HCS12 Microcontrollers and Embedded Systems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:

作者:Mazidi, Muhammad Ali/ Causey, Danny

出品人:

页数:752

译者:

出版时间:2008-10

价格:$ 183.51

装帧:

isbn号码:9780136072294

丛书系列:

图书标签:

• TI
• Programming
• Microprocessor
• HCS
• HCS12
• Microcontrollers
• Embedded Systems
• Programming
• Assembly Language
• Automotive
• Electronics
• Digital Systems
• Computer Engineering
• Control Systems

嵌入式系统开发实战指南：硬件、软件与系统集成 概述 本书旨在为广大嵌入式系统开发者、爱好者以及相关专业的学生提供一本详实、全面的实战指南。不同于侧重于特定微控制器架构的书籍，本书将视角聚焦于嵌入式系统开发的核心理念、关键技术与实践方法，涵盖从硬件选型、嵌入式软件设计、实时操作系统应用到系统集成与调试的整个生命周期。我们力求通过理论与实践的深度结合，帮助读者构建扎实的嵌入式系统开发基础，并能独立解决实际开发中的复杂问题，培养具备全局观和工程素养的开发者。 第一部分：嵌入式系统基础概念与硬件平台 本部分将为读者打下坚实的理论基础，深入剖析嵌入式系统的本质。 第一章：什么是嵌入式系统？ 嵌入式系统的定义与特点： 探讨嵌入式系统与通用计算机的区别，强调其专用性、实时性、可靠性、低功耗、集成化等核心特征。 嵌入式系统的应用领域： 详细列举并分析嵌入式系统在消费电子、工业控制、汽车电子、医疗设备、物联网等领域的广泛应用，并通过具体案例展示其重要性。 嵌入式系统的组成： 介绍嵌入式系统的基本构成要素，包括微处理器/微控制器、存储器（RAM, ROM, Flash）、输入/输出接口、外围设备、软件系统等。 嵌入式系统开发流程概述： 梳理从需求分析、系统设计、硬件选型、软件开发、硬件集成、系统测试到部署维护的完整开发流程。 第二章：核心处理器与存储器技术 微处理器 (MPU) 与微控制器 (MCU) 的区别与联系： 深入对比两者的架构、功能集成度、应用场景，帮助读者理解在不同项目中的选择依据。 嵌入式处理器架构概览： 介绍ARM、RISC-V等主流嵌入式处理器架构的基本原理、指令集、流水线、缓存机制等。 存储器技术解析： RAM (Random Access Memory): 讲解SRAM与DRAM的原理、特点、在嵌入式系统中的作用，以及内存管理的基本概念。 ROM (Read-Only Memory): 介绍PROM, EPROM, EEPROM, Flash Memory等不同类型的ROM，重点分析Flash Memory的特性、擦写机制、在嵌入式系统中作为程序存储和数据存储的应用。 非易失性存储器： 探讨NAND Flash, NOR Flash, eMMC等在嵌入式设备中的具体应用，以及存储器接口（如SPI, I2C, SDIO）的原理和选型。 片上系统 (SoC) 的概念与优势： 解释SoC如何将多个功能模块集成到单一芯片上，以及其为嵌入式系统带来的性能提升、功耗降低和成本优化。 第三章：嵌入式硬件接口与通信协议 通用输入/输出 (GPIO) 接口： 讲解GPIO的基本工作原理、配置方法、中断机制，以及其在控制LED、读取按键等基础应用中的使用。 串行通信接口： UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter): 详细介绍UART的通信原理、波特率、数据位、停止位、校验位等参数配置，以及在设备间通信中的应用。 SPI (Serial Peripheral Interface): 讲解SPI的总线结构、主从模式、时钟同步、数据传输顺序，及其在连接传感器、外部存储器等场景的应用。 I2C (Inter-Integrated Circuit): 介绍I2C的总线协议、地址机制、读写操作流程，及其在连接多种外设时的灵活性。 并行通信接口： 简述并行接口的特点、优点和局限性，以及其在早期嵌入式设备中的应用。 