RENESAS M16C/62嵌入式微控制器程序设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:华中理工大学出版社

作者:黄一夫

出品人:

页数:175

译者:

出版时间:2004-10

价格:22.80元

装帧:简裝本

isbn号码:9787560931944

丛书系列:

图书标签:

• 嵌入式
• 微控制器
• Renesas
• M16C
• 62
• 程序设计
• 单片机
• 电子工程
• 技术
• 开发
• 嵌入式系统

探索现代电子系统的核心驱动力：STM32微控制器系统级开发与应用实践 本书聚焦于当前嵌入式系统领域应用最为广泛、功能最为强大的32位微控制器家族——意法半导体（STMicroelectronics）的STM32系列。本书旨在为具备一定电子电路基础和C语言编程经验的工程师、技术人员及高年级学生提供一套系统化、深入且高度实用的开发指南与实践案例集。它将引导读者从基础概念出发，逐步掌握STM32微控制器的架构、外设配置、实时操作系统（RTOS）集成以及复杂的应用场景实现。 --- 第一部分：STM32微控制器架构与开发环境的奠基 本篇将为读者构建理解STM32工作原理的坚实基础。我们将深入剖析其核心——基于ARM Cortex-M内核的特性，这是理解其高性能与低功耗特性的关键。 第一章：Cortex-M内核的深度解析 我们将详细介绍Cortex-M3/M4（本书主要关注M4，并对比M0/M7的差异）内核的流水线结构、执行模式（线程模式与处理模式）、特权级别，以及其核心的堆栈架构（MSP与PSP）。重点阐述中断和异常处理机制，包括NVIC（嵌套向量中断控制器）的优先级配置、仲裁机制和寄存器组备份（如使用FPU时的情况）。 第二章：STM32片上系统（SoC）的系统概览 本书将以主流的STM32F4系列为例，全面梳理片上资源的组织方式。涵盖时钟树的复杂管理，从HSE/HSI到PLL的锁定与分频，如何精确配置系统时钟、总线时钟（AHB/APB）以满足不同外设的性能需求。内存映射架构（Flash、SRAM、外设寄存器）的理解是高效编程的前提，我们将用图表清晰展示这一结构。此外，启动过程（Bootloader机制）和看门狗定时器（WWDG/IWDG）的配置也将被详尽论述。 第三章：STM32CubeMX与HAL库的现代化开发范式 摒弃传统的寄存器直接操作（尽管会提及作为底层参考），本书侧重于现代嵌入式开发的主流方式：基于STM32CubeMX图形化配置工具和STM32 HAL（硬件抽象层）库的开发流程。我们将演示如何利用CubeMX快速初始化芯片，生成初始化代码，并深入讲解HAL库的调用约定、错误处理机制以及如何高效地进行驱动移植与调试。同时，也会引入LL（底层）库作为性能优化和代码精简时的备选方案。 --- 第二部分：核心外设的精细化控制与应用 本部分是本书的实操核心，通过大量的代码实例和原理剖析，教会读者如何将STM32的丰富外设转化为实际功能。 第四章：通用输入/输出（GPIO）与外部中断/事件 除了基础的输入输出配置，本章将深入探讨GPIO的高级特性：推挽/开漏模式、上下拉电阻的选择、速度等级的设定。重点讲解EXTI（外部中断/事件控制器）的配置，包括边缘触发、软件中断的生成，并结合按键去抖动算法的软件实现。 第五章：定时器（TIM）的深度应用 定时器是嵌入式系统的灵魂。