PIC16F87X数据手册 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:北京航空航天大学出版社

作者:Microchip Technology Inc

出品人:

页数:224

译者:刘和平

出版时间:2001-6

价格:22.00元

装帧:

isbn号码:9787810770484

丛书系列:

图书标签:

• PIC16F87X
• PIC
• Microcontroller
• Datasheet
• Embedded Systems
• Electronics
• AVR
• Programming
• 8-bit
• Microchip
• Reference

好的，以下是一份不包含《PIC16F87X数据手册》内容的图书简介，力求详尽且自然流畅： --- 《深入理解嵌入式系统：基于ARM Cortex-M4的微控制器应用实践》 导言：开启现代嵌入式系统设计的新纪元 在当今这个万物互联、智能驱动的时代，嵌入式系统已不再是简单的控制电路，而是支撑起从消费电子到工业自动化、从医疗设备到航空航天等各个领域的基石。要驾驭这一复杂而迷人的领域，选择合适的微控制器（MCU）架构至关重要。本书并非聚焦于某一特定型号的资源手册，而是致力于为读者提供一套全面、深入且具有前瞻性的知识体系，以ARM Cortex-M4内核为核心载体，系统地解析现代高性能嵌入式系统的设计原理、开发流程与高级应用技巧。 ARM Cortex-M系列，尤其是Cortex-M4，凭借其优异的能效比、强大的浮点运算能力（FPU）以及丰富的片上资源，已成为工业控制、实时操作系统（RTOS）集成和复杂信号处理应用的首选平台。本书旨在跨越基础入门的门槛，直接切入到需要系统性工程思维才能解决的实际问题中。 第一部分：架构基石——Cortex-M4的内在奥秘 本部分将彻底解构Cortex-M4处理器核心的内部结构与工作机制，为后续的软件和硬件协同设计打下坚实的基础。 1.1 深入ARMv7-M架构 我们将详细剖析Cortex-M4的流水线设计、指令集特点（Thumb-2指令集的混合优势），以及其在功耗管理和性能优化方面的设计哲学。重点讲解嵌套向量中断控制器（NVIC）的优先级分组、抢占机制和延迟分析，这是构建实时系统的关键所在。 1.2 内存系统与总线结构 不同于早期简单的总线结构，Cortex-M4采用了高度优化的多层总线矩阵（如AHB-Lite）。本章将详述内存保护单元（MPU）的配置与使用，如何通过划分不同的访问权限来增强系统的安全性和稳定性，特别是在RTOS多任务环境下。同时，深入探讨SRAM、Flash存储器的物理特性、访问速度差异以及零开销循环（Zero-Cycle Read/Write）在高效代码执行中的作用。 1.3 浮点单元（FPU）的深度应用 Cortex-M4的一个显著优势是其可选的单精度浮点单元。本部分将详细介绍如何激活和配置FPU，并对比软件模拟浮点运算与硬件加速的性能差异。针对数字信号处理（DSP）算法的优化，我们将展示如何利用SIMD（单指令多数据）指令集来并行处理数据，这对于音频、传感器融合和电机控制至关重要。 第二部分：集成开发环境与固件构建流程 掌握了硬件核心后，接下来的挑战是如何高效、规范地编写固件。本部分侧重于现代嵌入式软件工程的最佳实践。 2.1 交叉编译与链接脚本的艺术 标准的GCC/Clang交叉编译工具链是Cortex-M开发的主流。我们不会停留在简单的`make`命令上，而是深入讲解链接脚本（Linker Script）的编写与定制。