单片机C语言入门 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:306

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出版时间:2008-4

价格:32.00元

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isbn号码:9787115175663

丛书系列:

图书标签:

• 软件
• 单片机
• C语言
• 嵌入式
• 入门
• 编程
• 电子工程
• 微控制器
• 开发
• 实践
• 教程

好的，这是一份关于其他主题的图书简介，聚焦于现代嵌入式系统设计与应用，旨在提供一个与“单片机C语言入门”主题截然不同的内容概述。 --- 图书名称：嵌入式系统：从概念到实践——基于ARM Cortex-M的高效能设计与物联网集成 图书简介 在当今万物互联的时代，嵌入式系统已不再是孤立的微控制器，而是驱动智能设备、工业自动化乃至尖端医疗设备的“中枢神经”。本书《嵌入式系统：从概念到实践》并非侧重于基础的微控制器编程范式，而是致力于为具备一定微处理器基础知识的读者，构建一个面向现代、复杂应用场景的系统级设计框架。本书将带领读者深入探索基于 ARM Cortex-M 内核的高性能微控制器平台，强调软件架构的健壮性、实时性能的保障以及与外部世界的无缝连接能力。 第一部分：现代嵌入式系统的硬件基石与架构选型 本部分将奠定理解复杂嵌入式系统的硬件基础，着重于现代微控制器架构的先进特性。 第1章：Cortex-M 架构深入解析 我们将跳出传统的8位/16位架构思维，全面解析Cortex-M系列内核（M0/M3/M4/M7）的流水线设计、指令集特点（Thumb-2），以及它们如何影响代码的执行效率和功耗管理。重点探讨内存保护单元（MPU）的配置与应用，这是实现操作系统级隔离和提高系统安全性的关键。 第2章：片上外设的高级应用 超越基础的GPIO和定时器操作，本章聚焦于系统级外设的优化使用。深入讲解DMA（直接内存存取）控制器的高级模式配置，如何实现数据吞吐量的最大化而不占用CPU资源；分析高性能ADC/DAC的同步采样与滤波算法的硬件加速实现；并探讨USB OTG和以太网MAC的驱动架构，为系统联网打下基础。 第3章：电源管理与低功耗设计策略 对于移动和物联网设备而言，功耗是生命线。本章细致剖析了不同睡眠模式（Sleep Mode, Deep Sleep, Standby）的唤醒延迟与功耗曲线。讲解如何利用RTC（实时时钟）和低功耗定时器进行事件驱动唤醒，并介绍了电源域隔离和动态电压频率调节（DVFS）在嵌入式平台上的实际应用案例。 第二部分：实时操作系统（RTOS）与软件架构 现代嵌入式项目，特别是涉及多任务并行和严格时序要求的项目，RTOS是不可或缺的。本部分将以一个主流的、可商用的RTOS（如FreeRTOS或类似的轻量级内核）为载体，讲解核心概念和工程化实践。 第4章：RTOS核心机制的剖析与移植 深入讲解任务管理、上下文切换的原理，以及系统节拍（Tickless Idle）的实现。重点阐述中断向量表重映射与中断服务程序（ISR）在RTOS环境下的安全编程规范，如何安全地从中断中操作内核对象。 第5章：进程间通信与同步机制 本章详细对比了信号量（Semaphore）、互斥锁（Mutex）、消息队列（Message Queue）和事件标志（Event Flag）的使用场景、适用性及潜在的死锁风险。通过案例演示如何构建高内聚、低耦合的任务间数据交换通道。 第6章：内存管理与动态分配的挑战 在资源受限的嵌入式环境中，动态内存管理（如`malloc`/`free`）的碎片化和不确定性是系统不稳定的主要原因。本章将介绍内存池（Memory Pool）的设计与实现，以及如何为特定模块分配固定大小的内存块，以确保实时性。 第三部分：系统级通信与网络集成 嵌入式系统的价值往往体现在它能与其他设备“对话”的能力上。本部分聚焦于先进的总线协议和网络协议栈的实现。 第7章：工业与底层通信协议栈 详述CAN-FD（汽车与工业控制）和EtherCAT（高速现场总线）的数据帧结构、错误校验机制及其在微控制器上的高效驱动实现。重点讨论如何利用DMA和硬件FIFO优化高带宽总线的数据吞吐。 第8章：面向物联网的轻量级网络协议 本书将深入研究MQTT协议在资源受限设备上的优化部署。探讨TLS/SSL的嵌入式实现（如使用mbedTLS），以及如何集成CoAP协议以应对需要低功耗、短消息交互的传感器网络场景。本章强调网络安全和认证机制的集成。 第9章：固件空中升级（OTA）的系统级实现 OTA是现代智能设备生命周期管理的核心。本章将探讨双银行（Dual Bank）闪存结构的设计，实现无缝的固件更新流程，包括校验、回滚机制以及如何确保在电源中断情况下系统依然能够启动。 第四部分：调试、测试与工程化方法 高质量的嵌入式软件依赖于严格的开发流程和高效的调试工具。 第10章：高级调试技术与硬件辅助 讲解如何有效利用JTAG/SWD接口的调试特性，如断点、观察点（Watchpoint）和追踪（Trace）功能。重点介绍逻辑分析仪和示波器在分析复杂时序问题和协议交互中的实际应用技巧，以及如何利用内核视图进行RTOS状态的可视化调试。 第11章：单元测试与集成测试的嵌入式实践 介绍如何在没有标准库或完整操作系统的情况下，为嵌入式C代码编写可移植的单元测试框架（如Ceptest, Unity）。重点讨论Mocking技术在模拟硬件外设和外部依赖方面的应用，以实现代码的早期验证。 第12章：代码质量与静态分析工具链 涵盖MISRA C标准在现代嵌入式开发中的作用。介绍使用如Cppcheck、Coverity等工具进行静态代码分析，并结合动态分析工具，如内存泄漏检测器和栈溢出检测工具，确保软件的长期运行稳定性与安全性。 总结与展望 本书旨在培养读者从“编写能运行的代码”到“设计可维护、高可靠、高性能的嵌入式系统”的转变。通过对Cortex-M平台的深入挖掘、对RTOS架构的精细化控制，以及对现代网络协议栈的集成能力，读者将能够胜任当前及未来复杂的工业、消费电子及物联网项目的设计工作。本书适合具有一定C语言基础，并渴望向专业嵌入式系统架构师或高级开发工程师迈进的工程师和高年级学生阅读。

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