单片机原理•接口及应用学习参考 (平装) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:南京大学出版社

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页数:102 页

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价格:11.0

装帧:平装

isbn号码:9787305040740

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《嵌入式系统开发实战指南》 内容概要： 本书是一本面向嵌入式系统开发初学者的综合性实战指南，旨在为读者提供从基础概念到实际项目开发的全面指导。全书内容紧密围绕嵌入式系统的核心技术和典型应用，通过理论讲解与实践操作相结合的方式，帮助读者快速掌握嵌入式系统的开发流程和关键技术。 第一部分：嵌入式系统基础 本部分将为读者奠定坚实的理论基础，深入浅出地介绍嵌入式系统的概念、组成、特点以及发展现状。 第一章：嵌入式系统概述 1.1 什么是嵌入式系统？ 定义与范畴：阐述嵌入式系统作为“嵌入”到更大系统中的专用计算机系统的本质。 关键特征：强调其专用性、实时性、可靠性、低功耗、体积小、成本低等特性。 与通用计算机的区别：对比嵌入式系统与PC机在设计目标、硬件架构、软件环境和应用领域上的差异。 1.2 嵌入式系统的组成 硬件组成：详细介绍嵌入式系统的核心组件，包括微处理器（CPU/MCU）、存储器（RAM、ROM/Flash）、输入/输出接口（GPIO、UART、SPI、I2C、ADC、DAC等）、时钟与定时器、电源管理单元等。 软件组成：讲解嵌入式系统的软件架构，包括嵌入式操作系统（RTOS）、驱动程序、中间件、应用程序等。 1.3 嵌入式系统的典型应用领域 工业控制：举例说明在自动化生产线、机器人、仪器仪表等领域的应用。 消费电子：涵盖智能家电、可穿戴设备、数码相机、游戏机等。 通信设备：介绍在手机、路由器、基站等通信基础设施中的应用。 汽车电子：探讨在汽车导航、发动机控制、车载娱乐系统等方面的作用。 医疗设备：展示在监护仪、诊断设备、手术机器人等医疗器械中的应用。 1.4 嵌入式系统开发流程 需求分析与系统设计：强调明确产品需求、功能定义、性能指标和硬件选型。 硬件选型与原理图设计：介绍如何根据需求选择合适的微控制器和外围器件，以及进行原理图绘制。 PCB设计与制版：讲解PCB布局布线的基本原则和制版流程。 软件开发与调试：涵盖程序编写、编译、链接、下载和硬件调试等关键环节。 系统集成与测试：描述将软硬件相结合，进行功能测试、性能测试和可靠性测试。 产品发布与维护：介绍产品量产、用户手册编写和后期维护更新。 第二章：微处理器与微控制器核心技术 2.1 微处理器（MPU）与微控制器（MCU） 架构与功能差异：深入分析MPU和MCU在集成度、外设支持、性能和成本上的区别。 典型架构介绍：简要介绍ARM、MIPS、RISC-V等主流的处理器架构。 2.2 存储器接口与管理 RAM与ROM/Flash：讲解不同类型存储器的特点、读写机制及其在嵌入式系统中的作用。 存储器映射：介绍内存地址空间分配和访问方式。 