PROTE199SE 印刷电路板设计技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:西北工业大学出版社

作者:王栓柱

出品人:

页数:277

译者:

出版时间:2002-2

价格:23.0

装帧:平装

isbn号码:9787561214183

丛书系列:

图书标签:

• 二手
• PCB设计
• 电路设计
• 印刷电路板
• 电子工程
• SMT
• 电路板制造
• 电子技术
• PROTE199SE
• 设计技术
• 电子元器件

《微处理器系统架构与应用实践》 书籍简介 本书聚焦于现代电子系统设计的核心——微处理器系统。深入剖析了从基础指令集到复杂多核架构的演进历程，旨在为工程师和高级技术人员提供一套全面且实用的知识体系，用以应对当前及未来嵌入式系统和物联网（IoT）设备开发中的挑战。 全书结构严谨，内容翔实，涵盖了微处理器设计、系统集成、固件开发以及性能优化等多个关键领域。它不仅仅是一本理论教材，更是一本指导实践的工具书，大量案例分析和实验步骤的设计，确保读者能够将所学知识迅速转化为实际工程能力。 第一部分：微处理器核心理论与指令集解析 本部分奠定了理解现代计算系统的基础。我们将从晶体管级硬件结构出发，逐步构建起对冯·诺依依曼和哈佛架构的深刻理解。 1.1 计算机体系结构基础 详细阐述了指令集架构（ISA）的设计原则，对比分析了精简指令集计算机（RISC）与复杂指令集计算机（CISC）的优劣及其在当代应用中的融合趋势。重点剖析了流水线技术、超标量执行、分支预测等提高指令级并行性的关键技术，并探讨了乱序执行对系统性能的影响机制。 1.2 存储器层次结构与缓存管理 深入讲解了多级存储系统的设计，包括寄存器堆、L1/L2/L3缓存的工作原理。详尽分析了缓存的映射策略（直接映射、组相联、全相联）、写回/写穿透策略，以及如何通过代码优化（数据局部性、空间局部性）来最大化缓存命中率。同时，对虚拟内存管理和内存保护单元（MMU）的运作机制进行了细致的描绘。 1.3 中断、异常与同步机制 本章聚焦于系统如何响应外部事件和内部错误。系统地介绍了中断向量表、中断控制器（如PLIC/GIC）的配置与服务流程。对于多核系统，重点解析了自旋锁、互斥量、信号量等同步原语的底层实现，以及如何利用内存屏障（Memory Barrier）来保证多线程环境下的数据一致性。 第二部分：嵌入式系统设计与外设接口 本部分将理论知识转化为实际的系统搭建能力，重点关注微处理器与外部世界的交互机制。 2.1 总线架构与片上互连 系统地介绍了片上总线（On-Chip Bus）的技术，包括AMBA AXI、AHB和APB协议的差异及其在SoC（System-on-Chip）中的分层应用。详细阐述了仲裁机制、突发传输模式以及如何通过总线接口实现高速数据通路。 2.2 通用输入/输出与定时器 讲解了GPIO端口的模式配置（推挽、开漏、上拉/下拉）及其在电平转换中的应用。对通用定时器和脉冲宽度调制（PWM）模块进行了深入探讨，包括计数器模式、输入捕获和输出比较的精确配置，这是电机控制和信号生成的基础。 2.3 串行与并行通信协议栈 系统梳理了主流的串行通信接口：UART、SPI和I2C。针对每个协议，不仅讲解了时序图和寄存器配置，还给出了不同工作模式（如SPI的CPOL/CPHA）下的实际案例。此外，本章也覆盖了USB、以太网MAC等高速通信接口的底层驱动接口原理。 2.4 模数与数模转换（ADC/DAC） 聚焦于模拟信号的数字化与重构过程。详尽分析了SAR ADC、Delta-Sigma ADC的转换原理、有效位数（ENOB）的计算以及采样定理在系统设计中的实际约束。对于DAC，则重点讨论了电压输出与电流输出模式的驱动电路设计。 第三部分：高级系统集成与固件开发 本部分将视角从单个芯片扩展到整个嵌入式系统，强调软件与硬件的协同工作能力。 3.1 启动流程与引导加载程序（Bootloader） 详细描绘了微处理器上电后的执行路径。从复位向量的获取、初始化堆栈指针到系统时钟的建立，全面解析了硬件初始化阶段。重点剖析了二级引导加载程序（如U-Boot）的功能，包括存储介质的初始化、内核的加载与传递。 3.2 内存映射与设备树（Device Tree） 阐述了现代Linux和RTOS内核如何通过内存映射（MMIO）访问片上设备寄存器。对于基于ARM Cortex-A的系统，深入讲解了设备树（DTB）的结构、语法及其在描述异构硬件资源、驱动加载顺序中的核心作用。 3.3 实时操作系统（RTOS）核心机制 本书选用了主流的RTOS（如FreeRTOS或Zephyr）作为案例进行剖析。详细解释了任务调度算法（抢占式、时间片轮转）、上下文切换的硬件支持、资源管理机制（如消息队列、邮箱）以及死锁避免策略。 3.4 功耗管理与低功耗设计 在移动和便携式设备日益重要的背景下，本章探讨了嵌入式系统的功耗优化策略。内容涵盖了动态电压与频率调节（DVFS）、时钟门控、外设的电源域隔离，以及如何通过软件手段实现深度睡眠和唤醒机制的精确控制。 第四部分：系统调试、验证与性能分析 高效的系统开发离不开强大的调试和性能分析工具。本部分着重于提升开发效率和系统可靠性。 4.1 调试接口与硬件仿真 系统讲解了JTAG和SWD接口的协议细节及其在目标板上的正确连接。深入探讨了基于Eclipse/GDB环境的远程调试流程，包括断点设置、硬件观察点、内存与寄存器视图的实时监控。同时，也介绍了逻辑分析仪在协议层时序验证中的应用。 4.2 嵌入式系统固件安全基础 初步介绍嵌入式系统面临的安全威胁，如固件篡改和侧信道攻击。阐述了安全启动（Secure Boot）的基本流程、信任根（Root of Trust）的建立，以及如何利用硬件加密加速器进行数据保护。 4.3 性能剖析与瓶颈定位 教授如何利用性能分析工具（如Perf或特定厂商的探查工具）来识别CPU热点、缓存未命中率过高和I/O等待时间过长等问题。通过实际的系统跟踪日志分析，指导读者进行有针对性的代码重构和驱动优化。 目标读者： 从事嵌入式系统、物联网设备和消费电子产品开发的硬件与软件工程师。 希望深入理解微处理器底层工作原理的研究生及高年级本科生。 需要将FPGA/ASIC设计成果集成到高性能SoC平台的技术人员。 本书内容聚焦于微处理器工作原理、总线结构、系统级软件接口与性能优化，与印刷电路板的具体设计规则、层叠、阻抗计算、信号完整性等PCB特定技术领域并无直接交叉。

