零起点学单片机与CPLD/FPGA pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:7-81124

作者:杨恒

出品人:

页数:336

译者:

出版时间:2007-4

价格:32.00元

装帧:

isbn号码:9787811240061

丛书系列:

图书标签:

• 单片机
• CPLD
• FPGA
• 嵌入式系统
• 数字电路
• 电子工程
• 零基础
• 入门
• 开发
• 实践

《零起点学单片机与CPLD/FPGA》 一、本书内容概述 本书旨在为初学者提供一个全面、系统的学习平台，深入浅出地讲解单片机和CPLD/FPGA这两大嵌入式硬件开发领域的核心知识与实践应用。从零开始，为读者打下坚实的基础，逐步引导大家掌握从硬件选型、电路设计、软件编程到系统调试的全过程。 二、核心技术讲解 1. 单片机技术 基础概念与体系结构： 详细介绍微控制器（MCU）的基本工作原理，包括CPU、存储器（RAM、ROM、EEPROM）、I/O端口、定时器/计数器、中断系统、串行通信接口（UART、SPI、I2C）等关键组成部分。 主流单片机家族解析： 深入剖析STC、AVR、PIC、ARM Cortex-M系列等主流单片机的特点、指令集、开发环境和应用领域，帮助读者理解不同平台的优势与选择。 C语言编程基础与嵌入式应用： 系统讲解C语言在嵌入式开发中的应用，包括数据类型、运算符、控制结构、函数、指针、结构体、共用体、位操作等。重点讲解如何利用C语言驱动单片机的各种外设，实现具体功能。 开发工具与环境搭建： 指导读者安装和配置Keil C、IAR Embedded Workbench、SDCC等主流单片机集成开发环境（IDE），以及相关的仿真器、调试器和烧写工具。 常用外设驱动与实例： GPIO（通用输入输出）: 控制LED、按键、蜂鸣器等基础输出和输入。 定时器/计数器: 实现延时、脉冲生成、频率测量等。 中断系统: 响应外部事件，提高系统效率。 ADC/DAC（模数/数模转换）: 处理模拟信号，如温度传感器、光敏传感器等。 UART（通用异步收发传输器）: 实现与PC或其他设备的串口通信。 SPI/I2C（串行外设接口/集成电路总线）: 连接各种外部传感器、存储器、显示屏等。 PWM（脉冲宽度调制）: 控制电机转速、LED亮度等。 嵌入式系统设计与调试： 讲解嵌入式系统的一般设计流程，包括需求分析、硬件选型、软件架构、代码编写、单元测试、集成测试以及硬件级调试方法。 2. CPLD/FPGA技术 数字逻辑基础回顾： 简要回顾逻辑门、组合逻辑、时序逻辑、状态机等基本数字逻辑概念，为FPGA/CPLD的学习奠定基础。 CPLD与FPGA的原理与架构： 详细介绍CPLD（可编程逻辑器件）和FPGA（现场可编程门阵列）的内部结构，包括查找表（LUT）、触发器（Flip-Flops）、布线资源、I/O块等。阐述它们与ASIC（专用集成电路）的区别与联系。 硬件描述语言（HDL）入门： Verilog HDL： 重点讲解Verilog语法，包括模块、端口、信号、运算符、语句、任务、函数、实例化等。演示如何用Verilog描述组合逻辑、时序逻辑和状态机。 VHDL（可选）： 简要介绍VHDL的结构和主要语法，与Verilog进行对比。 开发流程与工具链： 设计输入： 介绍原理图输入和HDL代码输入两种设计方法。 综合（Synthesis）： 讲解将HDL代码转换为网表的过程，以及综合的优化过程。 实现（Implementation）： 包括布局（Place）和布线（Route），将网表映射到FPGA/CPLD的物理资源上。 仿真（Simulation）： 讲解如何使用Modelsim、Vivado Simulator等仿真工具验证设计的功能正确性。 时序约束与分析（Timing Constraints & Analysis）： 讲解如何设置时序约束（时钟频率、输入输出延迟等）以及理解时序报告，确保设计满足时序要求。 下载与配置： 讲解如何将生成的配置文件（Bitstream）下载到CPLD/FPGA器件中。 CPLD/FPGA开发实例： 常用数字模块设计： 设计计数器、移位寄存器、加法器、乘法器、多路选择器、译码器等。 状态机设计： 实现交通灯控制器、键盘扫描、通信协议解析等。 IP核的使用： 讲解如何调用FPGA厂商提供的IP核（如PLL、DDR控制器、PCIe接口等），加速开发进程。 接口设计： 实现VGA显示、UART通信、SD卡接口、SPI/I2C接口等。 高级应用： 简要介绍DSP（数字信号处理）、SoPC（片上可系统编程）等概念。 三、项目实践与综合应用 本书将理论知识与实践项目紧密结合，通过一系列由浅入深的实验和案例，帮助读者巩固所学知识，提升动手能力。 单片机实验： LED闪烁与流水灯控制。 按键输入与消抖动处理。 LCD1602/OLED显示屏驱动与字符显示。 DS18B20温度传感器数据采集。 ADC模拟量采集与显示。 UART串口通信实验（与PC交互）。 红外遥控接收与解码。 简易音乐播放器。 电机驱动与调速。 CPLD/FPGA实验： 基本逻辑门和组合逻辑电路实现。 时序逻辑电路设计（寄存器、计数器）。 有限状态机（FSM）设计与应用。 LED呼吸灯效果。 VGA视频信号生成与显示（如显示文字、图形）。 UART通信接口实现（发送和接收数据）。 SPI/I2C协议接口实现（如控制外部ADC/DAC）。 多时钟域信号处理。 简易数码管显示。 四、学习方法与建议 本书不仅提供知识，更注重引导读者掌握高效的学习方法。 理论与实践并重： 强调理解理论概念，并通过动手实验来验证和深化理解。 循序渐进： 按照章节顺序，逐步攻克每个知识点，避免跳跃式学习。 善用工具： 熟练掌握开发环境、仿真工具和调试器，它们是解决问题的利器。 独立思考与问题解决： 鼓励读者在遇到问题时，先尝试自己分析和解决，培养独立解决问题的能力。 参考资料与社区： 推荐阅读官方文档、数据手册、技术论坛和社区，拓宽知识面，获取帮助。 项目驱动： 尝试将所学知识应用于实际项目中，从项目中发现问题，解决问题，不断提升。 五、读者对象 对嵌入式系统开发感兴趣的初学者。 希望从零开始学习单片机开发的电子爱好者、大学生、在职工程师。 需要接触和学习FPGA/CPLD技术，但缺乏系统性指导的工程师。 希望在硬件设计与软件编程之间建立联系的从业人员。 通过阅读本书，读者将能够自信地迈入单片机与CPLD/FPGA的广阔天地，为未来在嵌入式系统、物联网、硬件加速等领域的深入学习和发展奠定坚实的基础。

