我能够亲手验证理论知识，并从中体会到汇编编程的独特魅力和挑战。我特别喜欢书中关于内存管理和堆栈操作的部分，这让我理解了程序在运行时如何管理自身的数据和调用栈，这对于理解更复杂的系统调用和内存模型至关重要。虽然我还在啃读这本书的初期阶段，但我已经能够感受到它所蕴含的巨大能量，它正在逐渐改变我对计算机工作原理的认知，让我不再仅仅满足于“能用”，而是追求“理解”。这本书的价值在于它提供了理解计算机“心脏跳动”的视角，这对于任何想要深入理解计算机科学的人来说，都是一笔宝贵的财富。它需要投入大量的时间和精力去消化，但每一次的理解都会带来巨大的成就感。

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当我决定深入学习汇编语言时，《68000 Family Assembly Language Programming》这本书立刻成为了我的首选。我一直对计算机底层的运作方式充满好奇，而 68000 处理器在个人电脑发展史上扮演了举足轻重的角色，学习它的汇编语言，无疑能够让我更深刻地理解计算机的“心脏”。这本书的内容之详尽，简直令人敬畏。从最基础的指令集到复杂的寻址模式，再到处理器特有的功能，书中都进行了详尽的阐释。我尤其喜欢书中对于中断处理和异常机制的讲解，这让我明白了程序是如何与硬件进行交互，以及当发生意外时，系统是如何进行响应和恢复的。这种对底层机制的深入理解，让我过去在编写程序时遇到的许多难以解释的现象，都有了清晰的答案。书中提供的示例代码，虽然篇幅不长，但每一个都像是一个精心设计的实验，让我能够亲手验证理论知识，并从中体会到汇编编程的精妙之处。我深知，要完全消化这本书的内容，需要投入大量的时间和精力，但每一次的阅读和实践，都在不断地拓宽我的视野，让我对计算机科学有了更深的敬畏。这本书的价值在于它提供了一个深入了解计算机系统运行机制的绝佳窗口，让我能够从最基础的层面理解软件是如何转化为硬件指令并最终驱动计算机工作的。

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拿起《68000 Family Assembly Language Programming》这本书，我仿佛进入了一个由二进制代码构筑的全新世界。我一直对计算机的底层运作原理充满着无法抑制的好奇，而汇编语言，尤其是像 68000 这样具有历史意义的处理器系列，无疑是探索这一领域的最佳入口。这本书的内容之丰富、之系统，让我对 68000 家族处理器有了前所未有的认识。从指令集的每一个细节，到复杂的寻址模式，再到处理器特有的寄存器和功能，书中都进行了极其详尽的阐述。我尤其着迷于书中关于数据传输和流程控制指令的讲解，它们揭示了程序是如何在处理器内部进行数据交换和逻辑判断的。通过学习这些基础指令，我能够更好地理解高级语言是如何被翻译成机器代码的，并从中体会到汇编编程的精妙之处。书中提供的示例代码，虽然简洁，但却包含了深刻的逻辑，让我能够将学到的理论知识应用到实践中，从而加深对汇编语言的理解。我深知，要完全掌握这本书的内容，需要付出大量的学习时间和耐心，但每一次的深入钻研，都在不断地拓展我的技术视野，让我对计算机科学有了更深的敬畏。这本书的价值在于它提供了一个深入了解计算机硬件工作机制的窗口，让我能够从最根本的层面理解软件是如何驱动硬件工作的。

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