单片机实验与实践教程-(二)(第2版)

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出版者:北京航空航天大学出版社
作者:夏继强、沈德全、邢春香/国别:中国大陆
出品人:
页数:273
译者:
出版时间:2006-5
价格:26.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787810777568
丛书系列:
图书标签:
  • 单片机
  • 实验
  • 实践
  • 教程
  • 嵌入式系统
  • 电子工程
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  • 第二版
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具体描述

单片机实验与实践教程(2高等院校通用教材单片机系列教程),ISBN:9787810777568,作者:夏继强、沈德全、邢春香

《嵌入式系统设计与实践——基于ARM Cortex-M系列微控制器》 (第二版 勘误与修订版) --- 丛书定位与目标读者 本教材定位于高等院校电子信息工程、自动化、计算机科学与技术等相关专业高年级本科生及研究生,同时也面向从事嵌入式系统开发、物联网(IoT)终端设计、工业控制领域的技术工程师。它旨在弥合理论知识与实际工程应用之间的鸿沟,提供一个全面、深入且高度实践导向的学习路径。 本书假设读者已具备一定的数字逻辑基础、C语言编程能力,并对微处理器/微控制器(MCU)的基本工作原理有所了解。它不依赖于任何特定的单片机实验指导书(如基于特定型号8051或PIC的实验手册),而是聚焦于现代主流的、具有高性能和丰富外设资源的32位嵌入式核心——ARM Cortex-M系列微控制器。 --- 第一部分:核心架构与开发环境的奠基 第一章:嵌入式系统概述与Cortex-M家族概览(约200字) 本章首先界定了嵌入式系统的概念、特点及其在现代工业和消费电子中的地位。随后,详细介绍了ARM Cortex-M系列微控制器的发展历程(M0/M0+/M3/M4/M7),强调了其在能效比、实时性以及生态系统方面的优势。重点解析了Cortex-M内核的关键特性,如Thumb-2指令集、嵌套向量中断控制器(NVIC)的设计思想及其高效的中断响应机制,为后续的底层开发打下坚实的基础。 第二章:硬件抽象与启动流程深度解析(约250字) 本章深入探讨了微控制器从“上电复位”到“进入主循环”的完整流程。内容包括:复位向量的读取、堆栈指针(SP)的初始化、系统时钟的配置(PLL/RCC)以及内存映射单元(MPU/MMU的简化介绍)。我们详细分析了启动代码(Startup Code)的作用,并指导读者如何利用汇编语言和C语言的结合来安全、可靠地完成初始化。此外,本章还对比了外部Flash(如QSPI/NOR)和内部SRAM的访问时序特点。 第三章:高效的GPIO与中断驱动编程模型(约280字) GPIO(通用输入输出)是嵌入式系统的基础。本章超越了简单的“点灯”程序,重点讲解了如何配置GPIO的推挽/开漏模式、上下拉电阻、高速/低速驱动能力以及复用功能的选择。更重要的是,本章全面阐述了如何构建一个健壮的中断驱动(Interrupt-Driven)软件架构。内容涵盖NVIC的优先级分组(Preemption vs. Sub-priority)设置、中断服务程序(ISR)的编写规范(例如避免使用复杂的库函数、快速退出机制),以及如何使用边缘触发与电平触发实现精确的事件响应,为实时系统的构建打下基础。 --- 第二部分:核心外设的精密控制 第四章:定时器/计数器的高级应用(约250字) 定时器是嵌入式系统中不可或缺的“心脏”。本章详细介绍了通用定时器、基础定时器和高级定时器的结构差异。我们着重讲解了PWM(脉冲宽度调制)的周期和占空比的精确计算与生成,并探讨了互补输出和刹车输入(Brake Input)在电机控制中的应用。在计数器部分,内容涉及输入捕获模式(用于测量脉冲宽度或频率)以及编码器接口模式的应用实例,强调了如何利用硬件预分频器和自动重装载寄存器实现高精度时间管理。 第五章:串行通信协议的深入实践(约280字) 本章系统性地介绍了UART/USART、SPI和I2C三大主流串行通信接口。 UART/USART: 重点在于波特率的精确设置、奇偶校验的实现,以及DMA(直接内存访问)在高速数据收发中的配置,以减轻CPU负担。 SPI: 讲解了主/从模式的选择、时钟极性(CPOL)和时钟相位(CPHA)的四种模式的辨析,并提供了驱动SD卡或高速ADC的实例。 I2C: 深入分析了总线仲裁机制、地址寻址(7位和10位)、时钟拉伸的原理,并指导读者如何编写一个稳定可靠的I2C主站驱动库。 第六章:模数转换(ADC)与数模转换(DAC)的精度控制(约220字) 本章聚焦于模拟信号的处理。ADC部分详细介绍了采样时序、通道扫描模式、多重触发源配置,以及如何利用过采样(Oversampling)技术来有效提高有效位数(ENOB)。我们还探讨了DMA与ADC的结合使用,实现连续数据流的采集。DAC部分则侧重于波形生成、电压参考源的选择对输出精度的影响,并结合音频输出或控制信号生成进行实践演示。 --- 第三部分:系统级软件与高级功能(约200字) 本部分从更宏观的角度审视嵌入式系统的设计。内容包括内存管理单元(MPU)在保护关键代码和数据区域方面的应用,低功耗模式(Sleep, Stop, Standby)的功耗分析与唤醒源的精确管理。此外,本章还将介绍看门狗(WDT)的配置策略,以及固件更新(OTA/Bootloader)的基本原理,确保所开发的系统具备工业级的稳定性和可维护性。 --- 附录:工具链与调试方法论(约100字) 本附录提供了基于主流嵌入式IDE(如Keil MDK, IAR EWARM或GNU GCC工具链)的项目搭建指南。重点强调了调试技巧,包括使用断点、内存监视、寄存器查看,以及如何有效利用SWD/JTAG接口进行故障诊断,提升开发效率。 --- 本书的突出特点 本书严格遵循“硬件驱动先行,软件架构优化”的原则。它不是简单地罗列寄存器地址,而是系统地讲解每一个硬件模块背后的设计哲学和应用场景。所有示例代码均采用清晰、模块化的C语言编写,鼓励读者直接操作底层寄存器,从而真正理解微控制器的工作机制,而非仅仅停留在对厂商提供的“黑盒”HAL库的表面调用上。读者通过学习本书,将能够独立完成高性能、高可靠性的32位嵌入式系统的设计与调试工作。

