单片机原理与嵌入式应用系统设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:武汉大学出版社

作者:刘连浩

出品人:

页数:246 页

译者:

出版时间:2007年

价格:25.0

装帧:平装

isbn号码:9787873070583

丛书系列:

图书标签:

• 单片机
• 嵌入式系统
• 原理
• 应用
• 设计
• 电子工程
• 微控制器
• C语言
• 实践
• 教程

现代信号处理与数字滤波技术（第二版） 内容简介： 本书深入探讨了现代信号处理的核心理论与实践应用，旨在为读者提供一个全面、系统且具有前瞻性的技术视角。全书内容紧密围绕离散时间信号、数字滤波器设计、快速傅里叶变换（FFT）及其在工程领域的具体实现。我们力求在保证理论严谨性的同时，注重工程实现的可操作性，为从事通信、控制、图像处理、医疗仪器等领域的工程师和研究人员提供一本实用的参考手册。 第一部分：离散时间信号与系统基础 本部分首先回顾了连续时间信号与系统的基本概念，随后重点过渡到离散时间信号的表示与特性。我们详细阐述了Z变换的推导过程、收敛域的确定及其在分析线性时不变（LTI）系统中的强大作用。系统的因果性、稳定性判据（基于Z域的分析）被置于核心地位进行讲解。对卷积和差分方程的深入剖析，是理解数字系统工作机制的关键。 随后，本书引入了离散时间傅里叶变换（DTFT）和离散傅里叶变换（DFT）。我们强调了DFT作为DTFT在有限长度序列上的采样近似，并详细分析了周期延拓、频谱泄露等实际操作中必须面对的问题。本书对DFT的推导过程进行了细致的描绘，为后续的快速算法奠定了理论基础。 第二部分：数字滤波器设计精要 数字滤波器是信号处理技术的心脏。本部分系统地介绍了数字滤波器的两大主要类型：无限脉冲响应（IIR）滤波器和有限脉冲响应（FIR）滤波器的理论与设计方法。 IIR滤波器设计部分，我们从模拟滤波器的经典原型（如巴特沃斯、切比雪夫、椭圆滤波器）出发，详细讲解了双线性变换法（Bilinear Transformation）和脉冲不变法在将连续系统转化为离散系统时的具体步骤、优缺点及设计实例。对IIR滤波器的结构实现（直接型、级联型、并联型）进行了深入讨论，特别是关于量化效应和运算稳定性的考量。 FIR滤波器设计部分，我们着重介绍了频率采样法和窗函数法。窗函数法中，对矩形窗、汉宁窗、汉明窗、布莱克曼窗等常见窗函数的性能（主瓣宽度、旁瓣衰减）进行了对比分析。此外，本书还专门辟章讲解了更高效的等波纹（Parks-McClellan）算法（基于频域的最小二乘逼近），这是设计高性能FIR滤波器的现代主流方法。不同设计方法间的性能权衡（相位线性度、过渡带陡峭程度、计算复杂度）被清晰地对比展示。 第三部分：快速傅里叶变换（FFT）与谱分析 快速傅里叶变换是现代信号处理的基石。本书详细拆解了基-2时间抽取快速傅里叶变换（Decimation-In-Time, DIT-FFT）和基-2频率抽取快速傅里叶变换（Decimation-In-Frequency, DIF-FFT）的蝶形运算结构和数据重排（位反序）过程。我们不仅展示了算法的流程图，还探讨了非2的幂次数据的处理方法（如零填充、混合基算法）。 在谱分析方面，我们探讨了如何利用FFT进行高效的频谱估计。除了基本的周期图法，本书还引入了重叠相加/重叠保留法在长序列卷积中的应用，这直接关联到高效的FIR滤波实现。对于提高谱估计分辨率和降低方差的需求，本书系统介绍了多重抽样平均法（PSC）和重叠数据法（如Welch法），并讨论了频率分辨率与数据长度之间的内在联系。 第四部分：高阶数字信号处理主题 本部分面向有一定基础的读者，引入了更前沿和复杂的处理技术： 1. 多相分解与滤波器的结构优化： 讲解如何利用多相分解技术对抽取滤波器和插值滤波器进行高效实现，这在软件定义无线电（SDR）中至关重要。 2. 自适应滤波理论（LMS/NLMS算法）： 重点阐述了自适应滤波器在噪声消除、回声消除和信道均衡中的应用原理，包括最小均方（LMS）算法的收敛性分析。 3. 语音和图像中的特定应用： 简要介绍了线性预测编码（LPC）在语音分析中的作用，以及二维DFT在图像滤波和增强中的基本思路。 特点与优势： 理论与实践并重： 每章均配有详细的数学推导和直观的工程解释。 注重算法实现： 包含大量关于算法在定点和浮点处理器上实现时需要注意的细节问题。 丰富的图表和案例： 辅助理解复杂的频谱和滤波器特性，避免纯文字叙述的枯燥。 系统性强： 从基础的Z变换到复杂的自适应算法，构建了完整的学习路径。 本书适合作为高等院校电子信息工程、通信工程、自动化专业的高年级本科生及研究生的教材或参考书，特别适合需要掌握数字系统设计与信号处理核心技能的工程师。

