Motorola DSP型16位单片机原理与实践 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:290

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出版时间:2003-1

价格:36.00元

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isbn号码:9787810772440

丛书系列:

图书标签:

• Motorola
• DSP
• 单片机
• 16位
• 原理
• 实践
• 数字信号处理
• 嵌入式系统
• 微处理器
• 电子工程
• 技术教程

现代嵌入式系统设计与应用：基于ARM Cortex-M架构的深度解析 图书简介 本书聚焦于当前嵌入式系统设计领域的核心技术——ARM Cortex-M系列微控制器架构，旨在为读者提供一个从底层硬件原理到上层软件实现的全方位、系统性的学习路径。不同于传统的基于特定型号单片机的介绍，本书着眼于当前主流的、具备高效率和丰富外设资源的通用嵌入式平台，深入剖析其架构特性、开发流程以及在实际工程中的应用策略。 第一部分：Cortex-M架构基础与内核深入 本部分是理解现代嵌入式系统的基石。我们将详细介绍ARM Cortex-M系列微控制器的家族划分（如M0、M3、M4、M7），重点剖析其核心的冯·诺依曼/哈佛混合结构、流水线设计、特权级别（Privilege Levels）以及上下文切换机制。 内存映射与总线结构： 深入解析AHB（Advanced High-performance Bus）和APB（Advanced Peripheral Bus）的总线矩阵，解释如何高效地访问内部SRAM、Flash存储器以及片上外设。探讨 DMA（直接内存访问）控制器的工作原理，阐述其在数据高速传输中如何卸载CPU的负担。 中断与异常处理系统（NVIC）： 详细讲解嵌套向量中断控制器（NVIC）的配置，包括中断优先级分组、抢占（Preemption）与响应时间（Latency）的优化策略。剖析系统异常，如复位、HardFault、SysTick等，并指导读者如何进行有效的硬故障诊断和处理。 编程模型与指令集： 侧重于Thumb-2指令集架构（ISA），讲解条件执行、寄存器使用规范（R0-R15）以及堆栈操作。同时，介绍浮点单元（FPU，针对Cortex-M4/M7）的硬件加速能力及其在信号处理中的应用。 第二部分：驱动层开发与固件实现 本部分将开发重点从内核转向实际的片上资源利用，强调编写高效、可移植的驱动代码。 时钟树与电源管理： 详述多级时钟源（HSE, LSI, PLL等）的配置流程，掌握如何通过动态调节系统时钟和外设时钟来平衡性能与功耗。探讨低功耗模式（Sleep, Stop, Standby）的切换与唤醒机制，为电池供电设备的设计奠定基础。 通用输入输出（GPIO）与端口操作： 不仅介绍基本的输入输出配置，更深入探讨高速I/O的电气特性、上拉/下拉电阻的设置，以及如何利用GPIO的复用功能（Alternate Function）连接到其他内部模块。 定时器与脉冲宽度调制（PWM）： 全面解析通用定时器、基础定时器和高级定时器的结构差异。重点讲解如何精确配置输入捕获、输出比较以及多通道同步PWM的生成，这对电机控制和电源管理至关重要。 串行通信接口实战： 涵盖主流的异步（UART/USART）和同步（SPI, I2C）通信协议。针对每个接口，不仅提供寄存器级配置指南，更侧重于软件实现中的错误校验、流控制和多字节数据包的封装与解析。 第三部分：高级功能模块与实时操作系统（RTOS）集成 随着系统复杂度的增加，RTOS成为嵌入式开发的主流范式。本部分将指导读者如何驾驭复杂的系统资源。 模数转换器（ADC）与数模转换器（DAC）： 深入分析多通道ADC的采样机制，包括单次转换、连续转换、扫描模式和规则组/插入组的配合使用。讲解过采样、欠采样技术以提高信噪比。DAC的输出波形生成及其与定时器的结合应用。 内存保护单元（MPU）的应用： 阐释MPU在隔离不同软件模块（如用户应用与内核服务）中的关键作用，介绍如何配置内存区域的访问权限（只读、可执行）以增强系统的健壮性和安全性，这是开发可靠嵌入式操作系统的必要条件。 实时操作系统概念与移植： 引入FreeRTOS等主流RTOS的核心概念，如任务调度（优先级、时间片）、信号量、互斥锁和消息队列。指导读者如何正确地移植RTOS内核，并进行任务的创建、同步与通信，以实现并发任务的有序执行。 第四部分：调试、测试与工具链 高效的开发离不开强大的调试工具链。本部分强调工程实践中的可观测性与可维护性。 JTAG/SWD接口与调试协议： 详细介绍SWD（Serial Wire Debug）接口的引脚定义和通信流程。讲解如何使用基于GDB的调试器（如OpenOCD, Segger J-Link）进行断点设置、寄存器查看、内存监控和代码单步执行。 固件的下载、升级与保护： 探讨不同启动模式（Bootloader）的工作原理。指导读者设计安全的OTA（Over-The-Air）或本地固件升级机制，以及如何使用Flash保护位和写保护区域来防止恶意篡改。 性能分析与优化： 介绍如何利用内置的DWT（Data Watchpoint and Trace）单元和ETM（Embedded Trace Macrocell，如果硬件支持）进行事件追踪和代码性能分析，定位关键路径上的时间开销，实现代码级的性能调优。 本书结构严谨，理论与实践紧密结合，大量配有实战代码示例和清晰的系统框图，是致力于深入理解和掌握现代高性能嵌入式系统开发的工程师、高级技术院校学生及研究人员的理想参考手册。它将引导读者跳出对单一芯片的局限认知，全面掌握面向未来的通用嵌入式设计方法论。

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