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目录信息

读后感

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用户评价

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在我看来,《单片机实验与实践教程-(二)(第2版)》这本书,简直是一部为我量身定做的“单片机百科全书”。它不仅涵盖了单片机最基础的知识,更深入地探讨了许多我之前从未接触过的进阶技术和应用。我非常欣赏书中在讲解数据结构和算法在嵌入式系统中的应用时所提供的详实内容。例如,在讲解如何实现一个简单的PID控制器时,书中不仅提供了详细的数学模型和算法推导,更给出了可以直接运行的C语言代码,并且通过一个实际的温度控制实验,让我直观地看到了PID控制器在稳定温度方面的强大效果。这让我明白,将高级的数学理论与实际的工程应用相结合,是多么重要的一件事。而且,这本书还涉及了一些关于嵌入式软件的测试和验证方法,比如单元测试、集成测试等等。这些内容对于我这种注重代码质量和可靠性的开发者来说,是至关重要的。它让我明白,一个优秀的嵌入式工程师,不仅要会写代码,更要会测试和验证自己的代码。此外,书中还提供了一些关于嵌入式系统设计模式的讨论,比如状态机、生产者-消费者模式等等。这些设计模式,能够帮助我们更好地组织和管理复杂的嵌入式软件,提高代码的可维护性和可扩展性。这本书让我觉得,学习单片机,不仅仅是掌握一门技术,更是在培养一种工程思维和解决问题的能力。

