电路与模拟电子技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:电子工业出版社

作者:李源生

出品人:

页数:240

译者:

出版时间:2007-9

价格:22.00元

装帧:

isbn号码:9787121033971

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深入洞悉数字世界：微处理器系统与嵌入式设计 本书聚焦于现代信息处理的核心——微处理器系统的架构、原理与应用，同时深入探讨了嵌入式系统的设计流程、关键技术与实际开发实践。它旨在为读者构建一座坚实的桥梁，连接理论知识与工程实践，使其能够熟练掌握如何设计、实现和优化下一代智能设备。 第一部分：微处理器系统底层架构与工作原理 本部分将彻底剖析现代高性能微处理器的内部结构，从最基础的逻辑门电路出发，逐步构建起复杂的功能单元，揭示计算机“思考”的本质。 1. 处理器核心的解析：从指令集到流水线 我们首先将详细介绍指令集架构（ISA）的设计哲学，对比RISC与CISC的优劣及其在当代处理器中的演进。核心内容包括： 数据通路与控制单元的构建： 阐述指令的取指、译码、执行、访存和写回等五个阶段是如何在硬件层面协同工作的。我们将用清晰的逻辑图解，说明单周期、多周期以及数据冒险处理的重要性。 深度流水线技术： 探讨如何通过指令级并行（ILP）技术，利用气泡（Stall）和转发（Forwarding）机制，最大化CPU的吞吐量。重点分析分支预测单元（Branch Predictor）的结构和算法（如两级间接预测器、BTB），这是现代高性能CPU性能的关键所在。 存储器层次结构与缓存机制： 深入讲解L1、L2、L3缓存的设计，包括直接映射、组相联和全相联策略。详细分析缓存的命中与失效过程、写回/写穿透策略，以及多核系统中的缓存一致性协议（如MESI协议），这是理解系统性能瓶颈的重中之重。 2. 内存管理与虚拟化 本章将跨越物理内存限制，探讨操作系统如何管理和抽象内存空间： 内存管理单元（MMU）： 详述页表（Page Table）的结构、TLB（Translation Lookaside Buffer）的工作机制，以及如何实现虚拟地址到物理地址的快速转换。探讨段式管理与页式管理的混合应用。 特权级与异常处理： 分析CPU中的工作模式（用户态与内核态），中断（Interrupt）与异常（Exception）的产生、向量化处理流程，以及上下文切换（Context Switching）的硬件支持，这是操作系统高效运行的基石。 3. 总线结构与I/O交互 系统级的性能往往受限于数据传输速度。本部分将聚焦于处理器与其他设备之间的高速通信机制： 片上总线架构： 介绍AHB、AXI等主流片上总线协议的标准、仲裁机制和突发传输模式，对比其在低延迟与高带宽上的侧重。 直接内存访问（DMA）： 详细阐述DMA控制器的工作原理，它如何允许外设在不占用CPU资源的情况下与内存进行高效数据交换，这是实现高吞吐率I/O操作的关键技术。 --- 第二部分：嵌入式系统设计与应用开发 在掌握了微处理器原理之后，我们将视角转向实际的嵌入式系统构建，侧重于实时性、资源约束和硬件接口的编程实现。 4. 嵌入式微控制器（MCU）体系结构 本书将详细介绍针对嵌入式场景优化的处理器内核，如Cortex-M系列： 资源受限环境下的优化： 分析MCU的寄存器组、堆栈管理以及对Flash和SRAM的特殊访问模式。对比高性能处理器（MPU）与MCU在功耗、成本和实时性上的设计权衡。 中断与实时操作系统（RTOS）： 深入探讨NVIC（嵌套向量中断控制器）的优先级管理、抢占机制。引入FreeRTOS、uC/OS等主流RTOS的核心概念，包括任务调度、信号量、互斥锁和消息队列，确保系统行为的可预测性。 5. 硬件接口编程实践 嵌入式系统设计的核心在于对片上和片外资源的精确控制。本部分提供大量的寄存器级编程示例： 通用输入输出（GPIO）的精确控制： 如何配置上拉/下拉电阻、设置推挽/开漏输出模式，并实现精确的IO时序控制。 定时器与脉冲宽度调制（PWM）： 学习如何利用基本定时器、高级定时器和看门狗定时器（WDT），实现精确的时间测量、周期性事件触发以及电机控制所需的高精度PWM波形生成。 串行通信协议栈的实现： 涵盖UART（异步串行通信）、SPI（高速同步串行接口）和I2C（两线总线）的硬件配置和软件驱动编写，重点分析多主多从、时钟同步与数据校验的工程实现。 6. 传感器数据采集与数据转换 现代嵌入式系统离不开与物理世界的交互，这需要依赖模数和数模转换技术： 模数转换器（ADC）： 详述SAR（逐次逼近式）ADC的转换原理，分析采样率、量化误差和信噪比。重点讲解如何配置DMA以实现连续、不间断的高速数据流采集，避免CPU干预。 模拟前端与信号调理： 讨论在连接实际传感器（如温度、压力传感器）之前，如何使用运算放大器进行信号的缓冲、滤波和增益调整，以满足ADC的输入要求。 7. 存储器接口与文件系统 对于需要持久化存储的应用，系统的存储管理至关重要： 外部存储器接口： 讲解如何通过FSMC（灵活的静态存储器控制器）接口连接外部SRAM、NOR/NAND Flash，以及SD/eMMC卡。分析数据对齐、扇区擦除和坏块管理的复杂性。 嵌入式文件系统： 介绍FATFS等轻量级文件系统的结构，理解其在非易失性存储器上的日志记录、目录管理和数据一致性维护机制。 8. 嵌入式系统调试与优化 高效的开发离不开强大的调试工具与性能分析： JTAG/SWD接口调试： 掌握使用J-Link或ST-Link等调试器进行断点设置、单步执行、寄存器与内存实时监控的方法。 功耗优化与代码效率： 分析软件层面的功耗管理策略（如时钟门控、低功耗模式）。通过代码剖析工具，定位性能热点，并运用循环展开、查找表优化等技巧，在资源受限的MCU上榨取极限性能。 本书的特点在于，它将微处理器指令集的底层细节，与实时嵌入式操作系统和硬件外设驱动的工程实现紧密结合，提供了一个从硅片到应用软件的完整技术栈解析。

