单片机接口模块应用与开发实例详解

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页数:452
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出版时间:2010-1
价格:49.00元
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isbn号码:9787811249965
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图书标签:
  • 嵌入式
  • 单片机
  • 接口技术
  • 模块应用
  • 开发实例
  • 嵌入式系统
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具体描述

《单片机接口模块应用与开发实例详解》从实践的角度详细阐述了51单片机的接口模块及其应用。主要包含: 单片机最小系统、显示与键盘、前向通道数据处理和后向通道数据转换、A/D转换和D/A转换、红外与无线收发、数据有线通信、数据存储和看门狗、传感器、时钟和语音等模块及应用;Keil C51的应用技巧;基于电话网的多功能密码锁的设计、基于74LS04的参数测试仪的设计。书中所有的模块电路、程序及综合开发实例均经过了实物的调试和验证。

《单片机接口模块应用与开发实例详解》知识系统、全面,实用性强,主要面向具有一定单片机技术基础的应用或开发人员。另外,由于阐述简洁、易懂,硬件电路和程序设计的步骤详细,对于初学者也是一本难得的学习和实践参考用书。

图书简介 《嵌入式系统设计与实践:从理论到应用》 本书导读: 在当今快速发展的数字时代,嵌入式系统已成为驱动技术创新的核心力量,广泛应用于智能家居、物联网(IoT)、工业控制、医疗设备乃至汽车电子等各个领域。掌握嵌入式系统从底层硬件交互到上层应用软件开发的完整流程,是每一位电子工程师和软件开发人员的必备技能。 《嵌入式系统设计与实践:从理论到应用》是一本全面深入、注重实战的教材与参考手册,旨在为读者构建坚实的理论基础,并提供丰富的工程实践经验。本书摒弃了对特定微控制器架构的过度依赖,而是着眼于嵌入式系统设计中的普适性原则、关键技术栈以及行业最佳实践。 核心内容与结构: 本书的结构设计遵循“理论先行,实践驱动”的原则,共分为六大部分,涵盖了从基础概念到复杂系统集成的完整知识体系。 第一部分:嵌入式系统基础架构与原理 本部分为后续深入学习奠定理论基石。首先,系统阐述了嵌入式系统的基本构成要素,包括微处理器/微控制器(MCU)、存储器(RAM/ROM/Flash)、输入/输出(I/O)接口及其工作模式。重点剖析了冯·诺依曼与哈佛体系结构的差异及其对嵌入式程序执行效率的影响。随后,深入讲解了中断处理机制(中断向量表、优先级管理、中断服务程序设计)和定时器/计数器的原理及应用,这是实现实时控制和精确时间测量的基础。此外,本部分还详细介绍了串行通信协议(如UART、SPI、I2C)在片上设备间数据交换中的作用。 第二部分:实时操作系统(RTOS)深度解析 在现代复杂嵌入式应用中,RTOS是实现多任务并发、资源管理和时间确定性的关键。