微型计算机基础与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:高等教育出版社

作者:

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1900-01-01

价格:10.0

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isbn号码:9787040031959

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• 微型计算机
• 计算机基础
• 应用
• 硬件
• 软件
• 汇编语言
• C语言
• 计算机原理
• 电子技术
• 信息技术

好的，这是一本名为《嵌入式系统设计与实践》的图书简介，内容详尽，旨在展现其专业性和深度，同时避免提及您原有的《微型计算机基础与应用》一书的任何内容。 --- 嵌入式系统设计与实践 导言：迈入智能时代的基石 在当今的科技浪潮中，嵌入式系统已成为驱动万物互联、智能制造、自动驾驶乃至现代医疗设备的核心动力。它们是隐藏在日常电器、工业控制单元乃至高端消费电子产品背后的“智能大脑”。《嵌入式系统设计与实践》正是为系统性、深入地掌握这一关键技术领域而精心编写的权威指南。本书不仅涵盖了从底层硬件选型到上层软件架构设计的完整生命周期，更侧重于培养读者解决复杂实时性、资源约束型系统问题的实战能力。 本书的编写团队由来自知名高校的资深教授和具有多年一线开发经验的工程师组成，确保了内容的理论深度与工程实践的紧密结合。我们摒视浮于表面的概念介绍，力求通过详实的案例分析和清晰的步骤指导，帮助读者构建起对现代嵌入式系统工程的全面认知。 --- 第一部分：嵌入式系统基础架构与硬件平台解析 (约 400 字) 本部分为理解复杂嵌入式设计奠定坚实的基础。我们从嵌入式系统的定义、特点与发展趋势入手，明确其与通用计算系统的本质区别，尤其强调了实时性、功耗敏感性和特定任务导向的特性。 随后，本书深入探讨了核心处理器架构。重点剖析了主流的CISC（如x86变种）和RISC（如ARM Cortex-M/A系列）的指令集设计哲学及其对系统性能、能耗的影响。详细讲解了流水线技术、缓存机制（L1/L2/L3）的组织结构，以及如何根据应用需求选择合适的微控制器（MCU）和微处理器（MPU）。 存储器系统是嵌入式设计的关键瓶颈之一。本书详尽对比了SRAM、DRAM、Flash（NOR/NAND）以及新型存储技术（如MRAM）的特性，并指导读者如何设计高效的存储器映射和实现内存保护单元（MPU）。 此外，对片上系统（SoC）的内部结构进行了深度剖析，包括总线结构（如AHB/AXI）、中断控制器（NVIC）的工作原理、电源管理单元（PMU）的低功耗设计策略，以及各种片上外设（如ADC/DAC、定时器、PWM）的寄存器级编程方法。本部分要求读者不仅要知道这些模块的功能，更要理解其在时序和资源竞争下的精确行为。 --- 第二部分：底层软件开发与驱动层技术 (约 550 字) 高效的硬件离不开精良的底层软件支撑。本部分聚焦于裸机编程（Bare-metal Programming）和设备驱动程序（Device Driver）的开发艺术。 在裸机编程方面，本书强调了启动代码（Startup Code）的编写艺术，包括初始化堆栈、设置向量表、以及如何安全地从复位状态过渡到操作系统或主应用入口。详细讲解了位操作、中断服务程序（ISR）的设计规范，以及如何避免竞态条件（Race Conditions）和死锁（Deadlock）问题。 设备驱动开发是嵌入式工程师的核心技能。我们采用分层设计思想，详细介绍了如何编写与硬件无关的接口层和与特定硬件紧密耦合的寄存器操作层。通过对通用通信协议栈的实践，如UART、SPI、I2C的底层实现，读者将掌握如何通过读写寄存器来控制硬件的每一个细节。 对于数据密集型和高速I/O应用，直接内存访问（DMA）的使用至关重要。本书用清晰的流程图和代码示例，解释了DMA的工作模式（循环、单次），以及如何配置DMA控制器以实现数据在外设和内存之间的高效、无CPU干预的数据传输。 此外，代码优化与调试技巧在本部分占据重要篇幅。内容涵盖了编译器优化选项的解读、代码走查（Code Walkthrough）、使用逻辑分析仪和示波器进行时序验证的方法，以及在资源极度受限环境下进行内存泄漏排查和栈溢出检测的专业技术。 --- 第三部分：实时操作系统（RTOS）与中间件应用 (约 550 字) 现代复杂嵌入式系统几乎都依赖于实时操作系统（RTOS）来管理并发任务和确保确定性响应时间。本部分深入剖析了RTOS的内核机制和高级应用。 我们以业界主流的FreeRTOS/RT-Thread为例，系统阐述了任务管理的原理，包括任务状态转换、上下文切换的机制，以及如何利用优先级继承和优先级天花板协议来解决优先级反转问题。 进程间通信（IPC）和同步机制是多任务系统的灵魂。本书详尽对比了信号量、互斥锁（Mutex）、消息队列、事件组等机制的适用场景、性能开销和潜在风险。特别强调了在中断服务程序中安全地使用IPC对象的规范。 内存管理在RTOS中面临独特挑战。我们将探讨静态内存池、动态内存分配器（如Heap_4）的内部实现，并指导读者设计适合嵌入式环境的内存回收策略，以避免碎片化问题。 在高级应用层面，本书覆盖了设备驱动模型在RTOS下的封装，如虚拟文件系统（VFS）的适配，以及网络协议栈（TCP/IP, LwIP）在资源受限环境下的移植与优化。最后，系统地介绍了嵌入式图形用户界面（GUI）的框架选择（如LVGL或EmWin）与资源优化策略，确保用户体验与系统性能的平衡。通过对这些关键组件的掌握，读者将能够构建出健壮、可维护且满足严格实时性要求的复杂嵌入式应用。 --- 总结与展望 《嵌入式系统设计与实践》是一本面向专业工程师和高年级工科学生的参考书。它不只是知识的罗列，更是对严谨工程思维的培养。掌握本书内容，意味着您已具备从零开始设计、开发和调试下一代智能嵌入式系统的核心能力。 ---