如何精确控制代码段（`.text`）、数据段（`.data`、`.bss`）在RAM和Flash中的布局，如何设置启动代码（Startup Code）以正确初始化堆栈和中断向量表，是保证系统稳定启动的先决条件。 2.2 启动序列与初始化管理 完整的MCU初始化过程远不止于配置时钟。本章将逐步解析从硬件复位（Reset）到`main()`函数执行前的每一个步骤，包括：上电复位序列（POR）、Flash访问配置、PLL锁相环的稳定时间、以及如何确保所有外部设备（如GPIO、定时器）在软件启动前处于安全状态。 2.3 调试与可追溯性 高效的调试是嵌入式开发的生命线。本书将重点介绍JTAG/SWD接口的高级使用，以及如何结合追踪宏（Trace Macros）和嵌入式逻辑分析仪（ETM/ITM）进行非侵入式的代码流分析和变量监控，取代传统的“打印机式”调试法。 第三部分：实时操作系统的集成与管理 在复杂度日益增加的应用中，裸机编程已难以支撑多任务、高并发的需求。本部分将聚焦于实时操作系统（RTOS）在Cortex-M4平台上的实践。 3.1 RTOS选型与移植基础 我们将以FreeRTOS或Zephyr等主流RTOS为例，解析其内核移植层（Port Layer）的原理。重点讨论上下文切换（Context Switching）的汇编实现、时钟节拍（Tick Interrupt）的精确管理，以及如何针对Cortex-M4的NVIC优化中断延迟。 3.2 任务间通信与同步机制 理解互斥量（Mutex）、信号量（Semaphore）、消息队列（Message Queue）和事件组（Event Group）的底层机制及其潜在的死锁（Deadlock）和优先级反转（Priority Inversion）问题。本书将提供大量的实践案例，教导读者如何根据应用场景选择最合适的同步原语。 3.3 内存管理与堆栈溢出检测 RTOS环境下的动态内存分配（Heap Management）是系统崩溃的常见诱因。我们将探讨不同的内存池策略（如Static Allocation vs. Heap allocation），并演示如何利用MPU或特定的RTOS功能来实时检测和报告任务堆栈溢出，从而提高系统的健壮性。 第四部分：外设驱动的高效设计与优化 现代MCU集成了大量的高速外设，驱动层的设计质量直接决定了系统的最终性能。 4.1 高速数据传输：DMA控制器深入研究 本书将详细介绍直接内存访问（DMA）控制器的多通道配置，包括循环模式、中断触发和优先级仲裁。重点放在如何设计高效的DMA传输链，以实现高吞吐量的ADC采样、SPI/I2C数据采集或以太网帧传输，同时最大限度地减少CPU干预。 4.2 定时器与PWM的高精度控制 除了基础的定时功能，我们将探讨如何利用MCU的高级定时器（如互补输出、死区插入、捕获/比较）来实现复杂电机控制（如FOC）或高分辨率信号生成。对于需要极高时间精度的场景，还将分析系统时钟抖动（Jitter）对PWM输出稳定性的影响。 4.3 传感器接口与数据预处理 结合Cortex-M4的DSP能力，本章将讲解如何利用片上资源（如定时器输入捕获或高速ADC）配合软件滤波算法（如卡尔曼滤波的简化版），在数据进入RTOS任务前完成初步的数据清洗和特征提取，减轻上层应用的计算负担。 结语：构建面向未来的嵌入式解决方案 《深入理解嵌入式系统：基于ARM Cortex-M4的微控制器应用实践》旨在培养的不是一个只会调用库函数的操作员，而是一位能够理解底层硬件机制、能够熟练驾驭复杂软件架构的系统工程师。通过本书的学习，读者将能够自信地设计、调试和优化下一代高性能、高可靠性的嵌入式产品。掌握Cortex-M4的精髓，即是掌握了通往未来智能硬件的钥匙。 ---

