高档8位单片机ATmega128原理与开发应用指南(上)

高档8位单片机ATmega128原理与开发应用指南(上) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:北京航空航天大学出版社
作者:马潮
出品人:
页数:366
译者:
出版时间:2004-12
价格:34.0
装帧:平装
isbn号码:9787810775717
丛书系列:
图书标签:
  • 1
  • 单片机
  • ATmega128
  • 嵌入式系统
  • AVR
  • 微控制器
  • C语言
  • 硬件开发
  • 电子工程
  • 原理与应用
  • 开发指南
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具体描述

本书(上)详细介绍ATmega128的内部结构以及各种外围接口电路的特点和性能,介绍其强大的指令系统和相应的软件开发平台与硬件工具,并对ATmega128一些硬件接口在实际应用中的软件/硬设计方法与技巧给出深入和细致的使用指南。在本书的下篇中,将全面介绍基于ATmega128的应用实例。

本书适合有一定单片机入式系统应用基础的电子工程技术人员、硬件技术人员、硬件和软件系统设计开发工程师阅读,可作为进一步学习、提高与掌握新型高档AVR单片机的以考书以及应用设计参考。本书也可作为高等院校自动化、计算机、仪器仪表、电子等专业高年级学生和研究生的教学与科研开发的参考书。

高级嵌入式系统设计与实践:基于现代微控制器架构的深度解析 内容简介: 本书致力于为电子工程、自动化、计算机科学等领域的专业人士及高级学习者提供一本深入探讨现代嵌入式系统设计与实践的权威指南。全书结构严谨,内容涵盖了从底层硬件架构到复杂软件算法实现的各个关键环节,旨在构建读者对高性能、低功耗微控制器(MCU)的全面认知和精湛的工程应用能力。 本书的叙事逻辑紧密围绕当前主流的32位及以上架构的微控制器展开,重点剖析了它们在实时操作系统(RTOS)集成、高速数据处理、先进的通信协议栈(如TCP/IP、USB 3.0、PCIe)实现以及复杂的外设接口管理等方面的核心技术。 第一部分:现代微控制器架构的深度剖析 本部分将深入剖析当前市场上占主导地位的32位及多核MCU系列的核心架构,例如Cortex-M系列的高级特性。我们首先从流水线设计与指令集优化入手,详细阐述如何通过预测分支、乱序执行等技术,实现指令级的并行处理,从而极大地提升系统吞吐量。书中将提供具体的汇编级代码示例,展示如何针对特定运算(如乘法累加、位操作)编写最高效的裸机程序。 其次,重点探讨存储器层次结构。不同于传统的简单存储模型,现代MCU普遍采用复杂的缓存(Cache)系统、TCM(Tight Coupled Memory)以及外部高速SDRAM/DDR的映射机制。本书将详细讲解缓存一致性(Cache Coherency)、内存保护单元(MPU)的配置与应用,以及如何通过内存屏障(Memory Barrier)指令有效管理并发访问,确保数据在多任务环境下的正确性。对于实时性要求极高的应用,如何通过静态内存分配和避免动态内存碎片化,是本部分讨论的重点。 此外,时钟树与电源管理模块被提升到战略高度。我们将超越简单的晶振配置,深入探讨PLL(锁相环)的锁定机制、多级分频带来的抖动(Jitter)分析,以及如何利用动态频率调节(DVFS)技术,在满足实时性能指标的同时,最大化能效比。对低功耗模式(如STOP、STANDBY)下的唤醒源精确控制和功耗预算模型的建立,提供了实用的工程方法。 第二部分:实时操作系统(RTOS)的内核与应用工程 本部分完全聚焦于RTOS环境下的系统构建。我们选取了μC/OS-III、FreeRTOS等主流内核进行深度剖析。内容不仅限于API函数的罗列,更着重于内核调度机制的底层实现。读者将学习到上下文切换(Context Switching)的硬件支持(如硬件堆栈管理),以及优先级继承(Priority Inheritance)和优先级天花板(Priority Ceiling)等实时性保障协议的原理与编程实践,以有效规避优先级反转(Priority Inversion)问题。 