单片机原理及其应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:电子工业

作者:孙育才 孙华芳等

出品人:

页数:288

译者:

出版时间:2006-3

价格:25.00元

装帧:

isbn号码:9787121023330

丛书系列:

图书标签:

• 单片机
• 原理
• 应用
• 嵌入式系统
• 电子工程
• 微控制器
• C51
• 汇编语言
• 硬件设计
• 实践教程

《嵌入式系统设计与开发实战》 内容简介： 本书旨在为读者提供一个全面而深入的嵌入式系统设计与开发视角，涵盖从基础理论到实际应用的各个环节。本书侧重于将理论知识转化为实践能力，通过大量实例和项目，帮助读者掌握构建和调试复杂嵌入式系统的关键技能。 核心内容： 1. 嵌入式系统基础概念与架构： 什么是嵌入式系统？ 深入剖析嵌入式系统的定义、特点（实时性、资源受限、专用性等）及其在现代生活中的广泛应用（消费电子、工业控制、医疗设备、汽车电子、物联网等）。 嵌入式系统硬件架构： 详细介绍嵌入式系统的典型硬件组成，包括微处理器/微控制器（CPU/MCU）、存储器（RAM、ROM、Flash）、输入/输出接口（GPIO、UART、SPI、I2C、ADC、DAC）、时钟、电源管理单元等。分析不同类型处理器的选型考量（ARM Cortex-M系列、RISC-V等）及其性能特点。 嵌入式系统软件架构： 探讨嵌入式软件的层次结构，包括裸机程序、实时操作系统（RTOS）以及应用层软件。介绍驱动程序、中间件、应用程序等的作用和设计原则。 2. 嵌入式开发环境与工具链： 交叉编译环境搭建： 讲解如何配置和使用交叉编译工具链（如GCC、Clang），包括编译器、汇编器、链接器等组件的作用，以及如何针对目标平台进行编译和链接。 集成开发环境（IDE）： 介绍主流的嵌入式IDE，如Keil MDK、IAR Embedded Workbench、Eclipse for Embedded C++等，讲解其代码编辑、编译、调试、项目管理等功能。 调试技术与工具： 详细阐述嵌入式系统调试的重要性，介绍硬件调试接口（JTAG、SWD）、调试器（如SEGGER J-Link、ST-Link）的使用方法。讲解断点设置、单步执行、内存查看、寄存器分析、逻辑分析仪等高级调试技巧。 3. 嵌入式操作系统（RTOS）深度解析： RTOS核心概念： 深入讲解实时操作系统的基本概念，包括任务（线程）的概念、任务状态（就绪、运行、阻塞、挂起）、任务调度（优先级调度、时间片轮转、轮询调度等）以及上下文切换。 RTOS关键组件： 详细介绍RTOS提供的核心服务，如任务管理、进程间通信（IPC）机制（消息队列、信号量、互斥锁、事件标志等）、中断管理、定时器管理、内存管理等。 主流RTOS介绍与选型： 对FreeRTOS、RT-Thread、Zephyr等主流开源RTOS进行对比分析，包括其特点、优势、应用场景和移植方法。 RTOS应用实例： 通过实例演示如何在RTOS环境下开发多任务应用，例如同时处理传感器数据采集、用户界面更新和网络通信等。 4. 嵌入式硬件接口编程： GPIO接口： 讲解通用输入输出（GPIO）端口的配置，包括输入/输出模式、上拉/下拉电阻、开漏/推挽输出等。演示如何通过GPIO控制LED、读取按键等。 串行通信接口（UART/USART）： 详细介绍UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）的工作原理，包括波特率、数据位、停止位、校验位等参数的设置。