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这本书的封面设计给我的第一印象是比较朴实，没有那种花哨的色彩堆砌，给人一种脚踏实地的感觉，这或许也暗示了书中内容的风格——更注重基础和扎实。初次翻阅时，我发现它在介绍入门概念时，并没有急于抛出复杂的代码或者硬件结构，而是用了大量的篇幅来建立读者的“全局观”。比如，它在讲解基本的数字逻辑电路时，会穿插一些实际应用中的例子，比如简单的定时器或中断处理，而不是孤立地讲解理论。这种方式对我这个刚刚接触单片机和数字逻辑的新手来说非常友好，它让我能迅速将抽象的理论与实际的“能做什么”联系起来，而不是被晦涩的术语困住。书中对元器件的选型和基本电路的搭建也做了细致的图解说明，这对于动手能力较弱的初学者来说，简直是救命稻草。特别是对面包板的使用和焊接技巧的描述，细节之处见真章，让人感觉作者真的是从零基础读者的角度出发，耐心地铺陈知识点。

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整体而言，这本书的排版和图文结合的方式也值得称赞。电路图清晰易懂，逻辑框图的层次分明，有效地辅助了文字的解释。在一些复杂的时序关系或数据流向的描述中，作者没有仅仅依赖冗长的文字，而是通过精美的流程图进行可视化表达，这极大地提升了阅读效率和理解速度。阅读过程中，我感觉自己仿佛正在跟着一套精心设计的课程体系在学习，知识点的递进和回顾都做得恰到好处。每完成一个章节的学习，都会有一个小的总结和实践建议，鼓励读者立刻动手操作，将所学知识固化下来。这种强调实践和反馈的学习闭环设计，是很多理论教材所欠缺的，也正是这本书能够真正帮助读者从“零起点”迈向“实战”的关键所在。

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从内容的广度来看，这本书的覆盖面相当全面，但令人惊喜的是，这种广度并没有牺牲深度的解读。它在基础的8051或ARM Cortex-M0这类主流微控制器讲解之后，并没有止步于此，而是延伸到了FPGA的基本结构和SOPC（系统级片上可编程）的概念。这种跨越传统微控制器和可编程逻辑器件的整合性叙述，对于希望未来能从事软硬件协同设计的工程师来说，提供了非常宝贵的知识桥梁。我特别欣赏作者在讲述FPGA如何实现自定义IP核时，所采用的模块化设计思想。它不仅仅是教你写代码，更是在培养一种系统化的设计能力，即如何将一个复杂的功能拆解成多个可独立验证的小模块，这在实际工程项目中是至关重要的技能。这种前瞻性的内容布局，使得这本书的价值远超一本单纯的入门手册。

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这本书的语言风格非常接地气，没有那种高高在上的学术腔调，读起来感觉就像是一位经验丰富的前辈在手把手地指导你。尤其是在代码示例部分，作者不仅给出了清晰的注释，还在关键的代码块后面加入了“为什么这么写”的解读。例如，在讲解中断服务程序（ISR）时，它会特别强调寄存器保存和恢复的重要性，并解释了如果不这样做可能导致的后果，这种“防坑指南”式的叙述方式，对于避免初学者在调试时走弯路非常有帮助。此外，书中对C语言在嵌入式系统中的应用也做了深入浅出的探讨，特别是涉及到位操作和内存映射I/O的部分，讲解得极其到位，让那些原本枯燥的硬件地址和位域操作变得生动起来。它巧妙地将C语言的强大功能与底层硬件的控制需求完美地结合在一起，让人感受到嵌入式编程的魅力所在。

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深入阅读之后，我发现这本书最大的亮点之一在于其对CPLD/FPGA部分的处理方式。许多教材在讲解FPGA时，往往会直接跳到复杂的Verilog或VHDL语法，让人望而生畏。然而，这本书却采用了“先搭骨架，后填血肉”的策略。它先通过一些非常直观的例子，比如用HDL描述一个简单的交通灯控制器，来讲解硬件描述语言的基本结构和设计思想，而不是一开始就堆砌复杂的时序逻辑。更值得称赞的是，它在介绍开发流程时，对工具链的使用做了非常详尽的步骤解析，包括综合、布局布线、时序约束等环节，每一步骤都配有截图和文字说明，这极大地降低了读者在实际操作中遇到环境配置和工具使用问题的挫败感。对于我这种习惯了软件编程思维的人来说，通过这本书真正理解了硬件设计与软件编程在思维模式上的本质区别，是一种醍醐灌顶的体验。

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