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出版者:机械工业出版社

作者:张大明

出品人:

页数:396

译者:

出版时间:2006-4

价格:40.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787111185673

丛书系列:

图书标签:

• 单片机
• 嵌入式系统
• 微控制器
• 电子技术
• 应用技术
• 电路设计
• C语言
• 汇编语言
• 实践教程
• 电子工程

《微处理器系统设计与开发实战》 一、 内容概述 本书旨在为读者提供一个全面、深入且极具实践性的微处理器系统设计与开发学习平台。不同于侧重于特定微控制器应用的教材，《微处理器系统设计与开发实战》将目光聚焦于微处理器本身的核心原理、周边电路设计、系统集成、以及软件与硬件协同开发的全过程。从最基础的半导体器件原理讲起，逐步深入到微处理器架构、指令集、内存管理、输入输出接口、中断机制等核心概念，并强调如何在实际项目中理解和应用这些知识。 本书内容严谨，逻辑清晰，结构上由浅入深，由理论到实践，力求让读者在掌握基础理论的同时，能够具备独立设计、开发和调试微处理器系统的能力。全书共分为八个章节，每个章节都围绕着微处理器系统设计与开发的特定环节展开。 第一章 绪论：微处理器系统概览 本章将首先介绍微处理器的发展历程、基本工作原理及其在现代科技中的重要地位。我们将探讨不同类型的微处理器（如通用CPU、嵌入式处理器）的特点和应用领域，并为读者勾勒出微处理器系统的大致框架，包括CPU核心、内存、输入输出设备、总线等关键组成部分。同时，本章也会简要介绍微处理器系统开发所需的软硬件环境和基本流程，为后续章节的学习打下坚实基础。 第二章 微处理器核心架构与指令集 本章是理解微处理器工作的核心。我们将深入剖析微处理器的内部结构，包括算术逻辑单元（ALU）、控制器单元（CU）、寄存器组、指令译码器等。读者将学习到指令流水线、缓存机制等提升处理器性能的关键技术。在此基础上，我们将重点讲解指令集的概念，包括指令格式、寻址方式、数据传输指令、算术逻辑指令、控制转移指令等。我们将以一种典型的精简指令集（RISC）或复杂指令集（CISC）架构为例，详细分析其指令集的设计理念和使用方法，并辅以汇编语言示例，帮助读者理解CPU如何执行程序。 第三章 内存系统设计与接口 内存是微处理器系统不可或缺的组成部分。本章将详细介绍不同类型的内存技术，如静态随机存取存储器（SRAM）、动态随机存取存储器（DRAM）、只读存储器（ROM）及其变种（如Flash Memory）。我们将探讨内存的组织结构、访问时序、以及如何根据微处理器的总线接口特性选择合适的内存芯片。此外，本章还将深入讲解内存管理单元（MMU）的工作原理，包括虚拟内存、分页、分段等概念，以及它们在现代操作系统和复杂嵌入式系统中的作用。读者将学习如何设计和优化内存系统，以满足不同应用场景的需求。 第四章 输入输出（I/O）接口设计与通信协议 本章聚焦于微处理器与外部世界的交互。我们将详细介绍各种常见的I/O接口技术，包括并行接口（如通用输入输出GPIO）、串行接口（如UART、SPI、I2C）以及更高阶的总线接口（如PCIe、USB）。对于每一种接口，我们都将深入讲解其工作原理、通信协议、信号时序以及硬件连接方式。此外，本章还会介绍中断控制器的工作原理，以及中断请求、中断向量、中断服务程序等概念，阐述中断在高效处理外部事件中的关键作用。读者将学习如何选择合适的I/O接口，并对其进行有效的配置和使用。 第五章 总线系统与仲裁机制 总线是微处理器系统中连接各个功能模块的关键通道。本章将详细介绍不同类型的总线，包括地址总线、数据总线、控制总线。我们将深入探讨总线仲裁的原理，以及如何通过总线仲裁机制来管理多个设备对总线的访问，避免冲突。