演示如何实现设备之间的数据通信，例如与PC、GPS模块通信。 同步串行通信接口（SPI/I2C）： 深入讲解SPI（Serial Peripheral Interface）和I2C（Inter-Integrated Circuit）的总线协议，包括主从模式、时序、数据传输方式。演示如何通过SPI/I2C接口驱动LCD显示屏、传感器、EEPROM等外设。 模数转换（ADC）与数模转换（DAC）： 讲解ADC的工作原理，包括采样、量化、编码。介绍ADC的分辨率、采样率等参数。演示如何采集模拟传感器数据。讲解DAC的基本原理和应用。 定时器与计数器： 介绍嵌入式系统中定时器的作用，包括定时、计数、PWM生成等。讲解各种定时器模式，并给出实际应用案例，如PWM电机调速、精确延时。 5. 嵌入式系统驱动程序开发： 驱动程序设计原则： 探讨驱动程序的设计原则，包括模块化、接口抽象、错误处理等。 中断处理机制： 讲解中断的产生、中断向量表、中断服务函数（ISR）的编写，以及如何编写高效、安全的ISR。 总线驱动开发： 重点介绍针对SPI、I2C、UART等总线编写设备驱动程序的方法，以及如何与上层应用进行交互。 设备树（Device Tree）基础（针对Linux等高级系统）： （可选章节，根据目标读者深度调整）简要介绍设备树的概念及其在现代嵌入式Linux系统中的作用，说明如何通过设备树描述硬件。 6. 嵌入式系统通信协议与网络： TCP/IP协议栈： （针对网络型嵌入式系统）介绍TCP/IP协议栈的基本概念，包括IP地址、端口号、TCP、UDP等。讲解Socket编程在嵌入式系统中的应用。 MQTT协议： 介绍轻量级发布/订阅消息协议MQTT，分析其在物联网（IoT）场景下的优势，演示如何在嵌入式设备上实现MQTT客户端。 其他常见通信协议： 简要介绍CAN总线、Modbus等在工业自动化领域常用的通信协议。 7. 嵌入式系统应用开发实战项目： 物联网传感器节点： 设计并实现一个基于低功耗MCU的物联网传感器节点，采集温度、湿度等数据，并通过Wi-Fi或LoRa发送到云平台。 智能家居控制面板： 开发一个触摸屏控制面板，用于控制家庭照明、安防等设备，涉及UI设计、通信协议和设备联动。 工业数据采集与监控系统： 构建一个用于采集工业现场数据的系统，包括传感器接口、数据处理、本地存储和远程监控功能。 嵌入式Linux应用开发入门： （可选章节）介绍在嵌入式Linux平台上进行应用开发的基本流程，如使用Qt for Embedded开发GUI应用。 本书特色： 理论与实践紧密结合： 每一章都配有详细的理论讲解和相应的代码示例，确保读者能够理解并亲手实践。 循序渐进，难度递增： 从基础概念出发，逐步深入到复杂的系统设计和应用开发，适合不同基础的读者。 贴近实际工程应用： 项目案例均源于实际工程需求，能够帮助读者了解真实世界的嵌入式开发挑战。 强调调试与问题解决： 详细介绍调试方法和技巧，培养读者独立解决问题的能力。 前沿技术覆盖： 包含对主流RTOS、物联网通信协议等前沿技术的介绍和应用。 目标读者： 对嵌入式系统开发感兴趣的初学者。 希望提升嵌入式系统设计与开发能力的在校学生。 从事嵌入式软件开发、硬件开发、系统集成等工作的工程师。 需要将传统产品嵌入智能化功能的研发人员。 通过阅读本书，读者将能够掌握嵌入式系统从硬件选型、软件架构设计、驱动程序编写、操作系统应用到最终产品实现的全流程开发技术，为设计和开发出高性能、高可靠性的嵌入式产品奠定坚实的基础。