在任务间通信与同步方面,本书细致区分了消息队列(Message Queue)、信号量(Semaphore)、互斥锁(Mutex)以及事件标志组(Event Flags)的适用场景,并辅以性能测试数据,指导读者做出最优选择。特别地,我们探讨了确定性中断延迟分析,即如何在中断服务程序(ISR)中安全地调用RTOS API,并确保中断响应时间始终在可接受的范围内。 对于复杂的系统,内存管理方案至关重要。本书对比了固定分区、动态堆栈管理和内存池(Memory Pool)等技术在嵌入式实时环境中的优劣,并提供了一套基于内存池的、可预测的内存分配框架。 第三部分:高速数据接口与复杂外设集成 本部分面向需要处理大量I/O数据的应用场景。我们将详尽解析DMA(直接内存存取)控制器的高级功能,不仅仅是简单的内存到外设的传输,更涵盖了循环模式、链式传输(Chained Transfers)以及多通道同步控制。如何利用DMA卸载CPU,实现高吞吐率的ADC数据采集或高速SPI/I2S数据流处理,是核心议题。 在通信协议方面,本书聚焦于现代嵌入式系统中的高速串行通信。详细讲解了USB Device Class的枚举过程、端点(Endpoint)的配置与数据传输模式(Bulk, Interrupt, Isochronous)。对于网络应用,我们将深入探讨轻量级TCP/IP协议栈的移植与优化,包括如何高效管理Socket资源和处理ARP/ICMP报文。 此外,图形用户界面(GUI)的硬件加速也是本章的亮点。书中介绍了如何利用图形加速单元(GPU/Display Controller)的硬件特性,实现高效的位图操作、透明度混合(Alpha Blending)以及平移缩放功能,从而减轻主CPU的图形渲染负担,为用户带来流畅的交互体验。 第四部分:系统级调试、验证与鲁棒性设计 构建一个可靠的嵌入式系统,必须依赖强大的调试和验证工具链。本部分强调固件的可靠性工程。我们将介绍如何有效利用JTAG/SWD接口进行非侵入式调试,深入探讨断点设置、寄存器跟踪以及内存访问监控的技巧。 更重要的是,本书将系统地介绍错误检测与恢复机制(Error Detection and Recovery)。这包括看门狗(WDT)的精确配置、电压监控与欠压保护(BOD)、以及运行时异常(如总线错误、非法指令)的处理流程。书中提供了实现应用级看门狗的策略,即不仅仅依赖硬件定时器,而是通过软件周期性检查关键任务的执行状态。 最后,对于需要长期稳定运行的系统,固件更新(OTA/FOTA)的设计至关重要。我们将探讨如何实现安全的双备份(Dual Bank)闪存分区策略、原子性更新的流程,以及如何设计回滚机制,确保在更新失败或电源中断时系统能够恢复到上一个稳定版本。 本书的特点在于其实践导向性,所有的理论讲解都紧密结合现代MCU的实际寄存器操作和标准库的优化应用,旨在培养读者独立设计、实现和调试复杂嵌入式系统的顶尖能力。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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作为一个在嵌入式领域摸爬滚打多年的工程师,我始终认为,一本好的技术书籍,不仅仅是知识的传递,更是一种思想的引导和经验的总结。这本书在这一点上做得尤为出色。它并没有仅仅停留在对ATmega128硬件特性的罗列,而是通过大量的实例,深入浅出地展示了如何将这些特性转化为解决实际问题的方案。我特别喜欢书中对于一些典型应用场景的设计思路分析,例如如何构建一个稳定可靠的电源管理系统,或者如何设计一个低功耗的传感器节点。这些内容不仅仅是技术细节,更是工程师在项目开发过程中所需要具备的全局观和系统性思维。书中的代码风格严谨,注释清晰,易于理解,并且针对不同的应用场景,提供了多种实现方案,让读者可以根据自身需求进行选择和优化。我曾在我参与的一个物联网项目中,遇到了通信不稳定、功耗过高等问题,在参考了这本书中关于低功耗设计和无线通信模块的章节后,我找到了有效的解决方案,大大提升了产品的性能和用户体验。书中对于调试技巧的讲解也相当到位,特别是如何利用仿真器和逻辑分析仪来定位和解决复杂的问题,这些都是我在实际工作中经常遇到的挑战。这本书让我重拾了对8位单片机的信心,也让我更加清晰地认识到,即便是“老牌”的ATmega128,在经验丰富的工程师手中,依然能够焕发出强大的生命力。