2.3 时钟与定时器 时钟源与分频：解析系统时钟的产生和配置，以及定时器在延时、周期性任务和事件触发中的应用。 PWM（脉冲宽度调制）技术：讲解PWM的原理及其在电机控制、LED亮度调节等方面的应用。 2.4 中断系统 中断机制：详细阐述中断的概念、产生原因、优先级和中断向量表。 中断服务程序（ISR）：介绍ISR的设计原则和编写要点，以及中断嵌套与优先级管理。 2.5 低功耗设计技术 休眠模式与唤醒机制：讲解不同级别的低功耗模式及其触发条件。 电源管理单元（PMU）：介绍PMU在电压调节、功耗监测和动态功耗管理中的作用。 第二部分：嵌入式软件开发 本部分将聚焦于嵌入式系统的软件开发，从基础的裸机编程到操作系统应用，循序渐进地引导读者掌握软件开发技能。 第三章：裸机编程与驱动开发 3.1 裸机编程入门 汇编语言基础：简要回顾必要的汇编指令和寻址方式。 C语言在嵌入式中的应用：强调C语言的特点、关键字（如volatile, const）、指针操作以及位操作在嵌入式开发中的重要性。 程序编译与链接：讲解交叉编译器的使用，以及链接脚本的作用。 程序下载与调试：介绍JTAG/SWD调试器的工作原理和使用方法。 3.2 通用输入/输出（GPIO）接口编程 GPIO端口配置：讲解如何配置GPIO为输入或输出模式。 读写GPIO：演示如何读取输入信号和控制输出状态。 GPIO复用功能：介绍GPIO引脚的多功能性以及如何选择和配置。 3.3 串行通信接口（UART）驱动开发 UART原理：讲解UART的异步通信原理、波特率、数据位、停止位和校验位。 UART寄存器配置：介绍UART控制寄存器、状态寄存器和数据寄存器的配置。 发送与接收数据：编写UART发送和接收数据的示例代码，实现与PC或其他设备的通信。 3.4 SPI与I2C总线通信 SPI接口：讲解SPI的同步通信原理、主从模式、时钟极性与相位（CPOL/CPHA）。 I2C接口：介绍I2C的总线仲裁、主从地址、读写协议。 传感器与外设驱动：演示如何通过SPI和I2C接口读取传感器数据、控制外设。 3.5 ADC与DAC接口应用 ADC（模数转换器）：讲解ADC的工作原理、采样率、分辨率和转换模式。 DAC（数模转换器）：介绍DAC的原理、输出精度和应用。 模拟信号采集与生成：编写ADC采样和DAC输出的程序。 第四章：实时操作系统（RTOS）原理与应用 4.1 RTOS概述 RTOS的必要性：分析在复杂嵌入式系统中，裸机编程的局限性，以及RTOS如何解决多任务、资源管理和实时性问题。 RTOS的核心功能：讲解任务管理、任务调度、进程间通信（IPC）、时间管理、中断管理、内存管理等。 4.2 任务管理与调度 任务状态：介绍任务的就绪、运行、阻塞、挂起等状态。 调度算法：讲解优先级调度、时间片轮转等常见调度算法。 任务创建与删除：演示如何在RTOS中创建和管理任务。 4.3 进程间通信（IPC） 消息队列：讲解消息队列的发送、接收机制，用于任务间传递数据。 信号量：介绍信号量用于资源互斥访问和任务同步。 互斥锁：讲解互斥锁用于保护共享资源，防止竞态条件。 事件标志组：介绍事件标志组用于任务之间的事件通知。 4.4 常用RTOS分析 FreeRTOS：重点介绍FreeRTOS的任务、队列、信号量等核心API，并通过实例演示其使用。 RT-Thread：简要介绍RT-Thread的组件化设计、组件管理和常用组件。 