微机原理与接口技术

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出版时间:1900-01-01
价格:28.00元
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isbn号码:9787560419718
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  • 微机原理
  • 计算机组成原理
  • 接口技术
  • 汇编语言
  • 8086
  • 微处理器
  • 数字电路
  • 计算机硬件
  • 嵌入式系统
  • 电子技术
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具体描述

《深入探索ARM Cortex-M微控制器:嵌入式系统实战开发》 本书并非关于传统的微机原理或早期PC接口技术的介绍,而是聚焦于现代嵌入式系统开发的核心——ARM Cortex-M系列微控制器。它是一本面向具有一定C语言基础和基本电子知识的工程师、学生及嵌入式系统爱好者提供的实战开发指南。 核心内容概述: 本书将带领读者从零开始,逐步掌握使用ARM Cortex-M系列微控制器进行嵌入式系统开发的完整流程。我们将深入剖析Cortex-M架构的精髓,包括其指令集、寄存器组织、中断管理机制(NVIC)、低功耗模式以及内存映射等关键概念。同时,本书会重点介绍如何在实际项目中应用这些知识,通过丰富的实例来巩固理论。 详细章节内容: 第一章:ARM Cortex-M微控制器概览与选型 介绍嵌入式系统的发展历程及ARM架构的优势。 详细解析Cortex-M系列(如Cortex-M0, M3, M4, M7等)的特点、性能差异及应用场景,帮助读者根据项目需求进行合理选型。 分析主流Cortex-M系列MCU(如STM32、NXP LPC、TI Tiva-C等)的典型框图和外设资源。 第二章:Cortex-M核心架构深入解析 详细讲解Thumb-2指令集,这是Cortex-M系列高效执行的基础。 深入理解CPU核心的流水线、预取指令、寄存器组(通用寄存器、堆栈指针、连接寄存器、程序计数器等)的功能和使用。 阐述内存访问模型,包括其内存映射、总线接口(AMBA AHB/APB)以及数据访问的效率。 第三章:中断系统与异常处理 重点讲解Cortex-M NVIC(Nested Vectored Interrupt Controller)的设计原理,包括中断向量表、优先级配置、中断屏蔽与使能。 解析Cortex-M的异常类型(如复位、NMI、HardFault、SVC、SysTick等)及其触发机制。 演示如何编写中断服务例程(ISR),以及中断嵌套与中断优先级管理。 第四章:SysTick定时器与实时操作系统(RTOS)基础 详细讲解SysTick定时器作为Cortex-M标准外设的功能,用于实现周期性中断和系统滴答。 介绍RTOS的基本概念,如任务、调度器、信号量、互斥锁、消息队列等。 通过SysTick定时器,初步构建RTOS的任务切换和时序控制的基石。 第五章:GPIO(通用输入输出)端口编程 介绍MCU的GPIO端口原理,包括输入、输出模式、上拉/下拉电阻配置。 讲解如何通过直接寄存器操作或HAL/LL库函数来控制GPIO的方向、输出电平、读取输入状态。 通过实际案例,如LED闪烁、按键检测、GPIO输入读取等,巩固GPIO编程。 第六章:UART(通用异步收发传输器)通信 解析UART通信协议,包括波特率、数据位、停止位、校验位等参数。 讲解MCU内部UART外设的工作原理、发送与接收缓冲区。 演示如何配置UART进行串行通信,实现MCU与PC或其他设备的数据交换。 第七章:SPI(串行外设接口)与I2C(集成电路总线)通信 详细介绍SPI协议,包括主从模式、时钟极性与相位(CPOL/CPHA)、数据传输方向。 深入解析I2C协议,包括其总线结构、地址寻址、读写流程、ACK/NACK机制。 通过实际应用,如连接SPI/I2C接口的传感器(如温度传感器、EEPROM)或显示模块,演示这两种常用通信协议的编程实践。 第八章:ADC(模数转换器)与DAC(数模转换器) 讲解ADC的采样原理,包括采样率、分辨率、转换模式(单次、连续)、触发源。 演示如何配置ADC进行模拟信号的采集,如读取电位器、光敏电阻的模拟值。 介绍DAC的功能,实现数字信号到模拟信号的转换,并给出相关应用示例。 第九章:定时器与PWM(脉冲宽度调制) 深入讲解MCU中的通用定时器(如TIM)的工作模式,包括向上计数、向下计数、中央对齐模式。 重点阐述PWM的生成原理,如何通过改变占空比来控制输出信号的平均电压。 演示PWM在电机调速、LED亮度调节等场景下的应用。 第十章:内存管理与代码优化 讨论Cortex-M微控制器的内存结构,包括Flash、SRAM、寄存器等。 介绍嵌入式C语言的内存管理技术,如静态内存分配、栈分配、堆分配(及其在嵌入式环境中的限制)。 提供代码优化技巧,提高程序执行效率和减小代码体积,如使用__attribute__关键字、编译器优化选项等。 第十一章:调试技术与工具链 介绍JTAG/SWD调试接口的工作原理。 详细讲解Keil MDK、IAR Embedded Workbench、PlatformIO等主流IDE的使用,包括编译、下载、仿真、断点设置、变量查看等调试操作。 探讨嵌入式开发中的常见问题排查方法。 第十二章:嵌入式项目实战案例 通过一个或多个综合性项目,将前面所学知识融会贯通。例如: 基于STM32的温湿度数据采集与显示系统。 使用RTOS实现的多任务智能家居控制节点。 带PWM调速功能的直流电机控制器。 本书的独特之处: 与传统的侧重于基础微处理器架构的图书不同,《深入探索ARM Cortex-M微控制器:嵌入式系统实战开发》更注重现代嵌入式开发的实际应用。它强调理论与实践的结合,通过大量的代码示例和项目实践,帮助读者快速掌握嵌入式系统的设计与开发流程。本书内容严谨,紧跟业界技术发展趋势,旨在培养读者独立解决嵌入式系统开发问题的能力。 本书不包含关于8086/8088微处理器、8255/8253/8259等经典接口芯片的工作原理及编程,也不涉及x86架构下的汇编语言编程,而是专注于 ARM Cortex-M 微控制器的低层硬件操作、系统配置和外设接口编程。