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从实用性的角度来衡量，这本书的价值并非在于教你如何快速写出一个LED闪烁程序，而是教会你如何理解芯片内部‘为什么’能够闪烁，以及在极端条件下它会‘如何’表现。它对于那些需要进行底层驱动开发、进行实时性要求极高的系统设计，或者需要处理芯片‘怪癖’的工程师来说，具有极高的指导意义。我曾遇到一个在高温环境下偶发性的数据丢失问题，翻阅了许多网络资料都无果。最终，是书中关于‘上电复位时序’中对某个特定内部震荡器的稳定时间描述，让我意识到可能是系统在电压波动时，内部时钟未完全稳定就执行了关键指令。这本书的价值就在于，它记录了那些‘不希望发生’的细节，这些细节恰恰是系统稳定性的基石。它是一本需要被经常翻阅、用记号笔划满重点、甚至沾上焊油的‘工作手册’，而非仅仅是书架上的装饰品。

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这本书的内容深度，着实让我对过去对这系列芯片的理解有了一次彻底的修正。我原以为对定时器的理解已经足够，无非是设置周期、启动计数器。但当我看到关于‘看门狗定时器’和‘外部中断’在低功耗模式下的具体电源域切换机制时，我才意识到自己之前只是在‘使用’功能，而没有真正‘掌握’其电源管理策略。特别是关于内存映射和I/O地址空间的划分部分，它详尽地列出了每个区块的读写属性和复位值。这种对‘出厂状态’的描述，对于调试那些初始化失败的程序来说，具有不可替代的价值。它提供了一种‘从零开始’的视角，让你能够清晰地界定程序代码的责任范围和硬件本身的默认状态，大大减少了排查疑难杂症时的盲目性。

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这本书的语言风格极其凝练，几乎到了惜字如金的地步。你可以从中感受到编写者对于技术细节的绝对掌控和一丝不苟的态度。它很少使用解释性的比喻或者流程图来‘辅助理解’，更多的是直接陈述事实和规范。举个例子，当描述中断处理的优先级时，它不会用大段的文字来描述‘如果A发生，系统会优先处理A’，而是直接给出一个优先级矩阵，并通过精确的位掩码定义来瞬间确定处理顺序。这种极度的精确性，对于我这种追求极致控制的嵌入式开发者来说，简直是福音。我以前遇到的很多‘莫名其妙’的程序跑飞问题，往往都是因为对某个时钟源的启动时序理解不够深入。而这本书，几乎将每一个时序要求都用最硬核的方式记录了下来，阅读它就像是在接受一位老教授的‘口试’，你必须准备好对每一个操作的底层原因给出明确的交待。它不是用来‘读’的，它是用来‘查’和‘核对’的工具书。

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这本书的封面设计实在有些朴素，初拿到手里的时候，我心里其实是有点打鼓的。那种泛黄的纸张，以及略显粗糙的印刷质量，让人感觉这像是上个世纪的技术资料翻印本。我原本期望能看到一些更现代、更直观的图示和布局，毕竟我们现在面对的是功能日益复杂的微控制器。不过，当我翻开目录时，那种略微的失望感立刻就被一种专业和扎实感所取代。它没有那些花哨的图表来分散注意力，而是直接切入了核心。那些关于寄存器地址、时序图的描述，虽然文字密集，但逻辑性极强。我花了一个下午的时间，只是对照着其中的表格，尝试理解内部总线的操作流程，那种深入骨髓的细节感，是那些泛泛而谈的在线教程里绝对找不到的。这本书更像是一份严谨的工程蓝图，而不是一本‘快速入门指南’，它要求你必须有足够的耐心和一定的底层知识储备，才能真正领会其精髓。那种需要反复对照、手动计算波形周期的过程，虽然枯燥，但每一步都踏踏实实地在你的脑海中构建起一个清晰的硬件模型。

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阅读体验上，这本书绝对不是那种可以让你在咖啡馆里悠闲翻阅的读物。它更像是一个需要被‘啃’下来的硬骨头。我发现自己不得不准备一个笔记本，专门用来记录那些重要的脚注和交叉引用。比如，某个外设的配置寄存器（Control Register）的某个位（Bit）的含义，往往需要跳到全书后三分之一处去查找它所关联的时钟源的定义。这种高度耦合的信息组织方式，虽然在一定程度上体现了系统内部逻辑的紧密联系，但也极大地考验了读者的信息检索能力和记忆力。我甚至怀疑，如果不是长期接触这类芯片，初次接触的读者可能会因为找不到‘入口’而直接放弃。但正是这种‘不友好’，保证了信息的纯粹性，它强制性地将读者拉入到对硬件工作原理的深度探究之中，而不是停留在应用层的API调用上。

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