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出版者:Natl Learning Corp

作者:National Learning Corporation 编

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2005-10

价格:$ 39.49

装帧:Pap

isbn号码:9780837332680

丛书系列:

图书标签:

• 通信电工
• 电气工程
• 通信工程
• 电工技术
• 安装调试
• 维护维修
• 行业技能
• 职业教育
• 实操指南
• 线路工程

好的，这是一本关于数字逻辑与微控制器编程的专业技术书籍的详细简介，内容完全不涉及“Communication Electrician”的主题。 --- 《数字系统设计与嵌入式应用：从逻辑门到物联网节点》 内容概述： 本书旨在为电子工程、计算机科学以及相关技术领域的学生和专业人士提供一套全面、深入且实用的数字系统设计与嵌入式系统开发指南。我们跳脱传统的单一器件讲解模式，聚焦于系统级思维的培养，带领读者从最基础的布尔代数和逻辑门出发，逐步深入到复杂的微处理器架构、实时操作系统（RTOS）概念，以及现代物联网（IoT）边缘设备的构建。 全书结构严谨，理论与实践紧密结合，通过大量的工程实例和代码示例，确保读者不仅理解“为什么”这样做，更能掌握“如何”高效地实现这些设计。 第一部分：数字逻辑基础与组合电路设计 本部分是构建所有现代电子系统的基石。我们从信息论的基本概念入手，界定了数字与模拟信号的区别。 第一章：二进制世界与布尔代数 详细阐述了数字系统的核心：二进制、格雷码、BCD码等编码系统。随后，系统介绍布尔代数的基本公理、定理，以及对逻辑函数进行化简的关键方法——卡诺图（K-Map）的完整应用，包括对高阶变量的化简技巧。着重分析了德摩根定律在线路简化中的实际作用。 第二章：标准逻辑门与集成电路家族 深入探讨了基本的逻辑门（AND, OR, NOT, XOR, NAND, NOR）的物理实现原理（例如TTL和CMOS工艺的对比）。重点讲解了通用逻辑门（NAND/NOR）如何实现所有其他逻辑功能，以及Schmitt触发器在噪声抑制方面的独特应用。对标准逻辑芯片（如74HC系列）的电气特性和使用规范进行了详尽的表格化说明。 第三章：组合逻辑电路的实现与分析 本章聚焦于复杂组合功能的构建。详细讲解了数据选择器（Multiplexer, MUX）、译码器（Decoder）、编码器（Encoder）和全加器/减法器的内部结构和设计步骤。特别引入了竞争冒险（Hazard）的概念，并提供了消除这些设计缺陷的具体电路设计方法，确保逻辑输出的稳定性。 第二部分：时序逻辑与状态机设计 本部分是实现数据存储、计数和有序操作的关键。 第四章：触发器与基本存储单元 从基本SR锁存器开始，逐步过渡到更稳定的D触发器、JK触发器和T触发器。详细分析了它们在时钟沿触发下的工作特性，并探讨了建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time）对系统同步性的决定性影响。讲解了静态随机存取存储器（SRAM）的基本单元结构。 第五章：寄存器、计数器与时序逻辑的应用 本章将存储单元组合起来，构建实际功能模块。重点讲解了串行输入/并行输出（SIPO）、并行输入/串行输出（PISO）移位寄存器的应用，如数据串行化。