uC/OS-II / uC/OS-III：提及uC/OS系列RTOS的特点和应用。 4.5 基于RTOS的传感器数据采集与处理 多传感器数据融合：设计一个多任务系统，分别采集来自不同传感器的数据，并进行实时处理。 任务优先级设计：根据传感器数据的实时性要求，合理分配任务优先级。 第三部分：嵌入式系统集成与项目实战 本部分将引导读者将所学知识融会贯通，通过实际项目案例，掌握嵌入式系统的集成开发和调试技巧。 第五章：嵌入式系统调试技术 5.1 硬件调试工具 示波器：讲解示波器的基本操作，如何观察信号波形、测量时序。 逻辑分析仪：介绍逻辑分析仪如何采集和分析数字信号。 万用表：复习万用表在测量电压、电流、电阻等方面的应用。 5.2 软件调试技术 断点与单步执行：熟练使用调试器设置断点，逐步执行代码。 变量查看与修改：学习查看和修改程序运行时的变量值。 内存查看：理解如何查看和分析程序的内存状态。 日志输出与printf调试：讲解如何利用printf进行信息输出，辅助调试。 5.3 常见问题排查 硬件连接问题：如何通过检查电源、地线、信号线等排除硬件故障。 程序运行异常：分析程序死机、跑飞、数据错误等现象的原因。 时序问题：讲解如何通过示波器和逻辑分析仪分析时序相关的bug。 第六章：典型嵌入式项目实战 6.1 智能温湿度监控系统 硬件平台搭建：选用一款主流的开发板，连接温湿度传感器（如DHT11/DHT22、SHT系列）。 软件实现： 裸机实现：使用GPIO驱动温湿度传感器，并将数据通过UART发送到PC。 RTOS实现：使用FreeRTOS创建独立的任务采集数据，并通过消息队列发送到另一个任务进行处理或显示。 数据可视化：将采集到的数据通过上位机软件（如串口助手、Python脚本）进行展示。 6.2 智能家居灯光控制系统 硬件平台选择：使用开发板，配合继电器模块、按键、LED等。 软件实现： 按键控制：使用GPIO读取按键状态，控制LED或继电器开关。 定时开关：利用定时器功能实现定时开关灯。 （进阶）网络控制：如果开发板支持网络通信，可以考虑通过TCP/IP或Wi-Fi协议远程控制灯光。 系统集成：将各功能模块整合，形成一个完整的智能家居灯光控制原型。 6.3 基于嵌入式的数据记录仪 硬件设计：选择带有SD卡接口的开发板，连接传感器（如加速度计、GPS模块）。 软件设计： SD卡文件系统：学习使用FatFs等文件系统库，在SD卡上创建、读写文件。 传感器数据采集与存储：定时采集传感器数据，并以特定格式（如CSV）保存到SD卡。 数据导出与分析：介绍如何将SD卡中的数据导出到PC进行进一步分析。 附录： 常用嵌入式开发工具链安装与配置指南 嵌入式Linux基础简介（可选，根据读者兴趣） 常见嵌入式术语表 本书特色： 理论与实践并重： 每一章节的理论讲解都紧密结合实际应用，并配有详细的代码示例和操作指导。 循序渐进： 从基础概念到复杂项目，逐步引导读者掌握嵌入式开发技术。 实战导向： 聚焦于实际项目开发中遇到的问题和解决方案。 丰富的实例： 提供了多个典型项目的实战案例，帮助读者巩固所学知识。 面向初学者： 语言通俗易懂，即使是初学者也能快速入门。 《嵌入式系统开发实战指南》将是您开启嵌入式开发之旅的得力助手，助您在快速发展的嵌入式领域中脱颖而出。