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读后感

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用户评价

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对于我这样一个对计算机硬件了解不深的人来说,这本书无疑是一场及时的“知识补给”。我一直以为“微机原理”听起来就很高大上,可能离我的实际应用很远。但这本书的切入点却非常实际,它从最基础的“计算机的组成”开始,然后逐步深入到CPU、内存、外设等各个组成部分的功能和工作原理。作者在讲解CPU指令集的时候,并没有简单地列举一堆指令,而是花了大量的篇幅去解释指令的格式、寻址方式,以及CPU如何解析和执行指令。这让我对“程序”和“指令”有了更清晰的认识,原来我们写的代码最终会变成CPU能理解的机器指令。而且,书中关于中断和DMA(直接内存访问)的讲解,更是让我看到了计算机系统是如何高效地进行数据传输和任务处理的。特别是DMA,我以前只知道它能加快数据传输,但具体是如何绕过CPU直接读写内存,这本书给出了非常详细的解释。这本书的优点在于,它始终围绕着“核心”和“连接”这两个主题,让我能理解微处理器是如何成为核心,以及各种接口技术是如何将这个核心与世界连接起来的。

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坦白说,《微机原理与接口技术》这本书的内容,让我对计算机的“内心世界”有了前所未有的清晰认知。过去,我总觉得微机原理和接口技术是属于“高冷”的技术领域,离我这样的普通用户很远。然而,这本书的作者却用一种非常友好的方式,将这些原本复杂深奥的概念,变得触手可及。例如,在讲解CPU工作原理时,作者并没有一上来就堆砌专业术语,而是从最基本的逻辑门开始,逐步构建起CPU的架构,再到指令的执行流程。他用了一些非常贴切的比喻,让我能更容易地理解那些“二进制”和“时序”背后的含义。而关于接口的部分,更是让我认识到,原来我们日常使用的各种外设,如打印机、扫描仪,甚至是更复杂的网络设备,它们和计算机的“沟通”都有一套精妙的规则。我特别喜欢作者对不同总线协议的讲解,让我明白为什么有些接口传输速度快,有些则相对较慢。这本书的价值在于,它不仅让我明白了“怎么用”,更让我理解了“为什么这么设计”。

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这本书给我的感觉,就像是为我打开了一扇通往计算机“内部宇宙”的大门。我一直对计算机是如何工作的感到好奇,但缺乏系统性的了解。《微机原理与接口技术》在这方面做得非常出色。作者在讲解微机核心的CPU时,不仅深入剖析了它的架构,还详细阐述了指令集的构成、寻址方式以及CPU的执行流程。我尤其喜欢作者在讲解中断和DMA(直接内存访问)时,那种循序渐进的逻辑,让我明白了计算机系统是如何高效地处理外部请求和进行数据传输的。这些内容虽然听起来有点技术性,但作者通过大量的图示和生动的例子,让原本抽象的概念变得具体。而关于接口技术的部分,则让我看到了微机是如何与外部世界连接的。从基础的I/O端口,到更复杂的USB、PCI接口,作者都进行了深入的介绍,让我理解了它们的工作原理和通信协议。我发现,原来我们每天使用的各种电子设备,都离不开这些精妙的接口技术。这本书的优点在于,它能够将理论知识与实际应用相结合,让我不仅学到了知识,更激发了我对计算机硬件的深入探索。