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我关注的重点始终在于系统设计和软件架构这一块，毕竟“嵌入式应用系统设计”是书名的一部分。遗憾的是，这部分内容感觉像是被一笔带过了。全书大部分篇幅都聚焦在了对特定微控制器硬件特性的逐一介绍上，比如GPIO的配置、ADC的采样精度等等这些偏向于“ datasheet 翻译”的部分。而当涉及到更高层次的设计思想时，比如如何选择合适的数据结构来优化实时性、如何进行模块间的解耦、或者在资源受限环境下进行功耗管理策略的权衡，这些关键的“设计”要素却鲜有提及。这就像是学做菜，书里详细介绍了每种食材的产地和烹饪前的准备工作，但对如何搭配出美味佳肴的“食谱”和“烹饪哲学”却语焉不详。对于希望从单纯的“会写单片机代码”跃升到“能设计稳定可靠系统”的读者来说，这本书提供的助力非常有限，更多的是停留在“实现”层面，而非“设计”层面。

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这本书在“嵌入式应用系统”中那个“应用”二字的体现上，尤其薄弱。它花了好大篇幅讲解了如何让灯闪烁、如何让数码管显示数字，这些都是微控制器入门的“Hello World”级别的内容。然而，当涉及到连接传感器、处理网络通信协议栈（比如MQTT或TCP/IP的轻量级实现）、或者进行固件空中升级（OTA）的机制探讨时，内容戛然而止，或者只是简单地罗列了外部模块的接口定义。对于一个期望在毕业后能立即投入实际产品开发工作的读者而言，这本书提供的知识图谱是不完整的。它成功地教会了你如何让“单片机”动起来，但远远没有教会你如何构建一个能够稳定运行在真实世界中、与外部复杂环境进行交互的“应用系统”。我期待看到更多关于嵌入式Linux与传统裸机编程的优劣势对比分析，或者至少是对FreeRTOS在资源受限设备上选型和应用的深入剖析，而这些，似乎完全缺席了。

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这本书的封面设计倒是挺吸引人的，那种深蓝色的背景配上简洁的白色字体，给人一种专业又严谨的感觉。我拿到手的时候，首先关注的是它的内容组织和排版。从目录上看，知识点的覆盖面似乎挺广，从最基础的8051架构讲起，逐步深入到更现代的ARM系列处理器，这对于想要打好基础的初学者来说，应该算是一个不错的起点。不过，我在翻阅几章之后，感觉在理论阐述的深度上似乎有所欠缺。有些关键概念的推导过程交代得比较简略，像是直接给出了结论，对于喜欢刨根问底的读者来说，可能需要配合其他参考资料才能完全理解。例如，关于中断处理机制的讲解，虽然覆盖了基本流程，但对于不同优先级中断下的竞态条件分析，似乎没有给出足够的篇幅进行深入探讨。整体而言，这本书的定位更偏向于一本入门级或快速参考手册，适合那些已经对数字电路和C语言有基本了解，想快速上手硬件编程的人。它提供了一个清晰的路线图，但要想成为一名真正精通嵌入式系统开发的工程师，恐怕还需要在实践和更深入的理论学习上多下功夫。

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这本书的实用性在实际操作层面表现得比较平庸，可以说是一种“叫好不叫座”的典型。我尝试跟着书中的例程搭建了几个简单的应用模块，比如定时器计数和串口通信。代码示例的编写风格偏向于上世纪末的教科书风格，大量使用直接操作寄存器的汇编或最底层的C语言写法，缺乏现代嵌入式开发中常见的、基于标准库或RTOS抽象层的代码结构。这使得代码的可读性和可维护性大打折扣。更要命的是，书中所使用的开发环境和仿真工具版本似乎已经非常陈旧了，很多新的IDE和调试工具根本无法完美适配书中的配置流程，导致我在环境搭建上就耗费了大量时间去寻找兼容性补丁和旧版驱动。如果这本书是面向当前市场主流开发需求的，那么它在工具链的更新和项目实战的贴近性上，需要进行一次彻底的革新。纯粹的理论堆砌，在快速迭代的嵌入式领域是行不通的，读者需要的是能立刻在实际项目中复用和修改的“活代码”。

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从语言风格和行文逻辑来看，这本书似乎是为特定专业背景下的学生群体编写的教材，而非面向广阔的自学爱好者或行业工程师的参考书。它的论述方式非常严谨，每一个术语的引入都伴随着详尽的定义，但这同时也导致了阅读体验上的枯燥乏味。句子结构普遍偏长，充满了被动语态和复杂的从句，使得信息密度虽然高，但吸收效率却很低。我常常需要反复阅读同一段落，才能跟上作者的思路，尤其是在处理到关于时序图和状态机描述的部分时，这种“学术化”的表达方式成了一个显著的障碍。优秀的教材应该在严谨性和易读性之间找到一个平衡点，这本书显然更倾向于前者，以至于牺牲了读者的阅读兴趣和学习的连贯性。如果能增加更多生动有趣的类比或实际工程中的反面教材（即“不要怎么做”），或许能改善这种沉闷的基调。

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