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这本书的排版和设计简直是视觉的享受，拿到手上就忍不住想多翻几页。封面采用了沉稳的深蓝色调，配合着线条流畅的电路图纹理，既专业又不失艺术感。内页的纸张质量上乘，触感细腻，印刷的油墨清晰锐利，即便是最精密的元器件符号也能看得一清二楚，长时间阅读眼睛也不会感到疲劳。尤其值得称赞的是，作者在关键概念的解释部分，使用了大量的彩色插图和示意图，这些图表的设计精巧且直观，大大降低了理解复杂电路原理的门槛。比如，某一个晶体管的工作原理，如果仅仅依靠文字描述，读者很可能会感到晦涩难懂，但这本书通过一系列分步骤的动态流程图，将电子流动的路径和电压变化清晰地呈现在读者面前，让人豁然开朗。书中的章节结构安排得极具逻辑性，从基础的欧姆定律、基尔霍夫定律娓娓道来，逐步深入到复杂的运算放大器应用和滤波器设计，这种循序渐进的编排方式，让初学者能够稳扎稳打地建立知识体系，而经验丰富的工程师也能从中找到回顾和深入研究的切入点。装帧工艺也体现了用心，书脊结实耐用，即便是频繁翻阅也不会轻易松散，这对于一本需要经常查阅和做笔记的专业书籍来说，是非常重要的实用考量。总而言之，这本书不仅仅是一本知识的载体，更像是一件精心打磨的艺术品，让人在学习的过程中也能享受到阅读的愉悦。

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我必须承认，当我开始阅读这本书时，我对其中一些描述的深度和广度感到非常惊讶，它绝不是市面上那种泛泛而谈、只停留在表面概念的教材。这本书真正体现了“深入骨髓”的钻研精神。作者在探讨半导体物理基础时，竟然细致地引用了近十年前的几篇顶尖学术期刊的最新研究成果，这对于一本面向广泛读者的技术书籍来说，简直是破天荒的。我特别关注了关于开关电源拓扑结构的那一章，通常这类书籍只会简单介绍Buck和Boost，但这本书却花了整整二十页的篇幅，详细对比分析了SEPIC、Zeta以及Cuk转换器在瞬态响应、纹波抑制和元件应力方面的细微差别，甚至还附带了由MATLAB/Simulink生成的详细仿真波形对比图。这种对细节的执着，使得这本书的理论深度远超同类书籍。再比如，在讲解反馈回路稳定性时，作者不仅停留在波特图和根轨迹的基本分析，更是引入了先进的离散时间系统分析方法，用以处理现代高速数字控制系统中的量化误差和延迟对系统的影响。这无疑拓宽了我的视野，让我意识到在现代电子设计中，传统的经典控制理论已经需要与更前沿的数字信号处理知识相结合。这本书的价值，就在于它敢于触及那些最前沿、最复杂，但又至关重要的技术前沿，它不惧怕暴露知识的深度，反而以此吸引和挑战着真正渴望掌握核心技术的读者。