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这本《微机原理与接口技术》实在让我大开眼界!刚拿到手的时候,我对微机世界充满了未知,感觉它就像一个庞大而神秘的黑盒子。但随着我一点点地深入阅读,那些曾经晦涩难懂的概念,比如CPU的内部结构、指令集的工作方式,竟然变得清晰起来。作者用一种非常直观的方式,将原本枯燥的理论知识,通过生动的比喻和实际的例子串联起来。特别是关于总线那一章,我以前总觉得它只是传输信号的“线”,但读完之后,我才明白它的重要性,以及不同总线协议之间是如何协同工作的。CPU的寻址方式、中断处理机制,这些看似高深的学术名词,在这本书里都被拆解得非常细致,让我能理解计算机是如何一步步执行命令的。而且,书中还穿插了一些历史性的发展脉络,让我对微处理器的演进有了更宏观的认识,知道我们今天使用的计算机是如何一步步走到今天的。我尤其喜欢作者在讲解中断时,用到的“优先级”和“嵌套”的比喻,非常贴切,一下子就抓住了核心。那些时序图和逻辑图,虽然一开始看着有点头疼,但反复琢磨后,竟然觉得它们是理解微机工作流程的“圣经”。这本书没有把我当成一个完全的初学者,而是用一种引导的方式,让我自己去思考、去理解,而不是被动地接受。我感觉自己就像一个侦探,在作者的指引下,一步步揭开微机世界的奥秘。

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我之前对“接口技术”这个概念一直存在模糊的认识,总觉得它离我有点遥远,更多是工程师的工作。但这本书彻底改变了我的看法。它不仅仅是讲那些枯燥的芯片型号和数据手册,而是从更贴近实际应用的层面,阐述了各种接口是如何将微机与外部设备连接起来,实现信息交互的。读到关于I/O端口的那部分,我才真正理解了,为什么我们的电脑键盘、鼠标、打印机等设备都能正常工作。作者详细讲解了端口的映射方式、读写操作的流程,甚至是一些基本的信号时序。我印象最深刻的是关于串行通信和并行通信的对比,以前只知道有这两种方式,但具体区别和应用场景一直没搞清楚。这本书用大量图示和流程图,清晰地展示了它们的工作原理和优缺点,让我恍然大悟。还有关于中断控制器,我以前觉得它只是一个“开关”,但读完后才知道它在管理外部设备请求方面起着多么关键的作用。这本书的讲解方式非常接地气,它并没有回避那些技术细节,但同时又能把复杂的技术概念简化,让我这个非专业人士也能有所领悟。我觉得这本书的价值在于,它不仅仅是传授知识,更是在培养一种解决实际问题的能力。

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这本书的标题《微机原理与接口技术》听起来有点像一本技术手册,但我拿到手后,却发现它更像是一本“微机世界观”的构建指南。作者以一种非常耐心和有条理的方式,将我们从宏观的计算机系统,一点点地深入到微观的芯片内部。我尤其欣赏作者在讲解CPU架构的时候,那种循序渐进的逻辑。从指令流水线、缓存机制,到多处理器协同工作,每一个概念都被拆解得非常清晰,并配以大量易于理解的图示。我甚至能想象出CPU内部那些复杂的逻辑门是如何协同工作的。而接口技术的部分,更像是这本书的“眼睛”和“手”。作者详细介绍了各种I/O接口,如串口、并口、USB、PCI等,它们是如何与外部设备进行通信的,以及其中的协议和时序是怎样的。我以前总觉得这些接口只是插槽,但读完后才明白,它们背后蕴含着精密的工程设计和复杂的通信协议。这本书最大的价值在于,它让我能够理解,一个微小的芯片是如何通过精心设计的接口,与整个世界进行交互,从而实现各种神奇的功能。