本部分全面解析了主流RTOS的设计理念。内容涵盖任务管理(创建、调度算法如时间片轮转、优先级继承)、进程间通信(IPC)机制(信号量、互斥锁、消息队列、事件标志组)的原理与陷阱分析。特别地,本书针对性地分析了任务同步与互斥可能导致的死锁、竞态条件等问题,并提供了详尽的调试和规避策略。同时,还探讨了内存管理(如内存池的实现与碎片化问题)在资源受限环境下的优化方法。 第三部分:设备驱动程序设计与硬件抽象层(HAL) 成功的嵌入式应用离不开稳定可靠的硬件驱动。本部分聚焦于如何高效地编写和集成设备驱动。内容包括寄存器级编程与驱动抽象层的设计哲学。我们详细探讨了如何针对不同的外部设备(如ADC、DAC、外部EEPROM、Flash存储器)编写健壮的驱动程序,确保数据采集和控制的准确性。驱动程序设计部分强调模块化、可移植性和错误处理机制的构建,为系统升级和移植打下坚实基础。 第四部分:现代嵌入式系统的网络通信技术 随着物联网的兴起,嵌入式设备的联网能力至关重要。本部分深入探讨了嵌入式网络栈的实现。内容覆盖TCP/IP协议栈在资源受限设备上的裁剪与优化,以及常用的嵌入式网络协议,如MQTT、CoAP、LwIP(轻量级IP协议栈)的移植与应用。对于无线通信,本书详细讲解了Wi-Fi、Bluetooth/BLE的基本接入原理和功耗管理策略,帮助读者设计出既稳定又低功耗的联网嵌入式产品。 第五部分:嵌入式系统性能优化与调试技术 优秀的嵌入式产品必须具备高效的运行性能和强大的可调试性。本部分侧重于工程实践中的“硬核”技巧。内容包括代码性能分析(如Cache命中率分析、指令流水线影响)、功耗分析与优化(如低功耗模式的正确使用、时钟门控技术)。在调试方面,本书详尽介绍了JTAG/SWD调试工具的使用,以及逻辑分析仪、示波器在定位时序错误和硬件故障中的应用。此外,还探讨了Bootloader的设计、固件空中升级(OTA)的实现流程与安全考量。 第六部分:嵌入式系统安全与可靠性设计 系统安全和长期可靠性是嵌入式产品成功发布的先决条件。本部分讲解了嵌入式安全防护的各个层面。内容包括硬件信任根(Root of Trust)、安全启动(Secure Boot)的流程、数据加密与认证机制(如使用硬件加密加速器)。对于可靠性,本书讨论了看门狗定时器(WDT)的有效配置、异常复位处理、以及如何在内存中设计冗余和校验机制以应对软错误。 本书的特色: 架构无关性: 本书侧重于嵌入式系统设计的普遍原理和高级方法论,而非特定芯片的数据手册解读,确保知识的长期有效性。 强调实践: 所有理论讲解均辅以详尽的工程案例分析和伪代码示例,帮助读者将抽象概念转化为实际可操作的工程方案。 前沿技术覆盖: 整合了实时操作系统、物联网通信和嵌入式安全等当前行业热点技术。 面向工程: 聚焦于系统级思维、代码质量、性能调优和可维护性,培养读者的系统架构师潜力。 目标读者: 本书适合具备C语言基础的电子工程、计算机科学相关专业的本科高年级学生、研究生,以及希望从传统单片机开发转向复杂嵌入式系统或物联网(IoT)平台开发的在职工程师。掌握本书内容,读者将能够独立完成从需求分析到软硬件协同设计的完整嵌入式项目。

