实用微机与单片机控制技术

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isbn号码:9787810650250
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  • 单片机
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  • 控制技术
  • 嵌入式系统
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  • C语言
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具体描述

图书简介:现代电子系统设计与嵌入式编程实践 书籍定位: 本书旨在为电子工程、自动化、计算机科学及相关专业的学生、工程师和技术爱好者提供一套全面、深入且注重实践的现代电子系统设计与嵌入式编程指南。它聚焦于当前主流的微控制器架构、硬件接口设计、实时操作系统应用以及物联网(IoT)集成技术,旨在培养读者从理论到实践的系统化设计能力。 核心内容概述: 本书结构清晰,分为四个主要部分:基础理论与硬件平台、外设驱动与接口技术、嵌入式软件架构与实时控制、以及高级应用与系统集成。 第一部分:基础理论与硬件平台(深入理解核心) 本部分首先回顾了数字电子学和模拟电子学的关键概念,但着重于其在现代嵌入式系统中的应用。 1. 现代微控制器架构解析: 详细剖析了Cortex-M系列微控制器(如STM32家族)的内部结构,包括流水线、存储器映射、中断控制器(NVIC)的工作原理。重点讨论了RISC-V架构的兴起及其在特定嵌入式场景中的优势与应用潜力。书中不局限于单一厂家,而是对比了不同系列芯片在功耗、性能和外设丰富度上的取舍策略。 2. 开发环境搭建与工具链: 指导读者如何构建一个高效的嵌入式开发环境,涵盖从交叉编译器的选择与配置(如GCC工具链),到调试器(如J-Link, ST-Link)的使用方法。深入讲解了集成开发环境(IDE)如Keil MDK、STM32CubeIDE或VS Code结合PlatformIO的配置技巧,强调版本控制(Git)在嵌入式项目中的必要性。 3. 固件初始化与启动过程: 详尽阐述了芯片上电复位(POR)后的执行流程,包括汇编启动代码的作用、堆栈的初始化、中断向量表的设置以及C语言`main`函数的进入机制。通过实际代码示例,展示如何安全、可靠地初始化系统时钟和内存区域。 第二部分:外设驱动与接口技术(连接物理世界) 本部分是连接微控制器与外部世界的桥梁,强调了高效、低延迟的外设驱动编程。 1. 通用输入/输出(GPIO)的高级应用: 超越简单的输入/输出控制,本书深入讲解了GPIO的电气特性、上拉/下拉电阻的计算与选择、以及端口抖动(Debouncing)的软件与硬件实现方法。重点介绍了GPIO在快速中断处理中的优化技巧。 2. 定时器、PWM与时间测量: 系统性讲解了通用定时器、基础定时器、看门狗定时器(WDT)和实时时钟(RTC)的功能配置。在脉宽调制(PWM)部分,不仅介绍了波形生成,还探讨了如何利用高级定时器实现死区控制和互补输出,以驱动复杂的电机和电源电路。 3. 串行通信协议栈详解: 全面覆盖了嵌入式系统中最常用的通信接口: UART/USART: 异步通信的波特率计算、校验位设置及RS-232/RS-485标准的应用。 SPI: 主从模式的配置、时钟极性/相位(CPOL/CPHA)的选择,并结合实际案例(如连接SD卡或高速ADC)。 I²C: 总线仲裁机制、多主从地址寻址、以及如何实现硬件I²C的忙等待与中断驱动模式。 CAN总线: 汽车电子和工业控制中的关键技术,深入讲解帧格式(标准/扩展)、报文过滤器的配置与错误处理机制。 