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我对这本书中关于“高速信号设计”的部分尤其感兴趣。书中深入探讨了“阻抗匹配”的原理，并提供了多种在PCB上实现阻抗匹配的方法，例如通过调整走线宽度、介质厚度以及使用匹配网络。它还详细介绍了“反射”和“串扰”的发生机理，并给出了相应的抑制措施。我特别注意到书中关于“时域反射计（TDR）”的应用，解释了如何利用TDR来分析PCB上的信号完整性问题，并进行精确的阻抗测量。这对于调试高速电路非常有帮助。书中还提及了一些“高级布线技术”，例如“蛇形线”的应用，以及如何通过合理的布线来补偿不同走线路径的长度差异。这些内容都为我提供了更深入的视角来理解和解决高速信号设计中的挑战。

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这本书对于“EMC/EMI”的讲解，让我对如何设计低辐射的PCB有了更深入的认识。书中详细介绍了“接地平面的完整性”的重要性，以及如何通过合理的分割和连接来避免接地回路的产生。它还提供了许多实用的“滤波”和“屏蔽”技巧，例如如何选择合适的滤波元件，以及如何设计有效的屏蔽结构来减少电磁泄露。我特别欣赏书中关于“差分走线”的讲解，它不仅解释了差分信号的优势，还详细介绍了如何进行差分走线的匹配和串扰抑制。这对于设计高速数据传输接口，例如PCIe、SATA等，是至关重要的。书中还提到了“共模电流”的概念，并解释了如何通过合理的PCB设计来抑制共模电流的产生，从而减少EMI辐射。这些内容都非常贴近实际工程应用，能够帮助我更好地理解和解决实际项目中遇到的EMC/EMI问题。