我们将介绍常用的总线协议，例如AMBA（Advanced Microcontroller Bus Architecture）系列总线（如AHB、APB），它们在现代嵌入式系统设计中扮演着重要角色。本章将帮助读者理解总线结构对系统性能的影响，并掌握设计高效总线接口的方法。 第六章 系统级集成与调试 将各个独立的组件集成成一个完整的微处理器系统是一个复杂而精细的过程。本章将指导读者如何进行系统级的设计，包括原理图绘制、PCB布局布线、电源设计、时钟生成等。我们将重点讲解如何识别和解决在系统集成过程中可能出现的潜在问题，例如信号完整性、电源稳定性、热管理等。此外，本章还将介绍各种调试工具和技术，如逻辑分析仪、示波器、JTAG调试器等，并分享实际的调试案例，帮助读者掌握快速定位和解决系统故障的技巧。 第七章 嵌入式系统软件开发基础 尽管本书侧重于硬件设计，但软件与硬件的协同开发同样至关重要。本章将介绍嵌入式系统软件开发的基础知识，包括交叉编译环境的搭建、引导加载程序（Bootloader）的作用、实时操作系统（RTOS）的基本概念和使用（如任务调度、IPC机制）。我们将以一个简单的裸机程序开发为例，展示如何编写和调试底层驱动程序，并讲解如何将软件移植到目标硬件上运行。本章旨在为读者打下坚实的嵌入式软件开发基础，使其能够更好地与硬件设计相结合。 第八章 高级主题与案例分析 本章将对一些微处理器系统设计中的高级主题进行探讨，例如低功耗设计技术、高性能计算（HPC）架构、片上系统（SoC）的实现等。我们将分析一些经典的微处理器系统设计案例，从设计理念、技术选型到最终实现，深入剖析其成功之处和面临的挑战。通过这些案例分析，读者可以更直观地理解书中所学的理论知识，并从中获得启发，为自己的项目设计提供宝贵的经验。 二、 目标读者 本书的目标读者群体广泛，包括但不限于： 电子信息工程、计算机科学与技术、自动化等相关专业的本科生和研究生： 为他们提供坚实的微处理器系统设计理论基础和实践技能，为未来的学习和职业生涯打下坚实的基础。 嵌入式系统开发工程师： 帮助他们深化对微处理器核心原理的理解，掌握更高级的系统设计和调试技巧，提升开发效率和产品性能。 硬件工程师： 为他们提供设计和分析微处理器系统时所需的关键知识，包括内存、I/O接口、总线等方面的专业知识。 对微处理器系统感兴趣的爱好者和创客： 为他们提供一个系统学习微处理器系统设计与开发的入口，帮助他们将创意转化为实际可运行的系统。 需要深入理解微处理器工作原理的技术人员： 无论是在软件开发还是硬件测试领域，对微处理器底层原理的深入理解都将带来显著的优势。 三、 学习价值 通过学习本书，读者将能够： 深刻理解微处理器的核心工作原理： 从指令执行到内存访问，从I/O交互到中断处理，全面掌握微处理器系统的底层运作机制。 掌握微处理器系统的设计方法： 能够独立完成微处理器选型、外围电路设计、总线接口设计、内存系统规划等关键环节。 熟练运用调试工具和技术： 能够高效地进行系统集成和故障排除，缩短产品开发周期。 建立硬件与软件协同开发的意识： 理解软硬件之间的紧密联系，并能进行初步的嵌入式软件开发。 提升解决复杂工程问题的能力： 通过案例分析和实践指导，培养分析和解决实际工程挑战的能力。 为进一步深入研究微处理器架构、操作系统、计算机体系结构等领域奠定坚实基础。 四、 本书特色 理论与实践相结合： 每一章的理论讲解都紧密联系实际应用，辅以大量的原理图、时序图和代码示例，强调“学以致用”。 系统性强： 全面覆盖微处理器系统的设计与开发过程，形成一个完整的知识体系。 深入浅出： 复杂的技术概念用清晰易懂的语言进行阐述，并辅以形象的比喻和生动的例子。 注重工程实践： 强调在实际项目开发中遇到的问题和解决方案，帮助读者规避常见的错误。 前沿性： 包含一些当前嵌入式系统设计中的热门技术和趋势，如SoC概念、低功耗设计等。 详实的图示与表格： 大量使用图表辅助说明，提高学习效率。 《微处理器系统设计与开发实战》 致力于成为您在微处理器系统设计领域的得力助手，帮助您从入门到精通，一步步构建属于您自己的强大计算核心。

