PIC单片机实践 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:李学海

出品人:

页数:256

译者:

出版时间:2004-6-1

价格:20.00元

装帧:平装（带盘）

isbn号码:9787810774710

丛书系列:

图书标签:

• PIC单片机
• 单片机
• 嵌入式系统
• C语言
• 实践
• 电子设计
• 硬件开发
• 程序设计
• 微控制器
• DIY

好的，这是一份关于一本不同于《PIC单片机实践》的图书简介，内容详实，旨在介绍一本聚焦于其他主题的专业书籍。 --- 书籍名称：《嵌入式系统实时性与鲁棒性设计：基于RTOS的高级应用》 内容提要 在当今高度互联和自动化的世界中，嵌入式系统正以前所未有的速度渗透到工业控制、医疗设备、航空航天和智能消费电子等各个领域。这些系统对可靠性、确定性和实时响应能力有着近乎苛刻的要求。本书《嵌入式系统实时性与鲁棒性设计：基于RTOS的高级应用》正是在这一背景下应运而生，它并非关注特定微控制器（如PIC系列）的编程实践，而是将焦点完全聚焦于实时操作系统（RTOS）的深层机制、系统级架构设计以及如何构建具备高鲁棒性的嵌入式应用。 本书的核心目标是为有一定微控制器基础的工程师和高级学生提供一套系统化的理论框架和实用的设计方法论，以确保他们的嵌入式产品能够在复杂、多变的运行环境中保持精确的时序和最高的稳定性。 第一部分：实时系统基础与RTOS核心原理（约占全书25%） 本部分旨在为读者打下坚实的理论基础，区分通用操作系统（如Linux/Windows）与实时操作系统之间的本质区别，特别是围绕确定性这一核心概念展开深入探讨。 1.1 实时性指标的量化与分析 详细阐述了硬实时、软实时和有界延迟系统的定义与应用场景。重点介绍了关键的实时性度量指标，包括最大任务执行时间（WCET）、中断延迟、任务切换开销，以及如何利用这些指标进行系统预算分析。我们不会过多纠缠于底层硬件的寄存器操作，而是侧重于如何从软件架构层面预测和控制这些时间参数。 1.2 RTOS内核的结构与调度机制 深入剖析主流RTOS内核（如FreeRTOS、RT-Thread、VxWorks等）的内部工作原理。重点讲解了基于优先级的抢占式调度算法、轮转调度以及混合调度模式。特别辟章节详细对比了固定优先级抢占式调度与截止时间（Deadline）单调性（DMS）算法在不同负载下的性能表现和资源消耗。此外，还对内核中的时间片分配、时钟节拍管理机制进行了数学模型分析。 1.3 同步与互斥机制的精确控制 同步与互斥是保证系统正确性的关键。本书详尽分析了信号量、互斥锁、消息队列等同步原语的实现细节。不同于基础教材简单介绍如何使用，本书着重于分析优先级反转问题（Priority Inversion）及其高级解决方案，如优先级继承协议（PIP）和优先级天花板协议（PCP），并结合实际案例演示了这些协议在避免系统死锁和保证关键任务时序中的作用。 第二部分：鲁棒性设计与系统级防御（约占全书35%） 鲁棒性（Robustness）是衡量嵌入式系统能否抵抗异常输入、硬件故障或软件错误而保持正常运行的能力。本部分是本书区别于一般RTOS应用指南的关键所在。 2.1 内存保护与任务隔离技术 在多任务系统中，一个任务的错误可能导致整个系统崩溃。