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这本书在讲解某些专业术语时，并没有直接给出定义，而是通过实际应用场景来引出，这种方式让我感觉更加自然和易于理解。例如，在介绍“信号完整性”时，它不是直接列出“反射”、“串扰”等名词，而是通过描述在高频电路中，信号在传输过程中可能出现的失真现象，然后逐步引出这些概念，并给出相应的解决方案。这种“润物细无声”的教学方式，让我能够更好地将理论知识与实际电路联系起来。我注意到书中对于“走线长度匹配”的讲解也非常到位，它不仅说明了为什么要进行长度匹配，还详细介绍了在不同类型电路中，如何进行具体的长度匹配计算，以及如何在PCB布局和布线过程中实现精确的匹配。这对于设计高速串行通信接口，例如USB、HDMI等，是至关重要的。书中还花了不少篇幅讲解了“封装设计”对PCB布局的影响，例如如何为不同尺寸的元器件选择合适的封装，以及如何在PCB上合理地布置这些封装，以方便后续的生产和焊接。

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总的来说，这本书的内容非常丰富，涵盖了PCB设计技术的方方面面。从基础的原理讲解到高级的应用技巧，都进行了深入的阐述。书中大量的图示、表格和实际案例分析，使得复杂的概念变得易于理解。我尤其喜欢书中对于“信号完整性”、“电源完整性”和“EMC/EMI”等关键领域的详细讲解，这些内容对于我提升实际设计能力非常有帮助。虽然书中也提到了一些相对较新的技术，例如3D打印PCB，但其清晰的解释和对未来趋势的展望，让我觉得这本书的价值不仅仅局限于当前，更是对未来PCB设计发展的一种前瞻性指导。这本书绝对是一本值得所有从事PCB设计工作的工程师阅读的优秀技术书籍。

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在阅读过程中，我发现这本书对于一些非常基础但又至关重要的概念，比如地线设计、电源层的使用，都进行了非常细致的讲解。例如，书中关于“单点接地”和“多点接地”的适用场景，以及在不同频率下接地方式的选择，就让我对以往的一些模糊认知有了更清晰的理解。它还强调了电源分配网络（PDN）设计的重要性，并详细介绍了如何通过使用去耦电容、电源层分割以及合适的走线宽度来保证电源的稳定性和纯净度。这对于设计高密度、高性能的电子产品来说，是至关重要的。书中对于EMC/EMI的防护措施也进行了详细的阐述，包括如何通过合理的布局、屏蔽、滤波以及差分走线来抑制电磁干扰。这些内容对于任何需要将产品送往进行EMC/EMI测试的工程师来说，都非常有参考价值。我尤其对书中关于PCB板材选择对信号完整性的影响的讨论很感兴趣，它深入分析了不同介质损耗和介电常数对高频信号的影响，以及如何根据实际应用场景选择合适的PCB材料。

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这本书的包装倒是挺吸引人的，封面上那深邃的蓝色搭配着电路板的精致纹理，让人一眼就能感受到专业与科技感。我拿到手的时候，它沉甸甸的，厚度也相当可观，这通常意味着内容会比较充实，而不是那种浅尝辄止的科普读物。拿到书之后，我迫不及待地翻开了第一页，期待着能在这本名为“PROTE199SE 印刷电路板设计技术”的书中找到我一直以来在PCB设计中遇到的那些棘手问题的答案。我是一名有着几年经验的电子工程师，在实际工作中，PCB布局、布线、电源完整性、信号完整性以及EMC/EMI问题一直是我的关注焦点，也是我希望能通过阅读更专业的书籍来提升自己的领域。我之前看过不少关于PCB设计的教程和资料，但总觉得有些方面不够深入，或者在某些特定问题的解决方案上不够清晰。所以，当看到这本书的标题时，我心里还是充满了期待，希望它能为我提供更前沿的知识和更实用的技巧，帮助我设计出更高性能、更可靠的电子产品。这本书的纸张质量也很好，摸起来很有质感，印刷清晰，字迹也比较大，阅读起来应该会比较舒适，这一点对于一本技术书籍来说，是非常重要的。

