微型计算机原理·汇编·接口技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:北京希望电子出版社

作者:潘新民

出品人:

页数:430

译者:

出版时间:2002-9

价格:32.00元

装帧:

isbn号码:9787900101556

丛书系列:

图书标签:

• 微型计算机原理
• 汇编语言
• 接口技术
• 计算机基础
• 8086
• 微处理器
• 计算机组成原理
• 汇编程序
• 硬件接口
• 计算机技术

深入解析现代电子系统构建的基石：嵌入式系统设计与高级微控制器应用 本书聚焦于当代电子工程领域中至关重要的一个分支——嵌入式系统设计，并以前沿的微控制器技术为核心，旨在为读者提供一套全面、深入且高度实用的知识体系。它不仅是理论的殿堂，更是工程实践的蓝图。 在当今万物互联的时代，从智能家居到工业自动化，从汽车电子到医疗设备，嵌入式系统无处不在，它们是现代信息社会的神经末梢和执行器官。本书摒弃了对基础计算机体系结构（如冯·诺依曼/哈佛结构的基本概念辨析）的冗余描述，直接切入现代嵌入式系统的核心挑战与解决方案。 第一部分：现代高性能微控制器架构精讲 本部分将彻底剖析当前主流高性能微控制器（MCU）的内部机制，重点关注那些在实时性、低功耗和高集成度方面表现卓越的芯片系列，例如基于ARM Cortex-M/R 系列的先进架构。 1.1 深入理解高级处理器内核： 我们将详尽考察Cortex-M系列内核的流水线设计、中断处理单元（NVIC）的优先级管理、特权级访问控制（如Thread Mode和Handler Mode的切换），以及寄存器组的高效使用策略。对于中断延迟的精确计算与优化，将采用实际案例进行演示，确保读者能够准确评估系统在关键任务中的响应速度。 1.2 内存系统与数据访问优化： 本章超越了简单的SRAM/Flash存储器的界定。内容将聚焦于缓存（Cache）机制在MCU中的应用（如TCM/ITCM/DTCM的划分与管理），零等待状态（Zero Wait State）的实现条件，以及内存保护单元（MPU）在操作系统环境下的隔离机制。我们将探讨如何通过代码布局和编译选项来最大限度地提高数据访问效率，避免总线仲裁带来的性能损耗。 1.3 时钟与电源管理的高级策略： 现代嵌入式设备对功耗极其敏感。本书详细阐述了电源域划分、动态电压和频率调整（DVFS）技术在MCU层面的应用。我们将深入讲解锁相环（PLL）的启动序列、低功耗模式（Sleep/Deep Sleep/Shutdown）的精确唤醒源配置，以及如何利用片上电源监控电路（如Brown-out Detection）来保障系统在电压波动下的稳定性。 第二部分：实时操作系统（RTOS）与任务调度 本部分是构建复杂嵌入式应用软件的基石，侧重于如何利用成熟的RTOS框架来管理并发、同步和资源分配。 2.1 RTOS内核机制的剖析： 我们将以FreeRTOS或Zephyr等主流RTOS为例，解构其内核的核心组件。这包括任务控制块（TCB）的结构、上下文切换的汇编级细节、钩子函数（Hook Functions）的定制化应用。读者将理解任务优先级继承（Priority Inheritance）和优先级天花板（Priority Ceiling）协议在解决优先级反转问题中的实际作用。 2.2 进程间通信（IPC）与同步机制的精细控制： 除了基础的信号量和互斥锁，本书着重讲解消息队列的内部缓冲机制、事件标志组（Event Flags）的高效使用，以及如何设计无锁（Lock-Free）数据结构来实现超高性能的生产者-消费者模型。对于资源竞争下的死锁（Deadlock）预防与检测，我们将提供一套行之有效的验证流程。 2.3 确定性与时间触发系统的构建： 针对工业控制和安全攸关（Safety-Critical）应用，我们将探讨时间触发内核（TTOS）的设计思想，以及如何利用周期性定时器和中断同步机制，来保证关键任务调度的确定性抖动（Jitter）在可接受范围内。 第三部分：高级片上外设的编程与驱动开发 本书将不再罗列通用定时器或UART的简单读写，而是专注于那些决定系统性能和功能深度的复杂片上资源。 3.1 高速数据传输接口的深度应用： DMA控制器（Direct Memory Access）： 详尽介绍多通道DMA的请求仲裁逻辑、循环模式（Circular Mode）的应用，以及如何配置Scatter-Gather模式以实现复杂的数据块传输，从而彻底解放CPU进行并行计算。 高速串行接口： 深入解析SPI/I2C协议的底层时序控制，特别是如何利用片上外设的“自动模式”（如SPI的自动片选、I2C的地址匹配中断）来减少CPU干预。对于USB（Device/Host模式）和以太网MAC的驱动编写，我们将侧重于缓冲区描述符（Descriptor）的管理和中断处理链的优化。 3.2 模数转换（ADC）与脉宽调制（PWM）的高级控制： ADC： 探讨多通道扫描模式、交错模式（Interleaving Mode）的同步采集，以及如何利用片上数字滤波单元（如FIR/IIR滤波器）在硬件层面预处理模拟信号，降低数据吞吐量和CPU负担。 PWM： 重点讲解互补波形生成、死区时间（Dead Time）的精确控制，以及如何将PWM与捕获/比较单元结合，用于复杂的电机控制算法（如FOC）。 第四部分：系统集成、调试与可靠性工程 成功的产品不仅仅依赖于高效的代码，更依赖于健壮的系统集成与专业的调试手段。 4.1 固件的构建、烧录与OTA机制： 本章讲解如何构建支持双备份（A/B Partition）的Bootloader，实现安全且可靠的空中下载（OTA）更新机制。内容包括镜像签名验证、回滚机制的设计以及分区表（Partition Table）的管理。 4.2 硬件调试与软件追踪技术： 深入探讨JTAG/SWD接口的高级功能，如非侵入式调试（Non-Intrusive Debugging）、断点（Breakpoint）与观察点（Watchpoint）的设置。对于运行时错误追踪，我们将重点介绍嵌入式系统中的断言库（Assertion Libraries）、看门狗（WDT）的合理配置与复位序列分析，以及如何利用内存泄漏检测工具（如运行时堆栈分析）来定位复杂错误。 4.3 系统级的性能分析与功耗评估： 介绍如何使用逻辑分析仪和示波器来同步捕获软件事件与硬件信号。内容包括功耗分析工具的使用，系统启动时间的量化分析，以及通过性能计数器（Performance Counters）来识别代码中的性能瓶颈。 本书面向对象： 具备一定电子电路基础，希望深入掌握高性能微控制器底层驱动、实时操作系统原理以及现代嵌入式系统设计方法的电子工程、自动化控制或计算机科学专业的学生和专业工程师。通过本书的学习，读者将能够独立设计和实现面向工业级应用、具备高可靠性和高实时性的嵌入式解决方案。

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