我们将区分基本定时器、通用定时器和高级定时器。详细介绍TIM的计数模式、预分频、自动重载寄存器的作用。实际应用案例包括：PWM波形的精确生成（用于电机控制或LED调光）、输入捕获（测量脉冲宽度或频率）以及利用定时器中断实现高精度的时间测量。 第六章：模数转换器（ADC）与数模转换器（DAC） 针对信号采集与处理，本章详细讲解ADC的工作原理，包括采样定理、量化误差。重点演示如何配置多通道扫描模式、间断性（Discontinuous）模式以及使用DMA（直接存储器访问）来高效、不占用CPU资源地采集数据流。DAC的应用则侧重于生成标准模拟信号或波形输出。 第七章：串行通信协议的集成与调试 通信是系统互联的基础。本章系统梳理了SPI、I2C、USART（UART）的三种主要异步/同步协议。 I2C: 讲解主机/从机模式、时钟拉伸、应答/非应答机制，并实践与EEPROM、温度传感器的通信。 SPI: 重点讨论时钟相位（CPOL）和时钟极性（CPHA）的四种模式匹配，并用于高速SD卡或SPI显示屏的驱动。 USART: 涵盖波特率计算、奇偶校验，以及RS-485总线的半双工通信实现。 --- 第三部分：高级主题与系统级优化 本篇将内容提升至工业级应用和复杂系统集成层面，涉及实时性、可靠性与连接性。 第八章：直接存储器访问（DMA）的高效运用 DMA是提升STM32性能的关键。本章讲解DMA控制器的通道、请求（Request）机制、传输模式（正常/循环）。我们将通过实际案例（如ADC数据到SRAM的传输、UART的Tx/Rx批量发送接收）来展示如何最大化数据吞吐量并释放CPU资源。 第九章：实时操作系统（RTOS）的引入——FreeRTOS实践 在复杂的任务管理场景中，RTOS是必然选择。本书选用最流行的FreeRTOS。内容涵盖任务的创建、状态切换、优先级继承、上下文切换的原理。重点讲解任务间通信机制：信号量（Binary/Counting Semaphore）、消息队列（Queue）和事件组（Event Group）在实际工程中的应用，以及如何避免死锁问题。 第十章：网络与连接性模块的初步探索 本章将介绍如何利用STM32的网络外设（如以太网MAC或集成WiFi/蓝牙的系列芯片）实现数据联网功能。以LwIP轻量级TCP/IP协议栈为例，讲解网络接口的初始化、ARP、ICMP的基础概念，并实现一个简单的TCP客户端或UDP服务器。 第十一章：可靠性与固件升级（FOTA） 对于嵌入式产品，可靠性至关重要。本章探讨系统级故障保护，如电源管理（低功耗模式：睡眠、停止、待机）。最后，详细阐述通过UART或OTA方式实现安全、可靠的应用程序固件（Application Firmware）原地升级（In-Place Upgrade）的设计与实现流程，确保产品的生命周期管理能力。 --- 本书特色： 代码驱动： 所有关键概念均配有经过验证的STM32CubeIDE工程示例，便于读者直接编译和调试。 架构与实践并重： 深入剖析ARM Cortex-M和STM32片上系统的底层设计，同时提供高抽象度的HAL库应用指导。 面向工业应用： 重点讲解DMA、RTOS、时钟树优化等直接影响产品性能和稳定性的高级技术。 循序渐进： 从最基础的GPIO到复杂的FreeRTOS调度，知识结构组织合理，适合自学和课堂教学使用。 通过本书的学习，读者将能够自信地驾驭STM32系列微控制器，从容应对从简单的传感器节点到复杂的实时控制系统的设计挑战。