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我必须得说,这本书在内容的深度和广度上都超出了我的预期,尤其是在“实践”这个环节,它做得尤为出色。作为一个已经有一定单片机基础的学习者,我总是希望找到能够让我进一步提升,解决实际工程问题的书籍,而《单片机实验与实践教程-(二)(第2版)》恰恰满足了我的这一需求。书中关于一些高级应用模块的讲解,比如各种通信接口(UART、SPI、I2C)的原理、实现方式和在实际项目中的应用,都写得非常透彻。我特别对书中关于SPI通信的章节印象深刻,它不仅仅是简单地介绍SPI协议的四大信号线,更是详细讲解了主从设备的配置、数据传输的流程、以及一些常见的通信问题和解决方法。通过书中的实验,我成功地将一个外部的SPI接口的ADC芯片接入到了单片机中,实现了高精度的数据采集。这种将理论知识转化为实际可运行代码的能力,正是这本书最宝贵的价值所在。此外,书中还涉及了一些更复杂的概念,比如实时操作系统(RTOS)的引入和应用,这对于我来说是一个全新的领域。书中的RTOS章节,虽然篇幅不算特别长,但却抓住了核心要点,让我对任务调度、信号量、互斥量等概念有了初步的认识,并且提供了一个简单的RTOS应用实例,让我能够亲手体验到RTOS在多任务并发处理方面的优势。这种循序渐进,由浅入深的学习方式,让我在解决复杂问题时,能够有更系统、更有效的方法。这本书的实验部分,我认为是它最大的亮点,它提供的实验平台和案例,都非常贴近实际工程应用,让我不仅仅是在学习,更是在为未来的开发工作打下坚实的基础,这种投资绝对是物超所值的。

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在接触到《单片机实验与实践教程-(二)(第2版)》之前,我一直觉得单片机编程是一件非常枯燥的事情,无非就是对着数据手册,写一堆晦涩难懂的代码。但这本书的出现,彻底改变了我对单片机的看法。它不仅仅是一本技术书籍,更像是一位循循善诱的老师,用生动有趣的方式,将复杂的单片机世界展现在我面前。我之所以如此推崇这本书,是因为它在讲解每个知识点的时候,都紧密结合了大量的实际应用案例和动手实验。例如,在讲解ADC(模数转换器)的时候,书中并没有仅仅停留在理论公式上,而是提供了一个完整的实验,让我能够将一个电位器接入单片机,通过ADC读取电位器的模拟电压值,然后将其转换为数字量,并显示在LCD屏幕上。当我看到屏幕上的数字随着我转动电位器的旋钮而实时变化时,那种成就感是无法用语言形容的。而且,这本书非常注重代码的规范性和可读性,它提供的示例代码,不仅功能强大,而且结构清晰,注释详细,这对于我这种习惯于编写优雅代码的学习者来说,简直是莫大的福音。它还讲解了调试技巧,如何利用断点、单步执行等方法来找出代码中的错误,这对于我这种容易犯低级错误的新手来说,是极其宝贵的财富。更重要的是,这本书的排版和印刷质量都非常出色,图文并茂,阅读起来非常舒适,即使长时间阅读也不会感到疲劳。它让我觉得,学习单片机,也可以是一件充满乐趣和成就感的事情。

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不得不说,《单片机实验与实践教程-(二)(第2版)》这本书,真的是我近期阅读过的,最能激发我学习热情的一本书。它不是那种枯燥乏味的理论堆砌,而是将抽象的单片机知识,通过生动形象的实验和案例,变得触手可及。我尤其喜欢它在讲解中断机制时所采用的方法。中断,这个概念对于初学者来说,往往是比较难以理解的,比如什么时候会触发中断,中断服务函数怎么写,中断优先级怎么设置等等。但是,这本书通过一个非常形象的例子,将这些复杂的概念解释得一清二楚。它让你想象一下,你在认真地做一件事情(主程序),突然有人敲门(外部中断),你放下手中的事情去开门(中断服务函数),处理完后,再回到你之前做的事情(恢复主程序)。然后,它还提供了相关的实验,让你能够亲手设置不同优先级的外部中断,去观察程序的执行顺序。这种“情景代入式”的学习方式,让我瞬间就明白了中断的精髓。而且,这本书还非常注重代码的效率和优化,它会教你如何使用更精炼的指令,如何利用硬件特性来加速程序的运行,如何减少不必要的资源消耗。这些都是在实际工程开发中非常重要的技能,而这本书则将这些宝贵的经验毫无保留地传授给了我们。它不仅仅是一本书,更像是一位经验丰富、耐心细致的导师,引导我一步一步地深入探索单片机的奇妙世界。