在计数器部分，详细剖析了同步计数器和异步计数器的设计异同，以及如何通过预设和清零逻辑实现特定模数的计数器。 第四章：有限状态机（FSM）设计 系统地介绍了两种主流的状态机描述方法：穆尔（Moore）模型和米利（Mealy）模型。通过实例讲解了状态图、状态表到电路图的完整转换流程。引入了状态编码的最佳实践，包括格雷码编码在减少组合逻辑复杂度方面的优势，以及如何使用EDA工具对FSM进行综合验证。 第三部分：微处理器与嵌入式系统核心 本部分将从离散逻辑元件转向集成化的计算单元。 第七章：CPU核心架构与指令集 剖析一个简化的精简指令集计算机（RISC）核心架构，包括程序计数器（PC）、指令寄存器（IR）、算术逻辑单元（ALU）和通用寄存器堆栈。详细分析了指令的取指、译码、执行和写回（Fetch-Decode-Execute-Writeback）流水线机制。深入探讨了寻址模式（立即数、直接、间接寻址）对程序效率的影响。 第八章：存储器系统与总线接口 讲解了分层的存储器结构，包括缓存（Cache）的工作原理（直接映射、全相联、组相联），以及缓存一致性问题的初步概念。详述了内存管理单元（MMU）的基本功能，包括虚拟地址到物理地址的转换过程，以及I/O设备如何通过总线结构（如PCIe或AXI）与CPU进行高效通信。 第九章：中断系统与外设交互 系统阐述了中断驱动的I/O操作与轮询（Polling）方式的对比。深入分析了中断向量表、优先级编码和中断延迟的计算。重点讲解了通用异步收发器（UART）、定时器/计数器（Timer/Counter）模块以及模数/数模转换器（ADC/DAC）在嵌入式系统中的配置和编程接口。 第四部分：嵌入式软件与现代应用 本部分关注如何为硬件编写可靠、高效的控制软件，并将其部署到实际场景中。 第十章：嵌入式C语言的高级特性与资源约束 强调在资源受限的微控制器上使用C语言的关键技巧。涵盖位操作（Bitwise Operations）的优化应用、`volatile`关键字的正确使用场景、函数指针与回调机制，以及高效的内存管理（如堆栈溢出预防）。提供了内存映射寄存器（MMIO）的直接访问范例。 第十一章：实时操作系统（RTOS）原理与实践 RTOS是现代嵌入式系统的核心。本章详细讲解了任务管理（Task Scheduling）、上下文切换的机制。重点分析了信号量（Semaphore）、互斥锁（Mutex）和消息队列（Message Queue）等同步机制，并深入探讨了死锁（Deadlock）的检测与避免策略。 第十二章：边缘计算与嵌入式网络 将系统提升到物联网（IoT）层面。讲解了低功耗网络协议栈（如TCP/IP基础、UDP的轻量化应用）。详细分析了在边缘设备上实现安全通信所需的加密硬件加速器接口和固件签名验证流程。提供了基于轻量级协议（如MQTT/CoAP）的实际数据采集和上报示例。 附录与工具链 附录提供了设计中常用的逻辑门真值表、电路图符号标准以及对主流EDA工具（如Quartus或Vivado）的简介和综合流程指导。提供了全书所有代码示例的编译和调试环境搭建指南。 本书适合人群： 电子信息工程、自动化、计算机工程专业的本科生及研究生。 希望从底层硬件原理理解嵌入式软件的开发者。 需要系统性梳理数字电路和微处理器知识的在职工程师。 通过本书的学习，读者将能够独立完成复杂数字电路的逻辑综合，并能为资源受限的嵌入式平台设计出高效、健壮的固件，为未来更高级的系统架构打下坚实的基础。