本部分详细介绍了如何利用MMU（内存管理单元）或MPU（内存保护单元）来实现任务间的内存空间隔离。针对资源受限的微控制器，本书提供了基于软件实现的内存池分配与边界检查技术，以及如何设计健壮的内存泄漏检测机制。 2.2 错误检测、报告与恢复（EDRR）框架 构建一个鲁棒系统需要一套完整的错误处理流程。本章引入了错误检测、诊断和恢复（EDRR）的系统工程方法。内容包括： 看门狗定时器（WDT）的高级应用：不仅仅是简单的复位，还包括智能看门狗策略（如多级复位、状态机反馈）。 运行时断言与故障注入测试：如何在非生产环境中主动注入错误（如非法指针、溢出数据）来验证系统的容错能力。 故障安全状态机（Fail-Safe State Machine）：设计系统在检测到不可恢复错误时的优雅降级或安全停机流程。 2.3 中断服务程序的精简与优化 中断是实时系统的主要不确定性来源。本书强调“快进快出”的ISR设计原则。详细阐述了如何利用软中断（Deferred Interrupt Processing）或Tasklet机制将ISR中耗时的、非时序敏感的操作卸载给高优先级任务处理，从而将中断延迟控制在微秒级。 第三部分：高级应用场景与性能调优（约占全书30%） 本部分面向具有一定经验的开发者，侧重于解决复杂应用中遇到的性能瓶颈和设计难题。 3.1 跨核通信与数据一致性（针对多核/异构系统） 随着嵌入式系统向多核架构演进，跨核通信成为新的挑战。本书详细介绍了共享内存模型下的缓存一致性问题（Cache Coherency）以及如何利用内存屏障（Memory Barriers）和原子操作来保证数据在不同处理器之间同步时的正确性。对于消息传递模型，则重点分析了基于Ring Buffer的高效无锁通信实现。 3.2 确定性网络协议栈设计 在工业物联网（IIoT）和自动化领域，网络延迟和抖动必须被严格控制。本书不介绍TCP/IP协议栈的通用实现，而是专注于实时以太网（如EtherCAT、TSN）或实时CAN通信的驱动层优化。内容涉及网络数据包的优先级标记、中断合并技术，以及如何确保数据传输的端到端确定性延迟。 3.3 系统级性能分析工具与方法论 介绍如何使用专业的性能分析工具（如逻辑分析仪、示波器探针、或专用的RTOS追踪工具）来度量和可视化系统的实际运行情况。重点教授如何通过分析任务时序图（Task Timing Diagrams）来识别隐藏的资源竞争和调度瓶颈，并提供一套系统的性能调优迭代流程。 第四部分：安全扩展与未来趋势（约占全书10%） 本部分展望了嵌入式系统发展的两个重要方向：安全性（Security）和更高级的实时抽象。 安全启动与固件更新：探讨在实时系统中实现安全启动链（Secure Boot）的必要性，以及如何设计具备原子性（Atomic）的OTA（空中下载）固件更新机制，确保系统在更新失败时能安全回滚。 形式化验证简介：简要介绍如何将形式化方法应用于RTOS调度和关键代码片段的验证，以理论上证明其实时性和安全性属性。 --- 目标读者 本书适合于希望从“能跑起来”的嵌入式编程迈向“可靠、高性能、可预测”系统设计的中高级嵌入式软件工程师、系统架构师，以及攻读实时计算、控制理论相关专业的研究生。读者应具备C/C++编程基础和对底层硬件（如中断、定时器）的基本理解。本书不作为初学者入门RTOS的教材，而是旨在深化对系统级设计和复杂问题解决能力的培养。