4. 模数转换(ADC)与数模转换(DAC): 详细分析了SAR ADC的工作原理、采样定理的应用。重点讨论了如何利用DMA(直接内存访问)技术配合ADC,实现高速、不中断CPU的数据采集,并对采样率、分辨率和量化噪声进行理论分析。 第三部分:嵌入式软件架构与实时控制(构建健壮系统) 本部分侧重于软件工程在资源受限环境下的应用,特别是实时性与并发性问题的解决。 1. 嵌入式C语言的最佳实践: 强调了嵌入式编程中的内存管理(静态分配、内存池、避免动态内存碎片)、易失性(volatile)关键字的正确使用、位操作的效率优化、以及如何编写可移植和可维护的驱动代码。 2. 中断服务程序(ISR)的优化与安全: 深入探讨了中断延迟的来源,如何最小化ISR的执行时间,以及在多任务环境下ISR与任务间数据共享的安全机制(如使用临界区、信号量或消息队列)。 3. 实时操作系统(RTOS)导论与应用: 系统地介绍了RTOS的核心概念,包括任务调度(抢占式、时间片轮转)、同步与互斥机制(信号量、互斥锁、事件标志组)。本书选取FreeRTOS作为主要的教学平台,详细演示如何创建、管理任务,并利用RTOS的API实现复杂的并发控制逻辑,如生产者-消费者模型。 4. 驱动程序设计模式: 介绍分层驱动模型(HAL层、LL层)的设计思想,使读者能够编写与特定硬件平台解耦、易于移植的驱动代码。探讨状态机在处理复杂协议和设备状态管理中的应用。 第四部分:高级应用与系统集成(面向未来) 本部分将前三部分的知识融会贯通,探讨更贴近现代工程应用的课题。 1. 内存与性能优化: 深入分析缓存(Cache)的工作原理及其对嵌入式性能的影响。讲解代码优化技巧,如循环展开、函数内联以及针对特定指令集的汇编优化在关键路径上的应用。探讨Flash存储器的读写特性与寿命管理。 2. 嵌入式网络通信基础: 重点讲解TCP/IP协议栈在嵌入式设备上的实现,包括轻量级TCP/IP协议栈(如LwIP)的移植与配置。介绍如何使用Socket编程模型实现客户端或服务器功能,为物联网连接打下基础。 3. 嵌入式系统调试与故障排除: 不仅仅是学会使用调试器,更重要的是掌握系统级故障的分析方法。内容包括:堆栈溢出检测、内存泄漏诊断、总线竞争分析、以及如何利用示波器和逻辑分析仪进行硬件层面的时序验证。 4. 低功耗设计策略: 针对电池供电设备,详细阐述了微控制器各种休眠模式(Sleep, Stop, Standby)的应用场景和唤醒机制。介绍如何通过精细的电源管理和时钟门控来最大限度地延长设备续航时间。 总结: 本书通过大量的工程实例、清晰的流程图和详尽的代码注释,确保读者不仅理解“如何做”,更能理解“为什么这样做”。它为希望构建高性能、高可靠性、低功耗嵌入式系统的工程师提供了坚实的理论基础和直接可用的实践指导。读者完成本书的学习后,将有能力独立完成从系统需求分析到硬件选型、驱动开发、软件架构设计和最终系统调试的全过程。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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我是一位电子专业在读的学生,一直在寻找一本能够帮助我更好地理解微机原理和单片机控制技术的教材。这本书的书名“实用微机与单片机控制技术”就非常吸引我,因为它强调了“实用性”。我希望这本书能够帮助我将课堂上学到的理论知识与实际工程应用联系起来,从而更好地为将来的学习和工作打下坚实的基础。我期待书中能够包含大量的实例分析和项目设计,让我能够通过动手实践来加深对知识的理解。比如,如何利用单片机设计一个简单的交通灯控制器,或者如何利用微机构建一个数据采集系统。我希望这本书能够提供详细的电路图、程序代码和调试方法,让我能够独立完成这些项目。