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说实话，当我开始阅读这本书的中间部分时，我差点被那些复杂的图表和公式劝退了。我原本以为这是一本偏向科普历史的书籍，没想到它在某些章节会突然转向一种近乎教科书的严谨性。不过，一旦我调整好心态，把那些图表和公式当作理解深层原理的“钥匙”，它们就开始展现出惊人的美感。作者在讲解某些核心电磁学概念时，那种层层递进的逻辑推导，简直像是一场精妙的数学舞蹈。他没有简单地抛出结论，而是会详细展示他是如何从最基础的假设出发，一步步构建出整个理论框架的。我尤其欣赏作者在处理一些关键转折点时的处理方式——他会插入一个简短的历史轶事或者一个现实生活中的应用案例，来“软化”即将到来的技术密集区。这就像是高强度训练后的短暂休息，让人得以喘息并重新聚焦。这本书对于那些渴望深入了解电磁波如何被调制、如何跨越空间进行有效传输的读者来说，简直是一座宝库。我感觉自己不再是信息的被动接收者，而是开始理解了信息流背后的驱动力和规律，这赋予了我一种前所未有的掌控感。

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这本书的封面设计得颇为引人注目，那种略带复古的蓝色调，加上精致的排版，立刻抓住了我的眼球。我原本是抱着一种猎奇的心态翻开它的，毕竟书名听起来就充满了技术性的神秘感，像是要带人进入一个充满电信号和复杂线路的世界。然而，读进去之后，我发现这书的内容远比我想象的要宏大和深刻。它没有直接切入晦涩难懂的技术细节，而是从人类历史上通信方式的演变开始讲起，从早期的烽火狼烟，到电报的诞生，再到后来无线电波的奇妙旅程。作者的叙事功力非凡，他似乎有一种魔力，能将那些枯燥的物理原理和工程学知识，编织成一幕幕引人入胜的故事。比如，书中对早期电报员那种面对生死考验、在恶劣环境下坚守岗位的描绘，让我仿佛身临其境，体会到了那种“一字千金”的重量感。更让我惊喜的是，作者并没有停留在历史的缅怀，而是巧妙地引入了哲学层面的思考，探讨信息如何在不同的介质上传播，以及这种传播对社会结构、人际关系产生的微妙影响。读完这部分，我感觉自己像是完成了一次对“连接”本质的深度探索，不仅仅是技术的连接，更是思想与情感的交汇。这本书的阅读体验是立体而丰富的，它提供的不仅仅是知识，更是一种全新的视角来看待我们习以为常的通信现象。

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这本书的收尾部分处理得非常高明，它没有选择对未来的技术进行不切实际的预测，而是将目光投向了“伦理”和“安全”的交汇点。作者非常审慎地探讨了通信技术在社会控制、隐私保护方面可能带来的双刃剑效应。他没有采取批判或赞美的极端立场，而是以一种冷静、近乎法学家的口吻，分析了信息自由流动与国家安全、个人权利之间的张力。这部分内容，让我对那些日常生活中习以为常的通信协议和监管机制产生了更深层次的疑问。书中引用的案例跨越了不同的文化和法律体系，展示了技术本身是中立的，但其应用却充满了人类的意图和价值观的烙印。对于我这样关注技术社会影响的读者来说，这部分内容的深度和广度是前所未有的。它促使我思考，一个真正“有效”的通信系统，除了技术上的鲁棒性之外，更需要一套稳固的道德框架来支撑。这本书不仅仅是关于“如何让信号传输”，更是关于“我们应该如何使用这种传输的能力”。

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我通常阅读技术类书籍时，会习惯性地做大量的笔记，试图抓住每一个关键定义。但对于这本书，我的策略不得不完全改变。这本书的结构设计得非常巧妙，它采用了一种环形叙事的方式，不同章节之间并非严格的线性递进，而是像一个复杂的网络，互相呼应，层层深入。例如，你在第一部分读到的一个关于早期调制技术的简短提及，可能会在最后几章以一个全新的、更抽象的视角被重新审视和扩展。这种安排迫使读者必须保持高度的专注力，因为你不能指望所有的知识点都被放置在最“合乎逻辑”的位置。这种“非顺序阅读”的体验，虽然对读者的主动性要求很高，但一旦你掌握了它的内在节奏，就会感受到一种巨大的智力上的满足感。作者似乎在挑战传统的知识传授模式，他鼓励读者主动去建立知识之间的联系，去发现那些隐藏在不同主题之下的统一原理。读完这本书，我感觉我的“知识地图”被彻底重构了，不再是孤立的知识点，而是一个相互连接的、动态的系统。

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这本书最让我印象深刻的，是它对于“噪音”和“干扰”的处理方式。在很多技术书籍中，这些往往被简单地归类为需要被消除的负面因素。然而，在这本书里，作者却赋予了噪音一种近乎“生命”的意义。他花了相当大的篇幅去探讨，在信号传输的极限状态下，那些看似随机的干扰信号，实际上是如何揭示了我们所处物理环境的复杂性和不可预测性。我记得有一章专门讨论了深空探测器接收信号时的微弱电磁波，以及科学家如何从这些“噪音”中分辨出宇宙背景辐射的奥秘。这种将“错误”视为信息来源的观点，极大地拓宽了我的思维边界。它不再是单纯的工程问题，而上升到了认识论的高度——我们如何定义“清晰”和“模糊”？作者的文笔在这里变得极其富有诗意，他没有使用过多的技术术语，而是用类比和隐喻，描述了信号在广袤宇宙中挣扎求生的过程。这种对“不完美”的深刻洞察，使得这本书读起来充满了人文关怀，远超一本纯粹的技术手册所能提供的体验。

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