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我对市面上许多技术书籍的通病感到厌倦——要么是理论堆砌，晦涩难懂，要么是案例拼凑，缺乏系统性。然而，这本书在叙述方式上找到了一个绝佳的平衡点。它没有采用那种冷冰冰的教科书腔调，而是融入了大量生动的比喻和实际应用场景来阐释抽象的概念。比如，在讲解某个核心功能模块的工作流程时，作者竟然引用了日常生活中交通信号灯的调度逻辑进行类比，一下子就将原本复杂的时序关系变得清晰明了。这种“大白话”式的解释技巧，极大地降低了学习的门槛。我尤其欣赏它对“错误处理”和“调试技巧”的着墨。很多教程只教你怎么做对，却很少提及如何面对失败。这本书却专门辟出章节，详细列举了常见的设计陷阱和排查思路，这种实战经验的传授，比纯理论知识更有价值，它真正体现了作者深厚的工程背景，让人感觉这本书是“用过”的，而非“写过”的。

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我关注到这本书在对“工业标准”和“未来趋势”的探讨上，展现了超越一般教材的深度。它不仅教授了如何使用特定型号的微控制器完成任务，还花篇幅分析了不同架构之间的优劣权衡，例如，在特定场景下选择RISC-V架构的潜在优势，或者在资源受限环境下如何权衡使用精简指令集的好处。这种宏观的视角，使得读者不仅仅停留在“学会操作”，更能上升到“理解为何如此设计”的层面。书中对存储器映射和总线仲裁机制的讲解，深入到了硬件层面的精妙之处，清晰地揭示了不同设计选择对系统性能的实际影响。这让我意识到，这本书的目标读者并不仅仅是想通过考试或完成基础实验的学员，它更面向那些致力于深入理解嵌入式系统底层运作机理、追求更高系统性能和可靠性的专业人士。它提供的知识深度，足以支撑读者在实际项目中进行更高级别的架构决策。

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阅读体验中，结构逻辑的严密性是衡量一本技术书籍好坏的关键指标之一。这本书在这方面做得堪称教科书级别。它的章节递进关系设计得极其流畅，从最基础的硬件架构解析，逐步过渡到指令集结构，再到中断机制和外设接口编程，每一步都像是精心铺设的阶梯，稳固且向上延伸。我发现，作者在引入一个新概念时，总是会先回顾前一个章节已经学过的知识点，用已掌握的内容作为引入新知识的桥梁，这种“温故而知新”的编排方式，有效避免了知识点的孤立存在，帮助读者建立起一个完整且相互关联的知识网络。特别是当涉及到跨模块协作（比如定时器如何配合中断服务程序驱动ADC采集）的部分，作者使用流程图和状态机图的形式进行可视化表达，使得原本可能让人头疼的并发控制问题，变得一目了然。这种对整体架构的把控力，非常能体现作者深厚的专业素养。

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这本书的资料丰富程度超出了我的预期。当我以为它主要集中在基础理论阐述时，却惊喜地发现，随书附带的资源包简直是一个宝库。不仅仅是代码示例，更难得的是对这些示例代码进行了极其详尽的注释和版本说明。我尝试着在不同的开发环境下编译了几个核心例程，它们几乎都能无缝运行，这说明作者在提供范例时考虑到了环境兼容性和实际操作的可行性，而不是随便粘贴一些无法运行的代码来充数。此外，书中对特定应用领域的扩展讨论，展现了作者广阔的视野。比如，它没有止步于介绍基本操作，而是深入探讨了低功耗设计策略和实时性要求较高的场景下的优化方法。这使得这本书的受众群体得以延伸，从初学者到有一定经验的工程师，都能从中找到新的启发点和可参考的优化方向。这种前瞻性和实用性的结合，是很多同类书籍所欠缺的。

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这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，封面采用了哑光处理，触感细腻，中央的抽象电路图设计既富有科技感又不失艺术气息。内页纸张的质地也相当考究，纸白度适中，有效减轻了长时间阅读带来的视觉疲劳。更值得称赞的是，排版布局非常人性化，字体大小和行间距经过精心调整，即便是初学者也能轻松跟上逻辑的步伐。初翻阅时，我就注意到了它在术语解释上的细致入微，许多初次接触的专业词汇都被清晰地标注并配有简短的注解，这对于自我摸索的爱好者来说，无疑是极大的便利。作者似乎非常理解读者的困惑点，在章节过渡的地方，总能巧妙地加入一些“思考题”或者“实践引导”，促使我们主动去构建知识体系，而不是被动地接受信息灌输。这种注重阅读体验和学习效率的设计理念，使得这本书不仅仅是一本技术手册，更像是一位耐心的导师，陪伴读者一步步深入这个充满奥秘的领域。尤其是一些重要的公式推导部分，不仅展示了最终结果，还详细勾勒出了中间步骤的逻辑链条，这点对于深入理解底层原理至关重要。

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