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这本书真的让我对“原理”和“应用”之间的关系有了更深刻的理解。很多单片机教程往往是“原理”和“应用”两张皮,要么就是一堆晦涩的理论,要么就是一堆“拿来就能用”的代码,中间的桥梁缺失了。这本书在这方面做得非常出色,它在讲解每一个硬件模块的原理时,都紧密地结合了实际的应用场景,让你知道这个原理是“为了解决什么问题”而存在的。例如,在讲解定时器/计数器时,它不仅仅解释了TCCRxA/B等寄存器的功能,更是通过PWM生成、脉冲测量、精确延时等应用实例,让你直观地感受到定时器在实际开发中的重要性。我曾经因为对定时器的工作模式理解不深,导致在做一个LED呼吸灯效果时,始终无法实现平滑的亮度过渡,后来参考了这本书中关于定时器配合ADC进行周期性触发采样的章节,才恍然大悟,找到了问题的根源。更让我惊喜的是,书中还探讨了一些嵌入式系统设计中的高级话题,例如如何进行代码的模块化设计,如何构建可重用的驱动库,以及如何进行简单的固件升级。这些内容对于提升开发效率和保证项目质量都至关重要,而往往在初学者教程中是很难找到的。这本书为我提供了一个系统性的学习框架,让我能够从零散的知识点串联成完整的知识体系,大大提升了我的学习效率和解决问题的能力。

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这本《高档8位单片机ATmega128原理与开发应用指南(上)》给我带来的不仅仅是知识,更是一种“豁然开朗”的体验。在我遇到这本书之前,我对ATmega128的了解,就像是在黑暗中摸索,虽然知道它有很多强大的功能,但总感觉不得其法,不知道如何去运用。这本书就像是一盏明灯,它以一种极其清晰、有条理的方式,揭示了ATmega128的“内在逻辑”。作者在讲解每一个硬件模块时,都非常注重从根源上剖析其工作原理,比如对SPI、I2C等通信协议的讲解,不仅仅是API的介绍,更是深入到其时序、数据传输的底层机制,这让我能够理解为什么要在特定的时刻发送特定的信号,而不是仅仅记住一堆命令。我曾经为了实现一个多设备SPI通信,被时序问题困扰了很久,直到看到这本书中关于SPI总线仲裁和多主从设备通信的详细阐述,才找到了解决问题的关键。此外,书中还提供了一些非常实用的调试技巧,比如如何利用中断向量表来快速定位程序死机的原因,以及如何通过逻辑分析仪来抓取通信时序。这些技巧在实际开发中简直是“神器”,能够极大地节省调试时间。这本书的写作风格非常人性化,它没有使用过于晦涩的术语,而是用通俗易懂的语言,配合大量的图示和实例,让复杂的概念变得易于理解。它让我明白,学习单片机并非是一件枯燥乏味的事情,而是一个充满探索和发现的有趣过程。

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我必须承认,当我第一次拿起这本书时,我对8位单片机的发展前景曾有过一丝疑虑。毕竟,在如今动辄几十上百兆的32位、64位微控制器时代,8位单片机似乎显得有些“过时”。然而,这本书彻底改变了我的看法。它用充分的理论依据和丰富的实践案例,展现了ATmega128在特定应用场景下的不可替代的优势,例如在成本敏感、功耗严格控制、或者对实时性要求极高的领域。书中对ATmega128在工业控制、智能家居、医疗设备等领域的应用分析,让我眼前一亮。它并没有回避8位单片机的局限性,而是积极地探讨如何通过巧妙的设计和算法,克服这些局限,甚至将其转化为优势。例如,书中关于如何利用ATmega128实现复杂的PID控制算法,以及如何通过多任务调度来模拟更高级别的操作系统功能,都给我留下了深刻的印象。我曾经在为一个低成本的工业自动化项目选择微控制器时,犯过“大材小用”的错误,最终导致成本飙升。这本书的出现,让我重新审视了8位单片机的价值,并找到了更加经济高效的解决方案。它鼓励读者用“巧思”而非“蛮力”去解决问题,这种理念对于任何一个嵌入式工程师来说,都是极其宝贵的财富。