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这本书在介绍“多层PCB设计”时，给我留下了深刻的印象。它不仅仅是简单地描述了多层PCB的结构，而是详细地解释了不同信号层、电源层和地层之间的耦合关系，以及如何通过合理的层叠设计来优化信号完整性和EMC性能。书中还提供了一些关于“层叠优化”的实用建议，例如如何根据信号的频率和特性来选择合适的层叠结构。我特别欣赏书中对于“堆叠设计”的讲解，它解释了如何通过堆叠设计来减小PCB的尺寸，同时保证信号的完整性。这对于设计高密度、高性能的电子产品，例如智能手机、平板电脑等，是非常重要的。书中还提到了“盲埋孔”的应用，解释了如何利用盲埋孔来提高PCB的布线密度，以及如何进行盲埋孔的设计和制造。

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这本书在探讨“3D打印PCB”这一新兴技术时，为我打开了新的视野。书中不仅介绍了3D打印PCB的基本原理和优势，还分析了其在原型设计和定制化生产中的应用前景。它详细介绍了3D打印PCB的工艺流程，包括材料选择、模型设计以及打印过程中的关键参数。我特别注意到书中对于“材料选择”的讨论，解释了不同3D打印材料对PCB性能的影响，例如介电常数、损耗以及导热性。书中还提到了“多层3D打印”和“集成3D打印”等技术，为我提供了更深入的了解。虽然这部分内容相对来说更偏向于前沿技术，但其详实的讲解和对未来趋势的展望，让我对PCB设计的未来发展有了更清晰的认识。

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这本书的排版方式给我留下了深刻的印象，它不仅仅是简单地堆砌文字，而是通过大量的图示和表格来辅助说明。我注意到书中对于一些复杂的概念，比如差分信号的匹配、高频信号的阻抗控制，甚至是复杂的电源分配网络（PDN）的设计，都配有非常直观的示意图。这些图示不仅仅是简单的线条，很多都带有详细的标注和尺寸信息，让你能够清晰地理解设计背后的原理。我特别欣赏的是，书中在介绍不同类型元器件在PCB上的布局要求时，会用多个角度的剖面图来展示，这让我能够更直观地理解元器件的引脚连接和散热需求。此外，书中还穿插了大量的实际案例分析，例如某款高性能通信模块的PCB设计挑战，以及如何通过优化布局和布线来解决信号干扰的问题。这些案例的分析非常详尽，从最初的设计思路到最终的实现过程，都一一列举，并且在关键的设计决策点会进行深入的剖析，解释为什么选择这种方案，以及这种方案带来的优缺点。这种“理论与实践相结合”的模式，对于我这样一名需要将知识应用于实际工作的工程师来说，无疑是非常有价值的。

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这本书在探讨“电源完整性”时，提供了一些非常实用的技巧，这些技巧是我在之前阅读的许多资料中没有详细提及的。例如，它关于如何通过优化电源层的形状和分割来降低电源阻抗，以及如何选择合适的去耦电容并进行有效的布局，都让我受益匪浅。书中还详细介绍了“瞬态响应”的概念，并解释了如何通过合理的PDN设计来减小电压跌落和尖峰。这对于设计对电源稳定性要求极高的数字电路和模拟电路都非常重要。我特别喜欢书中对于“热设计”的讨论，它不仅强调了PCB上元器件的散热需求，还提供了多种散热解决方案，例如使用导热过孔、散热焊盘以及在PCB上集成散热片等。这些内容对于设计功率器件密集型产品，例如电源模块、LED驱动器等，具有很强的指导意义。书中还提到了一些高级的PCB设计技术，例如“堆叠设计”和“盲埋孔”的应用，这些技术能够帮助工程师在高密度PCB上实现更复杂的布线。

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