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我一直对自动化和智能控制领域非常着迷,而微机和单片机是实现这些技术的核心。我希望通过这本书,能够深入了解微机的工作原理,以及单片机在各种控制系统中的应用。我期待书中能够详细介绍微处理器的指令系统、存储器管理、中断处理等关键技术,以及单片机的接口设计、程序编写和调试技巧。我尤其对书中的“控制技术”部分非常感兴趣,希望能够学习到如何利用微机和单片机来实现各种复杂的控制功能,比如PID控制、模糊控制等。我期待这本书能够为我提供丰富的理论知识和实践经验,帮助我成为一名优秀的自动化工程师。

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这本书的封面设计挺吸引人的,那种深蓝色调,配上银白色的标题,给人一种科技感和专业感。我拿到这本书的时候,第一感觉就是它很厚实,沉甸甸的,仿佛里面蕴藏着满满的知识。我翻开目录,看到里面涵盖了从基础的微机原理到复杂的单片机控制应用,感觉内容非常全面。我一直对电子技术和嵌入式系统很感兴趣,尤其是那种能让机器“活”起来的控制技术,总觉得充满了魔力。这本书恰好满足了我对这方面知识的渴望。我特别期待能学习到如何设计和编写单片机程序,将自己的想法变成现实。书中的插图和图表也很多,看得出来作者在内容呈现上下了不少功夫,希望这些图文并茂的内容能帮助我更直观地理解那些抽象的概念。我平时的工作接触不到这方面的内容,所以这次购买这本书,主要是想利用业余时间进行自我提升,为将来的职业发展打下基础。当然,我也希望通过这本书,能够拓展自己的视野,了解这个快速发展的技术领域。总而言之,我对这本书充满了期待,希望能从中学到真材实料,不虚此行。

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我是一个业余爱好者,喜欢DIY电子产品。以前接触过一些简单的电子元件,但总觉得缺少一个核心的“大脑”来控制它们。当我看到这本书的时候,我就知道我找到了我需要的。微机和单片机,对我来说,就像是赋予电子元件生命力的关键。我希望通过这本书,能够学习到如何选择合适的单片机,如何进行电路设计,以及如何编写程序来驱动这些单片机。我尤其喜欢那种能够看到自己的作品“动起来”的感觉,那种成就感是无与伦比的。书中提到的“控制技术”,让我觉得它不仅仅是理论知识,更是能够转化为实际操作的技能。我期待书中能够提供一些具体的项目案例,比如制作一个简单的机器人,或者一个自动浇水系统。我希望能够通过这些实践项目,将书中的知识融会贯通,真正掌握微机和单片机的控制技术。

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我一直对嵌入式系统设计很着迷,觉得它们是现代科技的基石。这本书的封面设计就很专业,让我觉得内容也一定很扎实。我一直想深入了解微处理器是如何工作的,以及单片机在各种嵌入式设备中的应用。这本书似乎提供了一个很好的起点。我期待书中能够详细介绍微处理器的架构、指令集以及寻址方式,这些是我一直感到困惑的地方。同时,我也对单片机的开发流程很感兴趣,比如如何进行硬件选型、电路设计、固件开发以及调试。我希望这本书能够像一位经验丰富的向导,带领我一步步探索这个迷人的领域。我之前也阅读过一些相关的书籍,但总觉得不够系统,不够深入。这本书的厚度让我觉得内容一定很丰富,希望能涵盖我所有想了解的知识点。

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作为一个对电子技术充满好奇的爱好者,我一直在寻找一本能够带领我进入微机和单片机世界的“入门向导”。这本书的标题“实用微机与单片机控制技术”听起来非常接地气,让我觉得它不会是那种晦涩难懂的理论书。我希望这本书能够从最基础的概念讲起,比如二进制、逻辑运算,然后逐步深入到微处理器的工作原理,比如CPU的组成、指令的执行过程。我特别期待书中能够提供一些实际的例子,让我能够看到这些理论是如何应用的。比如,如何用单片机控制一个LED灯闪烁,或者如何读取一个传感器的数据。我希望通过这本书,能够建立起我对微机和单片机控制技术的基本认知,为我日后深入学习打下基础。

