单片机应用技术基本功 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:金杰 编

出品人:

页数:145

译者:

出版时间:2009-6

价格:19.00元

装帧:

isbn号码:9787115205919

丛书系列:

图书标签:

• 单片机
• 嵌入式系统
• 应用技术
• 电子工程
• 微控制器
• C语言
• 硬件设计
• 实践教程
• 入门
• 技术基础

好的，这是一份关于一本不同于《单片机应用技术基本功》的书籍的详细简介，旨在提供一个技术深度和广度都与单片机领域相关，但内容侧重完全不同的技术方向。 --- 《嵌入式系统设计与实践：从硬件接口到操作系统内核》 绪论：现代嵌入式系统的全景图 本书旨在为读者提供一个全面、深入的现代嵌入式系统设计与实现框架，聚焦于超越基础微控制器编程的高级主题。当前，嵌入式系统已不再是简单的“微控制器+外设”的简单组合，而是包含了复杂的实时操作系统、网络通信协议栈、高性能硬件抽象层以及安全机制的复杂系统。本书摒弃了对特定型号单片机（如8051、AVR或PIC）的深度语法讲解，转而关注跨平台、跨架构的设计哲学和工程实践。 我们假定读者已经掌握了C语言基础编程和基础的数字逻辑概念。本书将引导读者从系统架构的视角出发，理解如何构建一个可靠、高效、可维护的嵌入式应用。 第一部分：高性能嵌入式处理器架构与内存管理 本部分将详细剖析主流的32位及64位嵌入式处理器核心（如ARM Cortex-M/R/A系列），重点探讨指令集架构（ISA）对软件设计的影响。 1.1 处理器核心的深入理解 流水线、分支预测与缓存机制： 分析现代CPU如何通过硬件优化提升性能，以及这对嵌入式软件（特别是实时性要求高的代码）的编写策略有何影响。讲解缓存一致性（Cache Coherency）在多核系统中的重要性。 特权级与内存保护单元（MPU/MMU）： 详细阐述硬件级别的隔离机制。MPU在资源受限的微控制器上如何实现任务隔离，而MMU在运行复杂操作系统（如Linux）时如何提供虚拟内存和地址空间保护。 1.2 内存系统与数据访问效率 内存映射I/O与寄存器访问： 区别于简单的位操作，本章探讨如何高效地进行内存映射I/O，包括原子性操作（Atomic Operations）在并发访问寄存器时的必要性。 内存对齐与数据结构优化： 讲解在不同处理器架构下，内存对齐如何影响加载/存储指令的效率，以及如何通过结构体重新排序来优化缓存命中率，避免伪共享（False Sharing）问题。 第二部分：底层硬件抽象与驱动开发范式 驱动程序是连接硬件与上层应用的桥梁。本部分将重点讲解构建可移植、健壮驱动的工程方法。 2.1 通用硬件接口协议栈 本书将深入研究I2C、SPI、UART、USB等通用通信接口，但视角将从“如何配置寄存器”转向“如何设计一个抽象层”。 总线仲裁与错误处理： 探讨在复杂总线拓扑中如何实现可靠的仲裁机制，以及如何设计上层代码来优雅地处理总线超时、校验错误等非预期事件。 DMA控制器的高级应用： 详细讲解直接内存访问（DMA）的链式传输、循环模式以及中断同步机制，实现高吞吐量的数据搬运，解放CPU资源。 2.2 设备树（Device Tree）与硬件描述 对于运行Linux或其他复杂操作系统的嵌入式平台，设备树是描述硬件拓扑的关键。 设备树的语法与语义： 讲解如何使用DTS（Device Tree Source）文件来准确描述SoC上各个外设的地址、中断号和时钟源。 内核模块与设备树的绑定： 阐述内核驱动如何解析设备树信息，实现硬件配置的动态加载，从而达到硬件配置与驱动代码的解耦。 第三部分：实时操作系统（RTOS）内核与调度机制 本书将不再停留在调用RTOS的`TaskCreate`函数，而是剖析RTOS内核的内部工作原理。 3.1 任务管理与上下文切换 上下文的保存与恢复： 深入汇编层面，分析不同架构下如何保存和恢复CPU的通用寄存器、程序计数器和栈指针，理解上下文切换的开销。 调度算法的比较与选择： 详细对比固定优先级、轮转、最短剩余时间优先（SRTF）等调度策略的数学模型和在不同应用场景下的适用性。 3.2 进程间通信（IPC）与同步原语的实现 信号量、互斥锁与消息队列的内核实现： 探究这些同步机制底层如何利用内核的等待队列（Wait Queue）和原子操作来实现互斥和通知。 死锁分析与避免策略： 介绍资源排序法、银行家算法等在嵌入式系统中的实际应用，以及如何使用工具进行运行时死锁检测。 第四部分：系统级调试、性能分析与嵌入式安全 现代嵌入式项目成功与否，往往取决于调试能力和系统的健壮性。 4.1 高级调试技术 JTAG/SWD与追踪端口（ETM/ITM）： 讲解如何利用硬件调试接口进行断点设置、单步执行，以及使用嵌入式跟踪宏（如ARM ITM）进行非侵入式的日志输出和数据流分析。 内存泄漏与栈溢出分析： 介绍在资源受限环境下，如何利用特定工具（如内存追踪库或硬件看门狗）来定位和诊断资源耗尽问题。 4.2 嵌入式系统安全基础 启动链的完整性验证（Secure Boot）： 探讨如何利用哈希算法和非对称加密技术，确保从硬件启动ROM到应用程序加载的每一步代码都是可信的。 运行时隔离与沙箱机制： 介绍如何利用MPU或Hypervisor技术，为高风险代码（如网络协议栈）创建隔离执行环境，防止其对关键控制逻辑造成干扰或攻击。 结语：迈向复杂系统的工程思维 本书的最终目标是培养读者具备设计复杂、高性能、高可靠性嵌入式产品的能力，将底层硬件的限制转化为系统架构的创新点。所涉及的技术栈更偏向于驱动开发、RTOS内核、以及现代SoC架构下的系统工程实践。