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我最近翻阅了**《低功耗与电源管理技术手册》**，这本书的关注点非常新颖和前沿，完全避开了传统教程的窠臼。在万物互联的时代，如何让设备运行更久，是绕不开的话题。这本书的核心竞争力就在于它对功耗分析的细致入微。它没有停留在简单的“关闭模块”的层面上，而是深入到不同工作模式下的电流消耗曲线，教你如何使用示波器和万用表进行精确的功耗测量和瓶颈定位。书中有一章专门讨论了如何优化软件唤醒流程，以最小化从休眠到工作状态的延迟和功耗峰值，这对于设计电池供电设备至关重要。此外，它还涵盖了LDO和DC-DC转换器在数字电路中的选型考量，以及如何利用看门狗定时器和电源监控电路来保障系统的长期可靠性。这本书的视角非常“硬核”，是面向对续航有极致要求的专业开发者的宝典。

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说实话，**《微控制器外设编程精要》**这本书的价值，完全体现在它的详尽和严谨上。市面上很多资料对特定外设的介绍都是一笔带过，但这本书简直是把每一个外设都“扒皮抽骨”地分析了一遍。我特别欣赏它对ADC（模数转换器）模块的深度讲解。它不仅详细描述了采样定理、参考电压的选择，还针对不同应用场景（如高速采集和高精度测量）给出了具体的配置建议和注意事项。更别提它对通信协议栈的实现分析了，比如SPI和I2C的读写时序图，作者都用图形化的方式清晰地呈现出来，并标注了时序参数的容忍范围。对于我这种经常需要调试硬件接口错误的工程师来说，这本书简直是“救星”。它不是那种读起来让你感到愉悦的书，但绝对是工具箱里最可靠的那把扳手，能帮你解决最棘手的硬联调问题。

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不得不提**《项目驱动式ARM Cortex-M开发实战》**这本书给我的启发。这本书的叙事方式非常贴近真实的工作环境，它将学习过程设计成了一个个相互关联的项目，让人仿佛真的在参与一个从零开始的产品开发。它的优势在于，它不是按模块顺序排列知识点，而是按功能需求来组织内容。比如，当讲到数据采集时，它会自然地引出ADC、DMA（直接内存访问）和中断的联合使用，让你明白这些独立的功能是如何协同工作的。特别是书中对内存映射和链接脚本的讲解，是我以往学习中一直感到困惑的难点，但这本书用非常直观的方式解释了代码段、数据段在最终固件中的物理布局，这对于理解栈溢出、数据错位等底层错误至关重要。这本书的实战性极强，阅读时需要同时打开开发环境，跟着敲代码，才能真正体会到那种“掌控全局”的成就感。

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这本**《单片机应用开发实战》**着实是本不错的入门读物。作者在讲解基础概念时，没有堆砌那些枯燥的理论公式，而是非常注重将晦涩的寄存器操作和硬件接口知识，通过一个个生动的实例串联起来。比如，它对定时器和中断的讲解，就非常贴合实际工程中的需求，不像有些书，讲完原理就戛然而止，留给读者一头雾水。我记得它花了很大篇幅来介绍如何用软件模拟产生PWM信号，对于那些想做电机控制或者LED调光的朋友来说，这个部分简直是宝典级别的。而且，书中对C语言和汇编语言的混合编程也做了非常细致的剖析，清晰地指出了在哪些场景下应该优先使用哪种语言，这对于想深入优化程序性能的读者来说，提供了极大的帮助。整体来看，这本书的侧重点在于“如何动手做”，而不是纯粹的“是什么”，这一点非常符合我们工程师的学习习惯，让复杂的底层开发变得触手可及，阅读体验非常流畅和实用。

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我最近沉迷于**《嵌入式系统设计与实践指南》**，这本书的独特之处在于其宏大的架构和对系统级思维的培养。它并不满足于仅仅教你如何点亮一个LED，而是深入探讨了整个嵌入式项目从需求分析到最终部署的全生命周期管理。书中关于实时操作系统（RTOS）的章节，尤其是对FreeRTOS内核调度机制的剖析，简直是深入骨髓的透彻。它不仅仅展示了API调用，更重要的是解释了任务切换的底层原理、上下文保存和恢复的细节，甚至还涉及到了中断服务程序（ISR）如何安全地与高优先级任务进行交互。更让我惊叹的是，它还引入了软件设计模式在嵌入式开发中的应用，比如状态机模式、观察者模式在GUI或数据解析中的应用实例，这极大地提升了我对代码健壮性和可维护性的理解。这本书的深度远超一般的应用手册，更像是一本高级工程师的内功心法，读完后感觉自己的视野被极大地拓宽了。

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