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说实话,我是在网上看到有人推荐这本书的,当时只是抱着试试看的心态把它加入了购物车。收到书后,我翻了翻,感觉这本书的编排方式还是挺不错的。它没有一开始就抛出很难的概念,而是从一些基础的知识点开始讲起,由浅入深。我记得我以前上学的时候,学过一些计算机的基础知识,但对于微机和单片机这些更底层的概念,感觉还是比较模糊的。这本书似乎能帮助我把这些零散的知识点串联起来,形成一个完整的体系。我尤其对书中关于微处理器体系结构的部分很感兴趣,想了解CPU是如何工作的,指令是如何执行的。这些东西听起来可能有点“硬”,但我觉得对理解整个控制系统的运作至关重要。此外,书中的语言风格也比较平实易懂,没有那些过于晦涩难懂的专业术语,这对于我这种非科班出身的学习者来说,简直是福音。我喜欢这种不花哨、直击要害的讲解方式。

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我一直认为,理论知识的学习,最终还是要回归到实践。这本书虽然我还没来得及深入研读,但从目录和前言来看,它似乎非常注重理论与实践的结合。我本身就有一些电子制作的基础,喜欢捣鼓一些小玩意儿,所以对这种将理论应用于实际的课程特别感兴趣。书中提到了一些实际的应用案例,比如智能家居、工业自动化等,这些都让我觉得非常贴近生活,也很有启发性。我希望这本书不仅能教我“是什么”,更能教我“怎么做”。比如,在学习某个单片机指令的时候,能够通过实例来展示它的用法,而不是仅仅停留在枯燥的指令讲解上。我喜欢那种能让我动手去尝试、去验证的知识。如果书中能提供一些电路图、代码示例,甚至是一些调试技巧,那对我就太有帮助了。我曾经尝试过自己学习一些嵌入式开发,但总是觉得理论脱离实际,很难找到突破口。这本书的出现,让我看到了解决这个问题的希望。我期待它能像一位经验丰富的老师,循序渐进地引导我,让我能够真正掌握微机和单片机的控制技术。

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我对电子工程领域一直抱有浓厚的兴趣,尤其是在微机原理和单片机应用方面。我经常会关注一些相关的技术论坛和文章,但总觉得缺少一本系统性的教材来巩固和深化我的理解。这本书的出现,正好填补了这个空白。我期待书中能够从最基础的二进制、逻辑门开始,逐步深入到微处理器的工作原理、存储器接口、中断系统等核心概念。同时,我也对单片机的外围接口,如GPIO、定时器、ADC、UART等,非常感兴趣,希望能够了解它们的详细工作原理以及如何利用它们来实现各种控制功能。我希望这本书不仅能提供理论知识,还能结合实际案例,让我能够更好地理解这些概念在实际应用中的重要性。我期待这本书能够成为我学习和研究微机与单片机控制技术的宝贵资源。

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我一直对物联网(IoT)领域非常感兴趣,而微机和单片机正是构建物联网设备的核心。所以,当我看到这本书的时候,就觉得它与我的兴趣点非常契合。我希望通过这本书,能够学习到如何将微机和单片机应用到各种物联网项目中。比如,如何使用单片机来采集传感器数据,如何通过网络将这些数据传输出去,又如何利用微机来处理和分析这些数据。我甚至梦想着用书中的知识,自己搭建一个简单的智能家居系统,比如控制家里的灯光、空调等。这本书的名称中“控制技术”这四个字,更是让我觉得它非常实用,不是那种纯理论的书籍,而是能够真正解决实际问题的。我平时经常关注一些科技新闻,看到很多关于智能硬件、智能穿戴设备的发展,这些都离不开微机和单片机的支持。所以我希望这本书能够为我打开通往这个领域的大门,让我能够真正参与到这个充满活力的行业中来。

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