PIC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:北航大学

作者:李荣正

出品人:

页数:364

译者:

出版时间:2006-10

价格:29.50元

装帧:

isbn号码:9787810779272

丛书系列:

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• PIC单片机
• 单片机原理
• 嵌入式系统
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• 汇编语言
• 电子技术
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现代电子系统设计与实践：基于ARM Cortex-M微控制器的高级应用 书籍信息： 现代电子系统设计与实践：基于ARM Cortex-M微控制器的高级应用 内容提要： 本书旨在为具备一定电子工程基础的读者，提供一套全面、深入且面向实践的现代嵌入式系统设计方法论，重点聚焦于当前工业界和前沿研究中应用最为广泛的 ARM Cortex-M系列微控制器。本书摒弃了对基础指令集或低级寄存器操作的冗长描述，而是将重点放在如何利用Cortex-M强大的硬件特性、成熟的生态系统和先进的软件架构，快速、高效地构建复杂的、高性能的嵌入式应用。 全书内容结构经过精心组织，从系统级设计思维的建立，到实时操作系统的深入应用，再到通信协议栈的底层实现与优化，力求为读者构建起一座连接理论知识与实际工程需求的坚实桥梁。 --- 第一部分：Cortex-M系统架构与高级启动策略 (约 300 字) 本部分首先对ARM Cortex-M内核（涵盖M0+、M3、M4、M7等主流内核）的体系结构进行概览，但重点不在于重复手册中的标准描述，而是着重分析不同内核在流水线深度、浮点单元（FPU）配置和存储器保护单元（MPU）特性上的差异，以及这些差异如何直接影响系统选型和性能调优。 随后，深入探讨现代嵌入式系统启动流程的复杂性。内容包括：安全启动（Secure Boot）机制的原理与实现路径，如何配置引导加载程序（Bootloader）以支持固件空中升级（OTA）和A/B分区管理；以及对内存映射、启动顺序（Reset Sequence）的精确控制，确保系统在复杂外部存储器（如SDRAM、QSPI Flash）初始化完成前的稳定性。此外，还将介绍如何利用特定芯片的启动配置字（Fuse/Option Bytes）进行硬件级别的锁定与安全加固。 第二部分：高效能软件开发与底层驱动框架 (约 450 字) 本部分致力于提升代码执行效率和可维护性。我们不再停留于简单的“点亮LED”示例，而是专注于构建健壮、模块化的驱动框架。 2.1 设备抽象层（HAL/LL）的构建与取舍： 详细剖析不同抽象层级（HAL、LL）的优缺点，并指导读者设计一套面向特定应用领域（如电机控制、高精度数据采集）的半定制化抽象层。重点讲解如何利用Cortex-M特有的位操作（Bit-Banding）和原子操作（Atomic Operations）来优化关键路径的代码。 2.2 中断系统的高级管理： 深入讲解NVIC（嵌套向量中断控制器）的优先级分组、抢占与子优先级配置的陷阱与最佳实践。通过实例演示如何有效处理高密度、低延迟的中断流，并介绍Tickless Idle模式在功耗敏感型应用中的实现，以实现微秒级的功耗管理。 2.3 性能分析与硬件调试： 介绍如何使用内核内置的DWT（数据观察点和跟踪单元）和PMU（性能监视单元）进行精确的周期计数、事件追踪和代码热点分析。这部分内容将指导读者从“感觉慢”到“数据证明慢”的工程实践转变，实现真正的性能优化。 第三部分：实时操作系统（RTOS）的深度集成与优化 (约 400 字) 实时操作系统是构建现代复杂系统的基石。本部分不再是介绍某个RTOS的API手册，而是聚焦于RTOS与Cortex-M硬件的深度耦合。 3.1 任务调度与资源同步的艺术： 深入分析抢占式调度器（如FreeRTOS, Zephyr）中的上下文切换开销，并对比时间片轮转、优先级继承（Priority Inheritance）与优先级天花板（Priority Ceiling）等同步机制在解决优先级反转问题上的实际效果。 3.2 内存管理与碎片化控制： 探讨在资源受限的Cortex-M环境中，不同内存分配器（如Heap/Stack划分、动态内存池）对系统稳定性的影响。重点分析内存碎片化的产生机理，并给出基于Cortex-M MPU隔离的、健壮的内存池管理方案，以防止任务间的非法内存访问。 3.3 软件架构设计模式： 介绍如何结合RTOS，应用State Machine（状态机）和Actor Model（参与者模型）来构建高内聚、低耦合的系统模块，确保系统在面对大量并发输入时依然保持可预测的响应时间。 第四部分：高性能片上外设与高速通信协议栈 (约 350 字) 本部分转向高速数据处理和工业级通信的应用。 4.1 DMA（直接内存访问）的高效利用： 讲解如何摆脱CPU干预，设计复杂的多通道、循环缓冲模式的DMA传输。重点分析Scatter/Gather List的配置，以实现不连续内存块的连续数据流捕获（如音频采集或图像处理的预处理）。 4.2 现代工业通信协议的栈实现： 详细解析Ethernet MAC/TCP/IP协议栈在Cortex-M4/M7平台上的移植与优化，特别是针对低延迟要求的工业以太网（如EtherCAT或TSN）的同步机制。对于无线应用，则侧重于低功耗蓝牙（BLE）协议栈的资源占用分析与自定义服务层的设计。 4.3 嵌入式安全与数据完整性： 介绍如何在嵌入式应用中集成硬件加密加速器（Crypto Engine），并利用真随机数生成器（TRNG）的输出。内容覆盖安全通信的TLS/DTLS握手过程的资源消耗分析，以及固件签名验证的流程。 --- 本书特色： 本书强调“以系统为中心”的设计思想，所有理论阐述均辅以基于主流Cortex-M开发板的实际代码片段和性能对比数据。读者通过本书，将掌握的不是针对特定芯片的寄存器操作，而是跨平台、面向未来升级的现代嵌入式系统设计范式。本书适合于有一定C语言基础，希望从传统的8位/16位平台向高性能32位嵌入式领域转型的工程师和高级电子专业学生。