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这本书让我对8位单片机的“潜力”有了全新的认识。一直以来,我总觉得8位单片机在处理复杂任务时会显得力不从心,然而,这本书通过对ATmega128的深入挖掘,彻底颠覆了我的这种看法。它在讲解时,并非仅仅局限于标准的8位运算,而是深入探讨了如何利用各种硬件特性和软件技巧,来突破8位平台的限制。例如,书中关于多字节运算的实现,以及如何通过高效的算法来模拟32位甚至64位的运算,都让我大开眼界。我曾经在一个需要进行浮点数运算的项目中,犯了“越级”选择32位单片机的错误,导致成本和功耗都大大增加。在参考了这本书中关于ATmega128实现简单浮点运算的章节后,我意识到,通过合理的算法设计,即便是在8位平台上,也能满足大部分的浮点运算需求。此外,书中还探讨了一些关于系统功耗优化、抗干扰设计以及嵌入式系统安全等方面的议题,这些都是在实际工程开发中非常重要的考量因素。这本书不仅仅是关于ATmega128的开发指南,更是一本关于如何“用好”单片机的思想启蒙。它鼓励读者去思考,去创新,去用最经济高效的方式解决问题,这种精神对于任何一个有志于在嵌入式领域深耕的工程师来说,都具有非凡的价值。

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不得不说,这本书的“应用指南”部分,简直是为我这种“动手派”量身定制的。在学习了基础原理之后,我最渴望的就是能够将这些知识转化为实际的产品。这本书正是满足了我的这一需求。它提供了非常丰富的开发案例,涵盖了从基础的IO控制到复杂的通信接口,再到一些更高级的应用,如数据采集、信号处理等。每一个案例都提供了详细的硬件电路图、程序代码以及对代码的详细解释。我尤其欣赏书中对代码的模块化设计和可重用性方面的考虑。它不仅仅是给出了一段能够工作的代码,更是教我如何写出易于维护、易于扩展的代码。我曾经在开发一个智能家居控制系统时,需要集成多个传感器和执行器,书中的模块化编程思路,让我能够快速地将各个功能单元进行分离和组合,极大地提升了开发效率。而且,书中还提供了一些关于如何进行硬件选型、PCB设计以及软件调试的实用建议,这些都是在实际项目开发中不可或缺的知识。这本书让我明白,学习单片机开发,最终的目的是为了解决实际问题,而这本书正是为我提供了这样一条清晰的路径,让我能够从零开始,一步步构建出属于自己的智能设备。

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这本书就像一位经验丰富的老工程师,循循善诱地引导着我深入了解ATmega128的世界。在读这本书之前,我曾尝试过一些其他资料,但总感觉它们要么过于宏大,让我不知从何下手,要么就过于零散,无法形成一个完整的知识体系。这本书的独特之处在于,它能够抓住ATmega128的核心,并以此为中心,逐步展开讲解。它对CPU核心的讲解,让我明白了指令的执行过程,以及如何通过代码来控制CPU的行为。对中断系统的深入剖析,让我理解了如何让单片机在响应外部事件时,能够高效地切换任务,而不是被动地等待。我曾经在一个需要实时响应多个外部信号的项目中,遇到了程序卡死的问题,在参考了这本书中关于中断优先级、中断嵌套以及中断向量表的讲解后,我重新设计了中断处理流程,成功解决了程序卡死的问题。此外,书中对EEPROM、FLASH等存储器的讲解,也为我理解程序的存储和数据的持久化提供了清晰的思路。它不仅仅是介绍了这些存储器的读写操作,更是探讨了如何在这种有限的存储空间内,进行高效的数据管理和程序优化。这本书让我明白,学习单片机,不仅仅是学习一款硬件,更是学习一种解决问题的思维方式,一种精益求精的工程态度。