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这本书的出现,简直是在我学习单片机这条荆棘之路上投下的一缕曙光。我是一个对电子技术充满热情,但又相对基础的学习者,之前尝试过一些零散的资料和教学视频,总感觉缺乏系统性和深度。直到我翻开这本《单片机实验与实践教程-(二)(第2版)》,我才真切地感受到了一种“醍醐灌顶”般的顿悟。这本书不仅仅是理论的堆砌,更是一种思维方式的引导。它从最基础的硬件构成讲起,比如各种常用元器件的选型、工作原理、以及它们在实际电路中的作用,这些内容都讲解得极其细致,哪怕是对于我这种初学者来说,也能通过清晰的图示和深入浅出的文字,快速建立起对硬件的认知。更让我惊喜的是,它并没有停留在理论层面,而是紧密结合了大量精心设计的实验。每一个实验都围绕着一个核心知识点展开,从原理讲解,到硬件连接,再到软件编程,环环相扣,让学习过程变得异常生动和有趣。我记得第一个实验是关于LED的闪烁控制,这听起来很简单,但书中对延时函数的实现、中断的使用、甚至是GPIO的配置都进行了非常详细的解释,让我明白了一个简单的LED闪烁背后蕴含的丰富知识。这种从“知其然”到“知其所以然”的学习过程,极大地提升了我对单片机开发的理解和信心。这本书的语言风格也十分亲切,没有那些晦涩难懂的专业术语,即使遇到一些稍显复杂的概念,作者也会通过类比或者生活中的实例来解释,让我感觉就像在和一位经验丰富的老师面对面交流一样。我强烈推荐给所有想要深入学习单片机技术的朋友们,它绝对是您通往高手之路的明智之选,能够让您在实践中真正掌握这门技术,而不是仅仅停留在理论的海洋里。

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坦白讲,我拿到这本书的时候,并没有抱太大的期望,因为市面上关于单片机的书籍实在太多了,很多都大同小异,要么理论枯燥,要么实验简单。但是,《单片机实验与实践教程-(二)(第2版)》这本书彻底颠覆了我的看法。我最欣赏的是它在内容编排上的逻辑性,作者仿佛真的站在读者的角度,一步一步引导我们探索单片机的世界。从最基础的指令集、寄存器操作,到如何利用中断高效处理外部事件,再到如何通过定时器精确控制时间,每一个知识点都讲解得丝丝入扣,并且紧密联系着后续的实验。我之前在学习定时器的时候,总是觉得抽象,不知道什么时候可以用,怎么用。但这本书通过几个非常实用的实验,比如LED的PWM调光、方波发生器等,让我直观地理解了定时器的强大功能和灵活运用。特别是PWM调光那个实验,通过调整占空比,我能够让LED的光线从暗到亮,再从亮到暗,这种可视化的效果,让学习变得无比有趣,也让我深刻理解了占空比的概念。而且,这本书不仅教你如何实现功能,更教你如何优化代码,比如在性能和功耗之间的权衡,这对于我这种追求极致的开发者来说,是至关重要的。它还鼓励读者进行思考和创新,在每个实验的最后,都会有一些拓展性的问题,引导你去尝试修改参数,或者实现类似的功能。这种“授之以渔”的教学方式,让我受益匪浅,让我不仅仅是照搬书本,而是能够举一反三,独立解决问题。这本书真的是一本集知识性、实用性和启发性于一体的优秀教材。

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不得不说,《单片机实验与实践教程-(二)(第2版)》这本书,真的给我带来了很多惊喜。作为一个在单片机领域摸爬滚打了一段时间的学习者,我一直都在寻找能够让我突破瓶颈,看到更广阔天空的书籍,而这本书,恰恰做到了这一点。我最欣赏它的是,它并没有拘泥于某一个特定的单片机型号,而是从更通用的角度,讲解了单片机设计中的核心思想和关键技术。它深入地探讨了如何从需求分析到系统设计,再到具体实现,整个流程都梳理得非常清晰。我特别喜欢书中关于嵌入式系统架构的讲解,它让我明白了如何将不同的功能模块进行合理地划分和组织,如何处理不同模块之间的协同工作。书中还提到了很多关于低功耗设计和抗干扰技术的讨论,这些都是在实际产品开发中非常重要的考虑因素,而这本书则将其系统地介绍给了我们。我印象深刻的是,书中有一个实验,是关于如何设计一个低功耗的传感器节点,通过定时唤醒和数据传输,最大限度地延长电池的使用寿命。这个实验让我对嵌入式系统的功耗优化有了全新的认识。此外,这本书还提供了很多关于代码调试和优化的实用技巧,比如如何利用逻辑分析仪来分析通信协议,如何使用性能分析工具来找出代码中的瓶颈。这些宝贵的经验,都是在实践中摸索出来的,而这本书将其毫无保留地传授给我们,让我少走了很多弯路。