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读后感

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用户评价

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这本书的书名虽然听起来很专业,但真正上手翻阅后,我发现它更像是一本“工具箱”的说明书,而不是一本深奥的理论教材。它着重于“应用”和“实例”,这对于我这种动手能力强于理论研究的工程师来说,简直是雪中送炭。我特别欣赏它在各个章节中对不同型号接口模块的实际操作流程进行了极其细致的分解,从硬件连接的时序图到软件层面的寄存器配置,每一步都配有清晰的截图和详尽的注释。例如,在讲解某个特定的外部传感器数据采集时,作者并没有停留在“调用函数即可”的层面,而是深入剖析了底层中断处理机制和数据校验算法,这让我能够更好地理解数据为什么会丢失或者出现异常。书中对常见故障的排查步骤也十分实用,直接列出了“如果出现XXX现象,请检查A、B、C项”,极大地节省了我调试硬件和软件的时间。对于初学者而言,这种循序渐进、以项目驱动的学习方式无疑是建立信心的最佳途径。它不是让你记住一堆堆复杂的指令集,而是教会你如何利用这些模块去解决一个真实存在的问题,让抽象的微控制器知识变得触手可及。

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我作为一个嵌入式系统设计的老兵,对市面上充斥着大量“浅尝辄止”的技术书籍已经感到有些审美疲劳。然而,这本关于接口模块的书籍,却展现出了一种罕见的深度和广度。它的亮点不在于堆砌最新的、最花哨的技术,而在于对经典和主流接口技术(如SPI、I2C、UART在特定工业环境下的优化应用)进行了近乎“考古式”的挖掘和讲解。作者在描述模块间通信协议的细节时,引用了大量时序图和波形分析,这些内容对于需要进行底层驱动优化或解决复杂电磁兼容(EMC)问题的工程师来说,价值连城。书中对不同电压电平转换和光耦隔离的设计案例分析得尤为透彻,涉及到了具体的选型考量和热管理问题,这些往往是教科书忽略,但在实际生产线上却决定产品成败的关键因素。我惊喜地发现,书中某些篇章对特定工业总线协议在抗干扰环境下的实现细节,其描述的细致程度,甚至超过了我早期参加的专业培训课程。这说明作者的实践经验极其丰富,并非单纯的理论搬运工。

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坦率地说,我最初是带着怀疑的态度拿起这本书的,因为“应用与开发实例详解”这个标题听起来太像那种只有厚度没有深度的资料汇编。但阅读体验完全颠覆了我的预期。这本书的叙事结构非常注重逻辑的连贯性,它仿佛是一位经验丰富的导师,一步步引导你从最基础的信号定义,逐步过渡到复杂的系统集成。章节间的衔接非常自然,不会出现前一章还在讲基础概念,后一章突然跳跃到高级算法而让人摸不着头脑。特别值得称赞的是,书中对错误处理和异常上报机制的探讨非常人性化。它不只是教会你如何让模块“跑起来”,更重要的是教会你如何让它“健壮地跑起来”。例如,在描述ADC模块的采样时,它详细对比了轮询、中断和DMA三种模式在资源占用和实时性上的权衡,并提供了不同应用场景下的最优选择建议。这种对“为什么”和“如何选择”的深入分析,远比单纯的“怎么做”更有启发性,它培养的不是一个操作员,而是一个决策者。

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对于一个纯粹偏向软件开发的程序员来说,硬件接口的书籍往往是我的知识盲区,我总觉得那些电阻、电容和时序图是令人头疼的黑箱。但这本《单片机接口模块应用与开发实例详解》却成功地为我架起了一座清晰的桥梁。它用非常直观的类比和图示来解释硬件层面的物理现象,比如电压阈值、阻抗匹配的概念,让人不再觉得这些是玄学。书中特别为软件工程师设计了一些“代码到硬件”的映射部分,详细解释了软件指令是如何转化为实际的电信号的,这极大地增强了我对底层驱动编写的信心。我不再需要盲目地信任库函数,而是能够基于对硬件工作原理的理解去优化我的代码,甚至可以根据不同的芯片手册进行微小的、针对性的调整。这种跨学科的整合视角,让我在最近的项目中,成功地优化了一个困扰已久的通信延迟问题,其效果立竿见影。这本书对于想要从纯软件领域向全栈嵌入式开发转型的同仁来说,绝对是一部不可多得的入门向导。

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翻阅这本书时,我最大的感受是作者对“工程实践”的尊重。它不是那种只在理论高度上探讨无限可能性的学术论文,而是紧紧围绕着如何用有限的资源、在既定的时间限制内,把一个功能模块稳定可靠地集成到最终产品中。书中展示的几个大型项目案例,其复杂度足以反映真实工业环境的挑战,比如多传感器数据融合的同步问题、低功耗模式下的唤醒机制设计等。这些案例分析非常坦诚,直接暴露了设计过程中遇到的陷阱和妥协,这比任何完美的教程都更有教育意义。我尤其喜欢其中关于模块选型成本效益分析的部分,作者不仅对比了不同厂商模块的性能参数,还细致地分析了采购周期、BOM成本和长期供货稳定性,这对于产品经理和硬件采购人员同样具有参考价值。总而言之,这本书成功地将严谨的工程思维融入到了技术细节的讲解之中,它教会我的不只是如何连接电路,更是如何规划一个可靠、可量产的嵌入式系统。

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