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

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出版者:机械工业出版社

作者:匡忠辉

出品人:

页数:169

译者:

出版时间:2007-1

价格:17.00元

装帧:

isbn号码:9787111202189

丛书系列:

图书标签:

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

《高级嵌入式系统设计与实践》图书简介 引言： 在当今高度互联与智能化的时代背景下，嵌入式系统已成为驱动电子产品创新与产业升级的核心技术力量。从消费电子到工业控制，从航空航天到物联网前沿，对具备深厚理论基础和丰富工程实践经验的专业人才的需求日益迫切。《高级嵌入式系统设计与实践》正是为满足这一需求而精心编撰的权威参考书。本书旨在跨越基础概念的藩篱，深入探索当代嵌入式系统架构的复杂性、前沿设计方法论以及面向高可靠性、高性能应用的工程实践。 本书定位与目标读者： 本书面向具有一定微控制器或微处理器基础知识（例如，已熟悉基本指令集、存储器映射、中断机制等）的电子工程、计算机科学、自动化等相关专业的高年级本科生、研究生，以及在嵌入式系统领域寻求进阶、希望掌握现代设计范式的工程师与技术人员。 本书并非重复介绍入门级的单片机基础知识，而是将视角提升至系统层面，聚焦于如何构建、优化和部署复杂的、多核异构的嵌入式解决方案。 核心内容模块深度解析： 本书内容结构严谨，涵盖了从硬件底层抽象到上层应用软件架构的完整技术栈，重点突出了现代嵌入式系统设计的关键挑战与解决方案。 第一部分：现代嵌入式处理器架构深度剖析 (Beyond the Basics) 本部分着力于解析当前主流高性能嵌入式处理器（如Cortex-A系列、专用DSP核、FPGA嵌入式系统）的设计哲学与内部工作机制，这些内容是实现复杂功能的前提。 1. 多核异构系统（Heterogeneous Computing）： 深入探讨多核处理器（如ARM big.LITTLE架构）的任务调度、缓存一致性（Cache Coherence）协议（如MESI或MOESI协议的实际应用）、以及跨核通信机制（如共享内存、消息队列、Lock-Free算法）。详细分析如何有效地利用不同类型核心的优势进行负载均衡。 2. 内存管理与虚拟化技术： 区别于传统MCU的直接地址映射，本书详述了MMU（内存管理单元）的工作原理，包括页表结构、TLB（转换后备缓冲器）管理、内存保护机制（MPU/MMU的配置与应用），以及在嵌入式Linux环境中实现用户空间与内核空间隔离的技术。 3. 高级中断与实时性保证： 探讨现代SoC中的复杂中断控制器（如GIC/VIC）的编程模型，重点分析延迟敏感型应用（如工业控制、高性能音频/视频处理）如何通过硬件加速器、DMA传输和精细化的中断优先级继承协议来确保系统的确定性与实时响应能力。 第二部分：高效能嵌入式软件开发范式 (System-Level Software Engineering) 本部分关注如何构建健壮、可维护、高效率的软件层，特别是针对资源受限或对可靠性要求极高的环境。 1. 嵌入式实时操作系统（RTOS）的深入机制： 不仅限于任务调度，本书深入剖析RTOS内核的内部实现，包括上下文切换的开销分析、信号量与互斥锁的内部实现逻辑、高性能定时器管理（如基于Tickless的低功耗模式）以及系统级别的死锁预防与检测策略。 2. 设备驱动程序与硬件抽象层（HAL）的高级设计： 阐述构建模块化、可移植性强的设备驱动程序的最佳实践。重点讲解如何利用现代OS提供的接口（如内核API）来安全地管理硬件资源，以及如何使用设备树（Device Tree）来动态描述和初始化硬件配置，实现硬件无关性。 3. 低功耗与能效管理（Power Management）： 针对电池供电系统，详细介绍各种功耗优化策略，包括动态电压和频率调节（DVFS）、时钟门控、电源域的控制，以及操作系统层面对睡眠模式（Stop Mode, Deep Sleep）的精确管理和唤醒机制的快速恢复。 第三部分：系统集成与可靠性工程 (Integration and Validation) 现代嵌入式系统的复杂性要求更强的集成能力和更严格的测试验证流程。 1. 硬件/软件协同设计与接口协议： 深入研究高速片间通信协议（如PCIe、Gigabit Ethernet MAC）在嵌入式环境下的驱动和应用。探讨如何使用FPGA或可编程逻辑来卸载CPU任务，实现定制化的硬件加速接口（AXI/AHB总线互联）。 2. 嵌入式系统调试与追溯技术： 介绍先进的调试工具链（如JTAG/SWD高级调试、ETM/ITM跟踪），重点讲解如何利用硬件断点、非侵入式数据采集技术（如Log_streaming）来诊断复杂的并发问题和内存访问错误，而不是仅仅依赖于简单的断点调试。 3. 安全启动与固件更新（OTA）： 探讨嵌入式系统在物联网时代面临的安全挑战。内容包括硬件信任根（Root of Trust）的建立、安全启动流程（Secure Boot）的验证机制，以及实现差分（Delta）和原子性（Atomic）的空中固件更新（FOTA）机制，确保系统在更新过程中保持可用性。 本书的特色与优势： 实践驱动的深度分析： 本书的每个理论章节都紧密结合实际的工程案例和性能指标分析，避免了纯理论的空泛，注重“为什么这样设计”和“如何优化性能”。 前沿技术的全面覆盖： 内容聚焦于当前产业界普遍采用的高端处理器架构和软件框架，如嵌入式Linux内核模块开发、高性能DSP编程模型、以及面向AIoT的边缘计算优化。 跨越“简单MCU”的知识鸿沟： 本书清晰地将读者带出对传统8位/16位单片机编程的依赖，使读者能够熟练驾驭复杂的SoC平台，成为真正的系统级架构师。 结语： 《高级嵌入式系统设计与实践》不仅是一本技术手册，更是一份面向未来嵌入式系统开发挑战的路线图。掌握本书所传授的知识与方法，将使读者能够自信地应对下一代智能设备对高性能、高可靠性和高安全性的严苛要求。