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这本书的叙事方式简直就是一场精心策划的技术之旅。它没有采用那种枯燥的、章节间关联性不强的堆砌方式，而是构建了一个完整的项目开发脉络。从最基础的系统时钟配置开始，一步步引入I/O端口的位操作，接着过渡到模数转换器（ADC）的精确采样控制，最后甚至触及到了实时操作系统（RTOS）在M16C平台上的移植基础。这种循序渐进的结构，极大地降低了学习曲线的陡峭程度。我记得我当时为了实现一个低功耗的休眠模式，反复阅读了书中关于电源管理模块的章节，作者对不同休眠深度的功耗差异分析得极为透彻，并给出了实测数据作为支撑，这让我能够更有信心地向项目经理汇报我的设计选型。此外，书中附带的那些看似简单的练习题，实际上都是对前文核心概念的巧妙应用和检验，做完之后，总有一种“原来如此”的豁然开朗感。可以说，这本书成功地将理论知识、芯片特性和工程实践无缝地编织在了一起。

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如果要用一个词来形容阅读这本书的体验，我会选择“酣畅淋漓”。很多技术书籍读起来像是在啃硬骨头，需要反复咀嚼，但这本书却有一种让人忍不住想要一口气读完的魔力，尽管内容极其专业。这得益于作者在处理复杂概念时所展现出的高超“翻译”能力。比如，在解释如何利用片上FIFO进行高效数据传输时，作者引入了一个非常贴切的物流调度模型，将看不见的电子流转化为了读者可以直观想象的实体流动，这极大地帮助我理解了数据吞吐量的瓶颈所在。而且，这本书的排版和插图也值得称赞，关键的波形图和时序图清晰无比，每一个上升沿和下降沿都标注得非常明确，这在调试硬件接口协议时是无法替代的帮助。它不仅仅是教会我如何编程，更是在潜移默化中重塑了我对微控制器底层工作原理的认知框架。读完它，我感觉自己看代码的眼神都变得更加犀利了，能够一眼洞察到性能的潜在陷阱。

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这本书的封面设计着实抓人眼球，那种略带复古感的深蓝色调配上清晰的字体，一下子就让人联想到精密仪器和严谨的工程学。光是看着，就能感受到作者对M16C系列微控制器那种深入骨髓的理解。我记得我当时是在一个技术论坛上看到有人推荐这本书的，当时我的项目正卡在某个复杂的定时器中断处理上，急需一本能深入浅出讲解底层逻辑的参考书。拿到书后，我最先翻阅的是目录，结构清晰得令人赞叹，从寄存器级别的操作到高级别C语言的抽象应用，层层递进，几乎涵盖了所有我能想到的实际应用场景。尤其是关于片上外设的详细剖析部分，那描述的细致程度，简直就像是直接在看芯片的数据手册，但又比冰冷的数据手册多了几分实战的温度。作者似乎非常了解初学者和有经验工程师可能遇到的痛点，总能在关键点上提供恰到好处的注释和代码示例。我感觉这本书与其说是一本教程，不如说是一位经验丰富的老工程师坐在你身边，手把手带你调试代码的实录。这种亲切感和专业性的完美结合，是我在其他同类书籍中极少能体验到的宝贵财富。

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初读此书时，我最大的感受是其内容的扎实程度。这不是那种浮于表面的“快速入门”读物，它明显是经过了多年的教学和项目实践打磨出来的。作者在讲解中断向量表重映射和总线仲裁机制时，所采用的比喻和图示非常精妙，让那些原本晦涩难懂的硬件交互过程变得像看一场流畅的动画。我特别欣赏作者在代码风格上所体现出的专业素养，那些用汇编和C语言混合编写的驱动层代码，不仅效率极高，而且可读性也保持在一个很高的水平，这对于需要进行性能优化的嵌入式开发来说至关重要。更值得一提的是，书中对于错误处理和调试技巧的讨论，远超出了基础教程的范畴。它教会的不仅仅是“如何让代码跑起来”，更是“如何在代码出错时，快速、准确地定位问题根源”。这对于一个沉浸在硬件细节中的开发者来说，无异于点亮了一盏指路明灯，极大地提高了我的故障排除效率。这本书的厚度本身就证明了其内容的广度和深度，但更重要的是，这种分量感是来自于知识的密度，而非单纯的篇幅堆砌。

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坦白说，我对市面上很多针对特定单片机的书籍都抱有一定的保留态度，因为它们往往更新跟不上芯片的迭代速度，或者内容过于陈旧。然而，这本书在讲解M16C/62系列时，展现出一种对整个家族架构的深刻洞察力，其传授的底层思维方法论具有极强的通用性。我曾用书中学到的调试思路，轻松地迁移到了其他几款不同厂家的MCU项目上，这证明了作者的核心知识传授是多么地高屋建瓴。尤其是在涉及到多任务调度和看门狗定时器配置的章节，作者对时间片分配的权衡利弊分析，简直是教科书级别的案例研究。它没有给你一个固定的答案，而是教你如何根据实际需求——比如响应速度与功耗之间的平衡——去做出最优化的决策。这本书绝对是值得放在开发桌案边，随时翻阅的工具书，它不仅仅是知识的载体，更是一种解决实际工程难题的思维导图，是嵌入式工程师工具箱里不可或缺的一件利器。

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