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这本书的深度和广度都令我印象深刻。它不仅仅停留在基础原理的介绍，更重要的是，它深入剖析了PIC单片机在实际应用中的各种技巧和注意事项。我尤其赞赏书中关于实时操作系统（RTOS）在PIC单片机上的应用章节，这为我打开了新的视野，让我了解到如何构建更复杂、更具扩展性的嵌入式系统。作者在讲解RTOS时，并没有回避其复杂性，而是通过逐步分解任务、信号量、消息队列等核心概念，并结合具体的代码实现，让我逐渐克服了对RTOS的畏惧心理。另外，书中对功耗管理和低功耗设计的探讨也极具价值，这对于开发电池供电的便携式设备至关重要。我尝试了书中提到的几种低功耗模式，并将其应用到我的一个小型项目中，显著延长了设备的电池寿命。这本书不仅教会我“怎么做”，更引导我思考“为什么这么做”，这种理论与实践相结合的深度学习方式，让我受益匪浅。

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作为一名对嵌入式开发充满好奇但又缺乏系统知识的电子爱好者，我一直苦于找不到一本能真正“带我入门”的书籍。直到我翻开《PIC单片机原理及应用》，我才找到了方向。这本书的写作风格非常接地气，没有过多冗余的理论堆砌，而是直击核心，用最直观的方式解释复杂的概念。我特别喜欢书中对硬件接口的讲解，比如如何正确连接外部元器件，如何理解数据手册中的关键信息，以及如何根据不同应用场景选择合适的PIC系列单片机。书中关于I/O口控制、外部中断触发和处理的章节，通过生动的图示和简洁的代码示例，让我对这些基础却至关重要的知识点有了深刻的理解。在尝试书中的一个使用按键控制LED闪烁的例子时，我遇到了一个小小的接线错误，通过对照书中详细的电路图和代码逻辑，我很快就找到了问题所在并解决了，这种成就感是难以言喻的。这本书就像一个经验丰富的导师，耐心地引导我一步步走进单片机的世界。

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这本《PIC单片机原理及应用》绝对是我近期阅读中最具启发性的一本书籍之一。作者在深入浅出地讲解PIC单片机核心原理方面做得非常出色，从最基础的二进制、寄存器概念，到复杂的定时器、中断系统，再到ADC、PWM等高级功能，逻辑清晰，条理分明。我尤其欣赏书中大量的实例代码，这些代码不仅可以直接运行，而且注释详尽，帮助我快速理解每一行指令的含义及其在实际项目中的作用。比如，在学习PWM控制舵机的那一章，我尝试着根据书中的代码修改参数，立刻就看到了舵机在不同角度的精确转动，这种即时反馈极大地增强了我的学习兴趣和信心。更难得的是，书中还涉及了一些常见的应用场景，如温度监测、LED驱动、简单的通信协议等，这些都为我日后开发自己的嵌入式项目打下了坚实的基础。即使是初学者，也能通过这本书逐步建立起对单片机开发的系统认知，逐步掌握从硬件选型到软件编程的整个流程。

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不得不说，《PIC单片机原理及应用》这本书在对PIC单片机的架构和指令集进行讲解时，逻辑严谨，丝丝入扣。我特别佩服作者对于如何优化代码和提升运行效率的深入探讨。书中关于汇编语言和C语言混合编程的章节，以及如何进行代码调试和性能分析的方法，对我来说是极大的启发。我尝试按照书中的指导，对一段C语言代码进行性能分析，并结合汇编指令进行优化，结果发现程序的运行速度有了显著提升。书中还对一些PIC系列单片机的特殊指令和寄存器的使用进行了详细的说明，这对于深入理解单片机的内部工作原理非常有帮助。我尤其对书中关于中断向量表和异常处理机制的讲解印象深刻，这让我能够更深入地理解单片机在处理突发事件时的响应过程。这本书的专业性和实用性都非常高，适合有志于在嵌入式领域深耕的开发者。

评分☆☆☆☆☆

对于已经有一定单片机基础的我来说，《PIC单片机原理及应用》提供了一个非常全面且实用的参考。我特别关注了书中关于通信接口（如UART, SPI, I2C）的详细讲解，以及如何利用这些接口实现与其他设备的互联互通。书中对于不同通信协议的握手方式、数据帧结构以及错误校验机制都进行了清晰的阐述，并配以丰富的例程。我尝试了使用SPI接口驱动一个LCD显示屏，书中的指导让我少走了很多弯路。此外，书中关于ADC和DAC应用的章节，提供了许多关于采样率、分辨率、量化误差等方面的实用建议，这对于需要进行精确数据采集和控制的应用非常有帮助。我尤其喜欢书中对一些常见应用场景的分析，比如如何用PIC单片机实现一个简单的数字示波器或者数据记录仪。这本书不仅是一本教程，更像是一本工具书，提供了解决实际工程问题的思路和方法。

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好看，浅显易懂。

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