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收到!这里有10段以读者口吻撰写的图书评价,每段都不少于300字,风格各异,内容充实,不包含原书内容,力求自然流畅,避免AI痕迹。 这本书真的是我学习ATmega128的“救命稻草”!在接触这本书之前,我对单片机,尤其是这种8位的,感觉就像是在看天书。市面上很多资料要么过于理论化,要么就是堆砌一大堆代码,缺乏系统性的讲解,让人抓不住重点。这本书的出现,简直是为我量身打造的。它从最基础的原理讲起,条理清晰,逻辑性非常强,让我这个“小白”也能一步步理解ATmega128的内部结构和工作机制。特别是对寄存器、中断、定时器等核心概念的讲解,用了很多形象的比喻和图示,不像其他书那样枯燥乏味,而是能让我产生共鸣,从而加深记忆。我记得我之前为了理解中断优先级,花了几天时间,看了好几篇博客,还是云里雾里,这本书里关于中断向量表和中断服务程序的流程图,加上作者深入浅出的解释,让我瞬间豁然开朗。而且,它并没有停留在理论层面,书里还提供了很多实用的开发案例,从简单的LED闪烁到更复杂的通信协议,每一个案例都提供了详细的代码和讲解,并且对代码的每一部分都进行了细致的分析,让我知道“为什么这么写”,而不是仅仅“照着抄”。对于一些初学者容易犯的错误,书中也给出了预警和解决方案,这简直太贴心了!我曾经在一个项目里被一个时序问题困扰了很久,最后发现就是因为对某个寄存器配置的理解不够深入,这本书在这方面的指导意义非凡。总而言之,这本书为我打开了ATmega128开发的大门,让我不再畏惧这个强大的微控制器,而是充满信心地去探索和应用。

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我原本以为自己对8位单片机已经有了相当程度的了解,毕竟也接触过一些其他的型号。然而,这本书却给了我一个全新的视角和更深层次的认识。它在ATmega128的细节处理上,比如对存储器的组织方式、指令集的精妙之处,以及如何高效地利用有限的资源来完成复杂的任务,都有着非常独到的见解。我尤其欣赏作者在讲解那些看似简单实则蕴含深意的技术点时所展现出的耐心和细致。比如,关于如何优化代码以减少时钟周期占用,以及如何通过巧妙的位操作来提升效率,这些都是在实际工程开发中非常有价值的技巧,而这本书恰恰在这方面提供了丰富的实践指导。它不仅仅是知识的罗列,更是一种思想的传授。我曾尝试过在一些资源受限的项目中应用ATmega128,但往往会遇到性能瓶颈,这本书提供的优化方法,比如利用DMA控制器进行数据传输,以及如何合理地选择和配置中断,都让我受益匪浅。书中对ADC模块的讲解也相当深入,不仅仅是描述其功能,更深入到采样率、分辨率、噪声抑制等影响测量精度的关键因素,并给出了实际的校准和补偿方法,这对于需要进行精确测量的应用来说,简直是“点石成金”。此外,书中还探讨了一些高级的主题,比如RTOS在8位单片机上的应用,这在我看来是极具前瞻性的,它打破了我对8位单片机只能做简单控制的固有印象,让我看到了更广阔的应用前景。

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我一直坚信,学习单片机,最重要的一点就是“理解”而非“记忆”。这本书在培养读者的“理解能力”方面,做得堪称典范。它并没有直接给出大量的代码示例,而是首先花费了大量的篇幅,去讲解ATmega128的架构、指令集、存储器管理以及各个外设的工作原理。这种“由内而外”的讲解方式,让我能够真正地理解单片机是如何工作的,而不是仅仅停留在表面。比如,在讲解ADC转换时,它不仅介绍了VREF、ADCSRA、ADCSRB等寄存器的作用,更深入地分析了数字滤波、采样保持电路等影响转换精度的关键因素,并提供了相应的优化方法。我曾经在做一个精度要求很高的温度采集项目时,遇到了噪声干扰严重的问题,在参考了这本书中关于ADC抗干扰的章节后,我通过调整采样时间、选择合适的参考电压以及增加简单的滤波电路,显著改善了了采集精度。这本书还鼓励读者去“动手”实践,它在讲解每一个章节后,都提供了一些思考题和小的实验项目,这些项目虽然简单,但却能够有效地巩固所学的知识,并激发读者的创新思维。这种“学以致用”的学习模式,让我对ATmega128的掌握程度得到了质的提升。

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