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读完这本书，最大的感受就是实战性上的欠缺，或者说，它更偏向于“学院派”的论证，而不是“工程师”的快速解决问题之道。书里对各种概念的阐述无可挑剔，逻辑清晰，但是当我试图将书中的理论直接套用到实际项目中时，总感觉隔着一层什么东西。比如，关于通信协议的部分，它详细描述了RS-232和SPI的理论帧结构和时序要求，但对于实际开发中经常遇到的电平匹配、噪声抑制、以及不同厂商芯片间兼容性问题的处理经验，着墨不多。我期待看到更多真实项目中的“踩坑”记录和绕过这些陷阱的诀窍，比如如何用最经济的资源实现一个可靠的数据采集系统，或者在资源极其受限的环境下优化代码性能的技巧。它更像是一本精装的理论参考手册，而不是一本手把手教你快速上马项目的“实战宝典”。

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这本书的排版和图示方面，说实话，有待商榷。虽然内容很扎实，但视觉体验上确实有些过时了。图表的清晰度，尤其是一些涉及复杂电路连接和波形对比的部分，如果能使用更现代、更清晰的矢量图代替现在的位图，阅读体验会大幅提升。我发现自己经常需要放大屏幕才能看清那些细小的引脚编号和波形边缘的细节。此外，书中代码示例的篇幅相对较少，而且很多是基于非常早期的编译器或开发环境的例子，移植到当前主流的IDE和工具链中时，需要读者自己进行大量的适配和调试工作。这无疑增加了学习的负担，使得读者需要花费额外的时间去“翻译”这些过时的代码片段，而不是专注于学习背后的核心思想。

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我个人觉得，这本书的语言风格非常“老派”，充满了严谨的学术腔调，这让它在传达知识的准确性上无可指摘，但却牺牲了与读者建立亲近感的能力。阅读过程更像是在聆听一位非常博学、但不善于讲故事的教授的课堂讲解。书中很少出现那种“你可能会遇到”或者“让我们想象一下”这类引导性的叙述，使得学习过程显得有些单向和被动。如果作者能在关键的概念点引入一些生动的类比，或者增加一些“思考题”来引导读者主动去探索知识的边界，而不是被动接受信息，那么这本书的学习效果可能会事半功倍。总的来说，它是一部值得尊敬的参考书，但或许不是最容易“爱上”的学习伴侣。

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这本关于单片机应用的教材，我真是下了不少功夫才啃下来的。首先，我要说的是它的理论深度，简直让人有点吃不消。作者对底层硬件原理的剖析细致入微，每一个寄存器、每一个中断向量的含义都解释得鞭辟入里。我记得有一次为了搞懂一个定时器的工作模式，我来回翻了这本书好几遍，对着电路图和汇编代码反复揣摩，才勉强有了一点概念。对于那些追求极致理解、想要深入挖掘芯片内部工作机制的硬核读者来说，这本书绝对是座宝藏。它不满足于停留在“怎么做”的层面，而是深入探究“为什么是这样”的本质。不过，对于初学者来说，可能需要极大的耐心和一定的电子电路基础知识储备，否则很容易在那些密密麻麻的专业术语和时序图里迷失方向。这本书的结构编排也很有体系，逻辑链条非常严密，但那种学术化的严谨性，有时候读起来确实有点枯燥，需要持续地集中注意力。

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这本书的深度和广度令人印象深刻，但这种广度带来的一个副作用是，在某些深入应用的领域，它的讲解深度显得略微不足。例如，在涉及嵌入式操作系统的章节，它触及了实时性、任务调度等概念，但更多的是停留在概念的介绍层面，对于如何选择一个合适的RTOS、如何进行内核裁剪、或者如何实现一个高效的驱动程序框架，并没有给予足够的篇幅来详细展开。对于希望从基础过渡到中高级开发的读者而言，这本书似乎是一个非常坚实的基石，但后续的“上层建筑”需要读者自行去寻找其他更专业的书籍进行补充。它构建了一个优秀的理论框架，但对于如何在高阶应用中优化资源分配和提高系统稳定性这些“工程艺术”，显得有些意犹未尽。

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