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这本书的参考资料和延伸阅读部分的组织方式，简直是为我这种喜欢刨根问底的读者量身定做的。每章末尾的习题设计得非常巧妙，它们不是简单的概念复述，而是往往需要结合前面几章知识点进行综合分析才能得出答案。比如有一道题，要求设计一个简单的内存保护机制，涉及到了页表结构、特权级切换和异常处理流程，我光是推导逻辑就花了大半天时间。但更棒的是，每道题后面都附带了清晰的解题思路和详细的步骤分解，而不是直接给出最终答案。此外，作者还贴心地列出了推荐阅读的经典论文和官方技术手册清单，这些都是经过筛选的“干货”，避免了读者在浩瀚的资料海洋中迷失方向。这本书的价值，不仅仅在于其本身的内容，更在于它构建了一个系统性的学习路径，指引我们去追寻更深层次的知识源泉。

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这本书的“应用”部分着实让我眼前一亮，它没有陷入那种老生常谈的“如何使用Word和Excel”的范畴。更让我感到惊喜的是，作者花了整整两章的篇幅去讨论嵌入式系统和物联网（IoT）中的微控制器应用。这对于我这个对硬件编程有点兴趣但又找不到切入点的读者来说，简直是雪中送炭。书中详细介绍了基于单片机的ADC（模数转换器）和PWM（脉冲宽度调制）的应用实例，我甚至跟着书上的步骤，用一个开发板模拟了一个温控系统。最妙的是，它没有直接给出最终代码，而是引导你去思考传感器数据如何采集、如何通过算法处理，最后如何输出控制信号。这种由浅入深的引导方式，极大地激发了我主动探索的欲望。它不是在“教”你如何使用某个特定的工具，而是在“授”你分析和解决基于微型计算机硬件的实际问题的思维框架。这种实战导向的编写风格，让这本书的实用价值远远超过了一般的理论参考书。

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这本书的标题《微型计算机基础与应用》听起来就让人觉得是那种非常扎实的入门教材，我拿到手的时候，首先被它详实的章节划分吸引了。我印象特别深的是它在介绍CPU工作原理那部分，作者没有仅仅停留在教科书式的概念解释上，而是花了大量的篇幅去解析流水线、缓存（Cache）的工作机制，甚至还深入到了指令集的层次。对于我这种之前只知道“电脑有处理器”的门外汉来说，这简直是打开了一扇新世界的大门。特别是书中关于冯·诺依曼结构和哈佛结构的对比分析，图文并茂，清晰明了，让我立刻明白了现代计算机架构的底层逻辑。而且，这本书在讲述内存管理时，居然还穿插了虚拟内存和分页机制的通俗解释，这在很多同类书籍里是很少见的，通常这些内容都会被简化或者直接跳过。我记得当时对照书本，我甚至自己动手用一个简单的汇编模拟器跑了几个基本的加减乘除指令，亲身体会了机器是如何一步步执行命令的。可以说，光是前三章的理论基础部分，就远超我预期的深度，让我对“微型计算机”这个概念有了前所未有的具象认识。

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阅读体验方面，我必须得给这本《微型计算机基础与应用》点个赞，它的排版设计简直是业界良心。很多技术书籍为了追求信息密度，往往把页面塞得满满当当，让人读起来眼睛生疼。但这本书不同，它的字体大小适中，行间距和段落留白处理得非常到位，即便是长时间阅读也不会产生强烈的视觉疲劳。更值得称道的是，书中所有的图表，无论是逻辑流程图还是硬件连接示意图，都采用了高清矢量图，放大细节依然清晰锐利，这对于理解复杂的总线结构和时序图至关重要。而且，作者非常聪明地在关键概念旁边设置了“知识小贴士”或“历史沿革”的侧边栏，这些小小的补充信息，虽然不是核心内容，却极大地丰富了知识的维度，让我了解了某些技术背后的发展脉络和权衡取舍。这种对阅读细节的关注，体现了作者对读者的尊重，使得学习过程变得异常顺畅和愉悦。

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我特别欣赏这本书中关于“性能优化”和“功耗管理”的探讨。在当前对能效比要求越来越高的背景下，这些内容显得尤为重要。《微型计算机基础与应用》中关于缓存命中率的提升策略分析，我感觉深度直逼专业研讨会级别的论述。它没有停留在“缓存很重要”的口号上，而是详细剖析了局部性原理在不同应用场景下的实现差异，并给出了若干种优化内存访问模式的算法示例。例如，书中对“假共享”（False Sharing）问题的解释，配上对比代码，让我立刻明白了为什么在多线程环境下，看似不相关的变量更新也可能导致性能急剧下降。这种对底层硬件限制与软件实现之间矛盾的深刻洞察，是很多初级读物完全不会涉及的。它真正教会了我如何从“软件思维”跳脱出来，用“硬件视角”去审视代码的效率。

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