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这本《单片机原理•接口及应用学习参考》的包装设计着实让人眼前一亮，简约而不失专业感。初次翻阅，我立刻被书中详尽的图文并茂的解析所吸引。特别是对8051系列单片机内部结构和指令集的讲解，简直是教科书级别的细致。那些复杂的时序图和寄存器配置，以往总让人望而却步，但作者似乎深谙初学者的困惑，用非常直观的方式将晦涩的理论变得易于理解。例如，在讲解中断系统的部分，不仅清晰地划分了优先级，还配上了几个经典的应用场景的伪代码说明，这对于我们自己搭建实验平台时避免“踩坑”大有裨益。我记得我之前买过几本号称是“入门”的书，结果翻开第一章就掉进了C语言指针的泥潭里，读起来非常痛苦。然而，这本书的编排逻辑显然是经过深思熟虑的，它循序渐进，从最基础的晶振电路搭建开始，逐步过渡到并行/串行通信协议的实现，每一个知识点都像是为实际操作打下了坚实的地基。对于希望从理论走向实践的读者来说，这本书的理论深度和实战指导的平衡把握得相当到位，绝对是案头必备的工具书。

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这本书的排版和印刷质量达到了一个相当高的水准。要知道，技术书籍的图表清晰度直接决定了阅读体验，尤其是涉及到复杂的波形图和电路原理图时，模糊的线条简直是灾难。幸运的是，这本《单片机原理•接口及应用学习参考》在这方面做得非常出色，所有的截图、时序图和PCB布局示意图都锐利清晰，即使用放大镜查看细节也毫无压力。纸张的质感也很好，长期翻阅不易卷边或留下难看的折痕。更值得称赞的是，作者在某些关键代码块的字体和颜色上做了区分处理，使得程序逻辑的分层和跳转关系一目了然，这对于在屏幕上阅读不便的场景（比如在实验室操作台前对照参考）提供了极大的便利。这种对细节的关注，体现了出版方对技术内容的尊重，也让读者在使用过程中感到非常舒适和高效，绝对是提升学习效率的一个隐形加分项。

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我尝试用这本书来教授一个为期两周的快速培训课程，针对的是已经掌握了基础C语言，但缺乏硬件交互经验的程序员。结果反馈出奇地好。这本书的优势在于它的“模块化”结构。我们可以根据培训需求，灵活地选择性地讲解某些章节，而不用担心上下文脱节的问题。例如，我们可以跳过复杂的底层汇编，直接聚焦于并行I/O端口的高级应用，或者集中精力讲解定时器在PWM波生成上的灵活运用。最受学员欢迎的是书中关于常见故障排除的附录部分，它列举了十几种“为什么我的LED点不亮”或者“为什么串口收不到数据”的常见错误，并提供了快速定位的思路。这使得学员在课后的自我排错能力得到了显著提升。这本书成功地架起了“软件思维”与“硬件实现”之间的桥梁，它的实用性、清晰度和内容覆盖的广度，使得它在同类书籍中脱颖而出，成为一个真正的“学习参考”而非仅仅是“理论阐述”。

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从一个长期在嵌入式领域摸爬滚打的工程师角度来看，这本书的难能可贵之处在于它对“应用”二字的深刻理解。很多教材停留在“能跑起来”的层面，但这本书明显更进一步，探讨了“如何跑得更好、更稳定”的问题。我特别欣赏其中关于电源管理和看门狗定时器设置的章节。在实际项目中，系统崩溃往往不是因为主程序逻辑错误，而是由于电源噪声或时序干扰，这本书很详尽地分析了这些“隐形杀手”可能出现的位置，并给出了硬件和软件双重防范的策略。此外，对于接口电路中的电磁兼容性（EMC）问题，虽然篇幅不多，但提出的建议非常专业和中肯，这对于产品化设计至关重要。总而言之，它不是一本只教你如何按部就班地做实验的书，而是一本教你如何思考系统健壮性和可靠性的参考手册。它迫使读者在编写每一行代码时，都去思考背后的物理层和电气特性，这种思维训练是无价的。

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说实话，我是在一个非常紧迫的项目节点上接触到这本学习参考书的，当时急需快速掌握某几个特定的外设接口技术，时间不允许我像大学课堂那样慢慢啃理论。这本书的结构简直就是为“救火队员”量身定做的。它的章节划分极其清晰，索引做得也特别到位，我能迅速定位到关于I2C和SPI总线接口编程的具体章节。令我惊喜的是，书中提供的不仅仅是标准化的协议描述，还有大量针对不同应用场景的实际应用案例和对应的C语言实现代码片段。这些代码的可读性非常高，注释得体，让我可以直接抽取关键逻辑进行修改和移植，极大地节省了我的调试时间。特别是它对ADC和DAC模块的讲解，不仅提到了理论上的线性度误差，还给出了软件滤波和校准的实用技巧，这在很多理论导向的教材中是看不到的。对于有一定基础，追求效率和工程实践经验的工程师而言，这本书的价值远超其定价，它更像是一个资深同事的“操作备忘录”。

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