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这本书在知识的组织结构上展现出一种高度的“模块化”倾向，但这种模块化似乎是按照不同历史时期或不同学派的理论体系划分的，而非以解决实际工程问题为导向。举个例子，关于反馈理论，书中将“经典频率响应分析法”（如Bode图法）和“现代状态空间法”分成了两个几乎完全隔离的章节，两部分的数学工具和表达形式截然不同，几乎没有看到作者尝试将两者进行有效的融合或对比说明，也没有解释在处理高阶系统时，为何要从一种方法转向另一种。这导致读者需要像学习两门独立课程一样去掌握它们。更令人困惑的是，书中关于特定器件特性的描述，比如JFET的跨导（gm）随温度的变化曲线，仅仅作为附录中的一小段文字被提及，而未能在核心章节的分析模型中得到充分体现。它似乎在遵循一套既定的、可能是上世纪八九十年代的课程大纲来编写内容，导致知识点之间的衔接略显生硬，缺乏一种现代电子系统设计中常见的、跨学科的整合视野。对于希望建立一个统一、流畅的电子系统设计思维框架的读者来说，这本书的内部连接性稍显不足，更像是一系列优秀但相对独立的理论单元的堆砌。

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这本书的实用性简直是教科书级别的反面教材，因为它几乎完全回避了实际工程中“如何快速搭建一个能跑起来的原型”的问题。它更像是某个顶尖实验室的理论研究报告汇编，充满了对理想化模型的无限推崇。当我试图寻找一些关于实际元器件选型、PCB布局抗干扰技巧，或者常见故障排除流程的指导时，我失望地发现，这些内容几乎不存在。例如，在讨论低噪声放大器设计时，书中花了大量的篇幅去推导各种噪声系数的解析解，这些公式极其优美，但当你试图在现实世界的0.1dB噪声指标限制下，去选择合适的BJT或FET管型时，书中提供的任何参考信息都显得苍白无力。甚至连一个像样的电路设计案例都没有，所有的例子都停留在“给定参数R、L、C，求传递函数”的抽象层面。如果你是刚刚接触电路设计，期望通过这本书快速上手制作一个可用的电源模块或音频功放，这本书会让你在理论的海洋里迷失方向，因为它似乎预设了读者已经拥有了丰富的实践经验，能够将这些高深的数学模型自行“翻译”成可操作的工程参数。它更适合作为一名博士生撰写开题报告前的文献综述，而非工程师的工具书。

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这本书的语言风格有一种令人愉悦的、近乎“老派”的严谨感，仿佛是在聆听一位德高望重的教授在进行一对一的学术指导，而非面对一本大众化的技术读物。作者的措辞极为精准，每一个术语的使用都像是经过反复斟酌，绝无半点含糊不清或迎合流行趋势的倾向。例如，在阐述“小信号模型”的适用边界时，作者用了非常正式的德语式的逻辑结构来构建论述，先给出严格的数学前提，然后通过反证法来确立其有效范围，这种清晰的、不容置疑的论证方式，让人对每一个推导结果都深信不疑。书中几乎没有使用任何网络流行语或者过于随意的口语化表达，即便是涉及到一些直观的类比，也很快会回归到严格的物理定律描述上。这种冷静、克制而又极具权威性的叙事基调，对于那些追求学术纯粹性的读者来说，无疑是一种享受。它要求读者保持高度的专注力，因为一旦错过中间的某个逻辑跳跃，你可能需要回溯好几页才能重新跟上作者的思路。这本书的气质，是那种需要你静下心来，全神贯注地去“啃”的类型，它对读者的智力投入有着相当高的要求。

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