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这本书的深度和广度都令人印象深刻，它似乎涵盖了从入门到相对高级应用的所有重要知识点，但最难得的是，它始终保持着一种严谨又不失亲和力的叙事风格。它没有刻意去渲染技术的前沿和新潮，而是扎扎实实地讲解那些经过时间检验的核心技术。例如，它对汇编语言和C语言在嵌入式开发中的结合应用，做了非常深入的探讨，分析了各自的优缺点和适用场景，这使得读者能够做出最适合当前项目的技术选型决策。对我个人而言，最受益匪浅的是它关于代码优化和资源管理的章节，教会了我如何在有限的单片机资源下，写出高效、健壮的控制程序，这对于从事资源受限环境开发的工程师来说，是至关重要的技能。

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说实话，我最近几年对自动化和智能制造领域越来越感兴趣，但总觉得技术门槛太高，直到我接触到这本书。它不光是教你怎么用单片机，更是培养你一种系统性的工程思维。书中对通信协议的讲解，比如串口、I2C、SPI，讲解得深入浅出，即使是对通信原理不甚了解的新人，也能很快掌握其精髓。我特别喜欢它在实例部分的处理方式，每一个案例都提供了完整的软硬件设计思路，甚至连调试过程中的常见问题和解决方法都考虑进去了。这让我感觉自己不是在看一本教材，而是在跟随一位经验丰富的工程师学习实战经验。特别是关于实时操作系统（RTOS）在微机系统中的应用那一章，让我对如何管理复杂的并发任务有了全新的认识，极大地提升了我设计复杂控制系统的能力。

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自从接触了这本书，我明显感觉自己在解决实际硬件故障方面的能力有了质的飞跃。很多初级工程师在面对硬件调试时往往束手无策，这本书在这方面提供了非常宝贵的指导。它不仅讲解了如何编写底层驱动程序，更重要的是，它指导我们如何利用示波器、逻辑分析仪等工具来诊断硬件问题。书中关于电源管理和EMC（电磁兼容性）的章节，虽然篇幅不算特别长，但其提供的建议都非常精辟且具有可操作性，是那些只关注软件功能的书籍中很难找到的宝贵内容。我甚至根据书中的指导，优化了我正在开发的一个便携式设备的原型电路，成功降低了不必要的功耗和电磁干扰。

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这本关于单片微机控制应用技术的书，怎么说呢，简直是打开了我对嵌入式世界的一扇全新的大门。我本来对这方面知识了解得比较皮毛，只知道一些基础概念，但这本书的编排真是太有条理了。它从最底层的硬件结构讲起，逐步深入到复杂的软件编程和实际应用案例。尤其值得称赞的是，书中对各种微控制器的特性和选型做了非常详尽的对比分析，这对于初学者或者需要进行项目选型的人来说，简直是宝典级别的存在。我记得有一次我在做一个需要精确控制的实验时遇到了瓶颈，就是通过书中一个关于定时器和中断处理的章节，我找到了解决问题的关键思路。作者的讲解方式非常贴近工程实际，不是那种纯理论的堆砌，而是把理论知识和实际操作紧密结合起来，这一点对于我们这些希望学了就能用的读者来说，太重要了。

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我是一个动手能力很强的人，但理论基础相对薄弱，所以很多技术书籍对我来说都显得有些晦涩难懂。然而，这本书给我的感觉完全不同。它的图文并茂做得非常出色，每一个电路原理图和程序流程图都清晰明了，甚至连一些复杂的逻辑关系，通过作者巧妙的图示设计，也能一目了然。我记得在学习数模/模数转换器（DAC/ADC）的应用时，我原先总是在理解采样率和精度上犯迷糊，但书中的解释和附带的实验代码，让我迅速掌握了如何根据实际需求配置转换器的参数。这种注重实践操作和视觉辅助的学习体验，极大地激发了我的学习热情，让我不再惧怕那些看似高深的电子技术名词。

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