PIC16F87X单片机原理与专题应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:电子工业出版社

作者:施庆隆

出品人:

页数:295

译者:

出版时间:2003-1

价格:28.00元

装帧:

isbn号码:9787505381308

丛书系列:

图书标签:

• PIC单片机
• PIC16F87X
• 单片机原理
• 嵌入式系统
• C语言
• 汇编语言
• 硬件设计
• 应用开发
• 电子工程
• 微控制器

深度解析嵌入式系统设计与前沿实践 本书旨在为电子工程、自动化控制以及嵌入式系统开发领域的专业人士和高级学习者提供一套全面、深入且极具实践指导意义的技术蓝图。它聚焦于现代嵌入式系统构建的核心技术栈，覆盖从底层硬件交互到复杂软件架构设计的多个关键层面，着重强调工业级应用中的可靠性、效率与可维护性。 本书的结构设计遵循“理论基础先行，前沿技术穿插，实战案例驱动”的原则，确保读者不仅理解“是什么”，更能掌握“为什么”和“如何做”。全书内容围绕以下几个核心模块展开，力求构建一个完整的嵌入式系统知识体系： --- 第一部分：现代微控制器架构与高性能编程基础 本部分将深入剖析新一代高性能微控制器的内部结构，重点关注那些在工业控制、物联网（IoT）前端处理和实时操作系统（RTOS）环境中占据主导地位的32位内核架构，如Cortex-M系列。 1. 32位微控制器核心深度解析： 详细阐述ARM Cortex-M系列处理器的工作模式（线程模式与Handler模式）、特权级别（Privileged/Unprivileged）、流水线结构、内存保护单元（MPU）的配置与使用，以及高级中断管理机制（NVIC）。内容将着重于如何通过精细的寄存器操作来最大化CPU的执行效率和能耗比。 2. 高级存储器映射与访问策略： 探讨SRAM、Flash（包括XIP——Execute In Place技术）、外部存储器（如SDRAM或QSPI Flash）的映射原理。深入讲解缓存一致性问题（Cache Coherency）在复杂系统中的处理，以及DMA（直接内存访问）控制器在卸载CPU负载方面的最佳实践。 3. 驱动开发与底层硬件抽象层（HAL）： 超越简单的库函数调用，本书将教授如何设计健壮、可移植的硬件抽象层。这包括对通用异步收发器（UART）、SPI、I2C等常用总线的底层时序控制、错误检测与恢复机制的实现。特别关注如何利用位操作和宏定义来构建平台无关的驱动接口。 --- 第二部分：实时操作系统（RTOS）与并发控制 在需要多任务并行处理和严格时间约束的环境中，RTOS是不可或缺的基石。本部分专注于RTOS的选型、内核机制与高效任务调度。 4. RTOS内核机制精讲： 选取主流的、开源的、广泛应用于工业领域的RTOS作为范例（如FreeRTOS或Zephyr），深入剖析其任务调度算法（固定优先级、轮转法、优先级继承等）。详细讲解上下文切换的流程、堆栈管理与内存池的分配策略，帮助读者理解实时延迟的真正来源。 5. 任务间通信与同步机制的陷阱与对策： 详尽论述信号量（Semaphores）、互斥锁（Mutexes）、消息队列（Message Queues）和事件组（Event Groups）的正确使用场景。重点分析资源竞争、优先级反转（Priority Inversion）问题的成因，并提供如“优先级继承协议”或“Max-Value Semaphore”等高级同步技术来确保系统的确定性。 6. 内存管理在嵌入式环境中的挑战： 讨论动态内存分配器（如`malloc`/`free`）在实时系统中的碎片化问题。介绍嵌入式系统中常用的内存管理方案，如固定大小块分配器（Block Allocator）和内存池的构建，以确保长期运行的稳定性。 --- 第三部分：嵌入式网络通信与工业协议栈 现代嵌入式设备很少独立工作，网络连接能力是其核心竞争力。本部分聚焦于有线和无线网络协议栈的实现与优化。 7. 嵌入式TCP/IP协议栈优化： 介绍轻量级TCP/IP协议栈（如LwIP）的内部结构。讲解如何针对资源受限的设备进行协议栈的裁剪、内存池的定制化配置，以及如何实现Socket编程接口的高效利用。 8. 工业通信协议的深度实现： 详细介绍当前主流的工业现场总线协议，如EtherCAT或PROFINET的从站（Slave）堆栈实现原理。内容包括报文帧的解析、确定性时间窗口（Deterministic Latency）的保障机制，以及与上层控制逻辑的数据映射。对于无线侧，则涵盖BLE（低功耗蓝牙）的数据包结构、连接建立过程与安全配对机制。 9. 物联网安全实践： 探讨嵌入式设备在网络连接中面临的安全威胁。内容覆盖传输层安全（TLS/SSL）在资源受限设备上的移植与裁剪，固件更新（OTA）的安全机制，以及密钥管理和安全启动（Secure Boot）的基本流程。 --- 第四部分：嵌入式系统的高级调试、测试与可靠性工程 一个成功的嵌入式产品不仅要能工作，更要能稳定、长期地工作。本部分聚焦于如何科学地验证和维护系统。 10. 高级故障分析与调试工具链： 深入讲解JTAG/SWD调试接口的高级功能，如断点监控、数据观察点（Watchpoints）和追踪缓冲区（Trace Buffer）的应用。介绍如何利用逻辑分析仪和示波器对信号完整性、时序问题进行精确测量与分析，区分软件Bug与硬件噪声。 11. 内存泄漏与栈溢出检测： 介绍在RTOS环境下，如何部署静态与动态分析工具来检测内存泄漏和栈溢出。提供一套实用的内存调试框架，用于实时监控任务栈的使用量，并设置预警阈值。 12. 嵌入式软件的自动化测试框架： 讲解如何构建一个有效的单元测试（Unit Testing）和集成测试（Integration Testing）框架，以便在PC端或目标硬件上进行回归测试。内容包括Mocking（模拟）外部依赖、测试驱动开发（TDD）在嵌入式项目中的应用，以提升代码质量和迭代速度。 --- 本书的特色在于其高度的工程实践性。所有理论讲解均辅以大量的代码示例、架构图和实际项目中的优化案例。它不是一本停留在表面概念的介绍手册，而是旨在将读者从“会写代码”提升到“能设计可靠、高效、面向未来的复杂嵌入式系统的架构师”的实战指南。

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