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老实说,刚开始翻阅这本书的时候,我有点担心它会过于理论化,充斥着我看不懂的公式和图表。但出乎意料的是,作者在讲解的过程中,非常注重理论与实践的结合。他没有仅仅停留在抽象的概念讲解,而是通过大量的实例,将微机原理“活”了起来。例如,在讲解CPU的指令执行过程时,书中给出了很多汇编语言的例子,并详细分析了每一条指令是如何被CPU解释和执行的。这让我对指令集和程序运行的底层机制有了更深刻的理解。特别是关于内存管理的那部分,我以前一直以为内存就是一块大空间,但读完后才知道,原来内存的寻址、访问速度、以及各种内存类型的区别,都对程序的运行效率有着至关重要的影响。作者还很巧妙地将一些经典案例融入其中,比如如何通过某个特定的指令组合来实现某个功能,这些都让我觉得非常有启发性。而且,书中对于一些硬件接口的讲解,也并非照本宣科,而是深入分析了它们的设计思路和工作原理,让我能够从更宏观的角度去理解整个系统的构成。总的来说,这本书给我最大的感受就是,它不是一本死板的教科书,而更像是一位经验丰富的导师,在一步步地引导我,让我不仅学到“是什么”,更能理解“为什么”和“怎么做”。

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这本书的内容给我带来了很多惊喜。我之前对微机世界的理解仅限于“能用就行”,从来没有深入去想过它内部是如何运作的。而《微机原理与接口技术》就像一位耐心的老师,一步步地引导我走进这个奇妙的世界。我尤其喜欢书中关于CPU工作原理的讲解,它不仅仅是停留在理论层面,而是通过分析指令的执行过程、寄存器的操作,甚至是一些底层的硬件逻辑,来揭示CPU如何处理和执行我们输入的指令。那些时序图和状态转移图,虽然一开始看起来有点复杂,但仔细研究后,我才发现它们是理解CPU工作流程的“密码”。而接口技术的部分,更是让我眼前一亮。作者详细介绍了各种外部设备的连接方式,以及数据是如何在微机和外部设备之间流动的。比如,USB接口的工作原理,我以前只知道它很方便,但具体是如何实现即插即用的,这本书给出了非常详尽的解释。它让我明白,那些看似简单的设备连接,背后都凝聚着精巧的设计和复杂的协议。总的来说,这本书不仅传授了知识,更培养了我对计算机硬件的“好奇心”和“求知欲”。

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读完《微机原理与接口技术》,我感觉自己对计算机的理解上升到了一个新的层面。这本书在讲解微机原理时,并没有回避那些技术细节,而是用一种清晰易懂的方式,把复杂的概念呈现出来。我尤其对CPU的指令系统和寻址方式印象深刻,作者通过大量的实例,让我们理解了CPU是如何解析和执行各种指令的,以及内存地址是如何被用来访问数据的。这些内容虽然有点技术性,但通过作者的细致讲解,变得不再那么晦涩。而接口技术的部分,更是让我看到了微机是如何与外部世界“对话”的。从最基本的I/O端口,到更高级的USB、PCI接口,作者都进行了深入的分析,让我了解了数据传输的原理、通信协议以及一些相关的硬件设计。我以前对“接口”的理解很片面,但这本书让我明白,它不仅仅是连接线,更是实现信息交互的桥梁,背后蕴含着复杂的通信机制。这本书的优点在于,它能够将理论知识与实际应用紧密结合,让我不仅学到“是什么”,更能理解“为什么”。

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我一直对电子设备内部的运作机制充满好奇,尤其是像电脑、手机这样的复杂系统,它们到底是如何思考和工作的?这本书就像一把钥匙,为我打开了这扇神秘的大门。《微机原理与接口技术》在讲解CPU的内部构成时,把一个复杂的芯片拆解成了一个个功能模块,比如算术逻辑单元(ALU)、控制器、寄存器等,并详细阐述了它们各自的作用和相互配合的方式。我特别喜欢关于时序逻辑的部分,那些时钟信号、触发器、状态机的概念,虽然听起来有点复杂,但作者用非常形象的比喻,比如“指挥官”、“信号灯”,把它们的工作流程描绘得栩栩如生。我甚至能想象出CPU内部的电子在按照指令的节奏跳跃。在讲到总线的时候,作者不仅仅是介绍数据线、地址线、控制线,更是深入剖析了不同总线协议的精妙之处,比如PCI、USB等,以及它们是如何实现高速、高效的数据传输的。这本书并没有回避那些底层细节,而是把它们清晰地呈现出来,让我能够理解计算机是如何一步步地从硬件层面响应软件的指令的。我感觉自己就像一个“微观世界”的探险家,在作者的带领下,一步步揭开了微机核心的秘密。

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