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我必须得给《单片机实验与实践教程-(二)(第2版)》这本书点一个大大的赞。我之前也接触过一些单片机相关的书籍,但很多都流于表面,或者实验过于简单,无法真正满足我对深入学习的需求。这本书,它真正做到了“实践”二字,而且是“深入实践”。我最看重的是书中对各种外设接口的讲解,比如GPIO、UART、SPI、I2C等等,这些都是单片机最常用的通信方式,而书中对它们的讲解,不仅仅是停留在协议层面,更是结合了大量的实际操作,让我能够清晰地理解它们的工作原理和应用场景。我尤其喜欢关于UART通信的那一部分,书中提供了一个实验,让我能够通过电脑的串口助手与单片机进行双向通信,发送指令,接收数据,这种即时交互的感觉,让我对单片机有了更直观的认识。而且,书中还提供了很多关于如何优化代码,提高效率的方法,比如位操作、查表法等,这些都是在实际工程开发中非常实用的技巧,而这本书则将其清晰地呈现出来,让我受益匪浅。此外,这本书的实验设计也非常有创意,不仅仅是简单的LED闪烁,而是涵盖了各种有趣的案例,比如电子时钟、温度传感器数据采集、甚至是一些简单的上位机交互。这些实验让我看到了单片机的无限可能,也激发了我自己动手创造的欲望。这本书不仅仅是技术指导,更是一种学习方法的启迪,它让我明白了,学习单片机,就是要动手去实践,去创造,去解决问题。

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我对《单片机实验与实践教程-(二)(第2版)》这本书的评价,可以说是非常高。它不仅仅是一本理论教科书,更是一本实实在在的“工具箱”,里面装满了解决实际问题的钥匙。我之前在学习一些嵌入式系统的时候,经常会遇到各种各样的硬件调试问题,比如信号不稳定、通信出错等等,而这本书对这些问题的分析和解决方法,提供了非常宝贵的思路。它详细地讲解了如何利用示波器来观察信号的波形,如何判断信号的质量,如何查找信号源的干扰等等。我记得有一次,我的一个SPI通信模块总是出现丢包的情况,我百思不得其解。后来,我翻看了这本书关于SPI调试的章节,书中提到了一些关于时钟信号的抖动、数据线的串扰等可能原因,并且提供了一些相应的解决办法,比如改进布线、增加滤波电容等等。当我按照书中的建议进行操作后,SPI通信的问题果然得到了解决。这种“疑难杂症”的解决能力,是这本书最让我欣赏的地方。此外,书中还提供了一些关于嵌入式系统安全性的讨论,比如如何防止代码被非法读取,如何保护敏感数据的安全等等。这些内容对于我来说,是之前从未接触过的,但是却非常重要。它让我明白,在进行嵌入式系统开发的时候,安全性也是一个不容忽视的方面。这本书让我从一个单纯的代码编写者,逐渐成长为一个能够独立解决问题、注重细节的工程师。

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我必须诚实地说,《单片机实验与实践教程-(二)(第2版)》这本书,在一定程度上改变了我对电子学习的固有认知。我一直觉得,电子技术,尤其是单片机,离我们普通人比较遥远,似乎需要很高的门槛才能入门。但是,这本书用一种非常亲民、非常友好的方式,向我展示了单片机的魅力。我特别喜欢它在讲解每个概念时的细致程度,就像老师在手把手教你一样。比如,在讲解如何配置GPIO引脚的时候,它会详细解释每个寄存器的作用,每个位的含义,以及如何通过组合这些位来实现不同的功能,比如输入、输出、上拉、下拉等等。然后,它会立刻提供一个非常简单的实验,让你亲手去配置,去观察LED的亮灭,去验证你的理解。这种“学以致用,学用结合”的学习模式,让我觉得学习过程充满了乐趣和成就感。而且,这本书还强调了“项目驱动”的学习方式,它会提供一些非常吸引人的项目案例,比如制作一个智能小车、一个数据记录仪等等,然后引导你去完成这些项目,在这个过程中,你自然而然地就会学到各种单片机的知识和技术。我记得我完成第一个智能小车项目的时候,当它能够按照我的指令进行前进、后退、转弯的时候,那种激动的心情是无法言喻的。这本书不仅仅是技术书籍,更是一种兴趣的培养,一种创造力的激发。它让我觉得,原来电子世界,也可以如此有趣和充满可能性。

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