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我是一名刚刚接触嵌入式开发的初学者，对于单片机这个概念，之前只是有所耳闻，但具体怎么用，怎么去实现功能，一直是一头雾水。翻开这本《单片机原理及应用》，我感觉它就像一位经验丰富的老教授，耐心地引导我一步步走进单片机的世界。书中对每一个基础概念的解释都非常到位，不会因为是初学者就敷衍了事，而是详细地剖析原理，例如，在讲到定时器时，它不仅仅是告诉了我定时器的存在，还会详细解释不同模式下的工作原理，以及如何通过配置寄存器来实现精确的延时和周期性事件。我还特别喜欢书中关于中断系统的讲解，它用很形象的比喻让我理解了中断的优先级和嵌套，这对于我编写复杂的实时程序至关重要。我非常希望这本书后续能有更多关于实际项目开发的经验分享，比如如何从零开始搭建一个完整的嵌入式系统，如何进行代码的调试和优化，以及如何选择合适的单片机型号来应对不同的应用需求。

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刚拿到这本书，我心里其实是挺期待的，毕竟单片机这个东西，在学习嵌入式开发的过程中，绕是绕不过去的坎。这本书的装帧设计还算朴实，封面也比较简洁，但第一眼看过去，就有一种“硬核”的感觉，不像那种随便翻翻就能理解的书。我本身是对硬件层面比较感兴趣，所以一开始就奔着它能讲清楚单片机内部工作原理去的。读了前面几章，感觉这本书的讲解风格属于那种循序渐进、层层深入的类型，一点点把概念铺展开来，从最基础的数电数模知识讲起，然后引申到单片机架构，再到指令系统。我尤其喜欢它在讲解指令的时候，会结合一些实际的例子，让我能更直观地理解指令的功能和执行过程。虽然有些地方我还需要反复琢磨，但整体而言，它为我构建了一个相对完整的单片机底层知识框架，让我不再觉得它是一个黑盒子，而是能够理解其内部的逻辑和运作方式。我希望后续的部分能够更加深入地探讨一些高级特性，比如中断系统的优化、定时器的精细控制，以及如何利用DMA来提升数据传输效率，这些都是我非常想从这本书中获得的宝贵信息。

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说实话，拿到这本《单片机原理及应用》之前，我对单片机的认知还停留在“会点亮LED”、“会用数码管显示”的阶段，总觉得它就是个万能的“小电脑”，但具体怎么“万能”，却一知半解。这本书的出现，让我感觉像是打开了一个新世界的大门。它不仅仅是罗列一堆枯燥的理论，而是通过大量生动形象的例子，把抽象的概念变得具体可感。例如，在讲解I/O端口的读写时，书中用了好几个不同的应用场景，从简单的开关输入到复杂的传感器数据采集，让我看到了I/O端口的强大生命力。更让我惊喜的是，书中还涉及了一些常用的通信协议，比如UART和SPI，并且给出了详细的原理分析和实际应用案例。这对于我这种想要深入了解单片机在物联网领域应用的开发者来说，简直是雪中送炭。我迫切希望后面能有更多关于无线通信模块（如蓝牙、Wi-Fi）与单片机集成的实例，以及如何利用单片机实现更复杂的控制算法，例如PID控制在电机驱动上的应用，这些内容如果能够覆盖到，那这本书的价值将大大提升。

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这本书的书名听起来很经典，但我拿到手之后，发现它在某些方面确实有我意想不到的惊喜。我一直对单片机的功耗管理比较头疼，很多时候做出来的产品，在低功耗方面总是不尽如人意。读了这本书关于功耗优化的章节，我才恍然大悟，原来有很多小技巧可以帮助我更好地管理单片机的功耗。书中详细讲解了各种低功耗模式，以及如何通过软件和硬件结合的方式来降低功耗，比如如何合理地关闭外设、如何设置时钟频率、以及如何使用定时器来唤醒单片机。这些内容对于我正在进行的一些电池供电项目的开发来说，实在是太有帮助了。我希望书中能够更深入地探讨一些高级的功耗优化策略，比如如何设计低功耗的传感器接口电路，以及如何利用RTOS来更有效地调度任务，从而进一步降低整体功耗。另外，如果能加入一些实际的功耗测试方法和工具的介绍，那就更完美了。

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作为一个在嵌入式领域摸爬滚打多年的老兵，我拿到这本《单片机原理及应用》时，并没有抱太高的期望，毕竟市面上关于单片机的书籍实在太多了，很多都大同小异。然而，这本书在一些细节上的处理，却让我眼前一亮。我特别欣赏它在讲解ADC和DAC部分时，不仅仅是停留在理论层面，而是深入地分析了不同类型的ADC/DAC的优缺点，以及在实际应用中需要注意的问题，比如采样率、分辨率、精度等。书中还给出了如何通过软件算法来提高ADC的精度，以及如何生成不同波形的DAC输出，这些对于从事信号处理和模拟控制的开发者来说，都非常有价值。我希望这本书能够进一步拓展，增加一些关于FPGA与单片机协同工作的相关内容，或者探讨一些更高级的嵌入式系统设计方法，比如如何利用RTOS来构建更健壮、可扩展的嵌入式应用程序，以及如何进行嵌入式系统的安全设计和防护。

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