模数转换器 (ADC) 与数模转换器 (DAC): 讲解ADC和DAC的工作原理，以及它们在采集模拟信号（如温度、光照）和输出模拟信号（如音频）中的重要性。 定时器与计数器： 探讨定时器/计数器的不同工作模式（定时、计数、PWM生成），以及其在精确计时、脉冲测量、波形生成等方面的应用。 中断系统： 深入讲解中断的产生、向量表、中断服务程序 (ISR) 的编写，以及中断在响应外部事件、提高系统效率中的关键作用。 常用的外部设备接口： 介绍USB, Ethernet, CAN, I2S等在嵌入式系统中常见的接口技术，并分析其适用场景。 第二部分：嵌入式软件开发与设计 本部分将聚焦于嵌入式软件的开发流程、编程技巧以及关键技术。 第四章：嵌入式C语言编程与优化 嵌入式C语言的特性与陷阱： 强调与标准C语言在内存访问、指针使用、位操作等方面的差异，以及在嵌入式开发中需要注意的陷阱。 高效的位操作与宏定义： 讲解如何利用位操作来高效地控制硬件寄存器，以及宏定义的合理使用来提高代码的可读性和效率。 嵌入式内存管理： 深入探讨堆栈的使用、内存分配与释放的策略，以及避免内存泄漏和栈溢出的方法。 中断服务程序 (ISR) 的编写规范： 强调ISR的简洁性、高效性和避免阻塞性操作的重要性。 嵌入式代码优化技巧： 算法优化： 分析时间复杂度和空间复杂度，选择更优的算法。 编译器优化： 理解编译器提供的优化选项，并合理利用。 针对特定硬件的优化： 利用处理器的特性，如SIMD指令集（如果适用）等。 代码重构与模块化： 提高代码的可维护性和复用性。 跨平台编译与交叉编译： 讲解交叉编译器的概念、工作原理，以及如何在开发主机上为目标嵌入式设备生成可执行代码。 第五章：实时操作系统 (RTOS) 的应用 为什么需要RTOS？ 解释单任务系统与多任务系统的区别，以及RTOS在复杂嵌入式系统中管理任务、资源和通信的必要性。 RTOS核心概念： 任务 (Task) / 线程 (Thread): 介绍任务的创建、销毁、状态切换（就绪、运行、阻塞、挂起）。 任务调度： 讲解优先级调度、时间片轮转调度、先到先服务 (FCFS) 等调度算法。 任务间通信 (IPC): 信号量 (Semaphore): 用于资源互斥访问和任务同步。 互斥锁 (Mutex): 专门用于保护共享资源的访问。 消息队列 (Message Queue): 实现任务之间的数据传递。 事件标志组 (Event Flags): 用于任务之间基于事件的同步。 同步与互斥： 深入分析死锁、活锁等并发问题，并介绍避免这些问题的策略。 常用RTOS介绍与比较： 简要介绍FreeRTOS, RT-Thread, Zephyr等主流RTOS的特点、优势和应用领域。 RTOS移植与配置： 讲解如何将RTOS移植到目标硬件平台，以及如何根据项目需求进行配置。 RTOS应用案例： 通过实际例子展示如何在RTOS环境下实现任务管理、资源共享和通信。 第六章：嵌入式软件设计模式与架构 嵌入式软件架构原则： 强调模块化、解耦、可扩展性、可测试性等设计原则。 常见嵌入式软件设计模式： 状态机 (State Machine): 用于处理复杂的状态转换逻辑。 观察者模式 (Observer Pattern): 实现事件驱动的通信。 生产者-消费者模式 (Producer-Consumer Pattern): 常用于数据流处理。 驱动程序设计： 讲解硬件驱动的编写规范、分层设计。 面向对象在嵌入式中的应用（可选）： 讨论C++在嵌入式开发中的应用，以及面向对象设计模式的引入。 嵌入式固件更新 (Firmware Update, FWU) 策略： 介绍OTA (Over-The-Air) 更新、Bootloader的工作原理。 第三部分：系统集成、调试与测试 本部分将引导读者完成从软件到硬件的集成，以及进行有效的调试与测试。 第七章：嵌入式系统硬件集成与驱动开发 硬件原理图与PCB设计基础： 简要介绍硬件设计的基本流程和关键考虑因素，帮助软件开发者理解硬件的限制和能力。 外设驱动程序的设计与实现： 寄存器级操作： 直接操作硬件寄存器来控制外设。 抽象层设计： 封装底层细节，提供统一的接口。 中断驱动的驱动程序： 利用中断提高效率。 DMA (Direct Memory Access) 的应用： 讲解DMA如何实现数据的高效传输，减少CPU负担。 电源管理与低功耗设计： 探讨在嵌入式系统中实现低功耗的策略，如睡眠模式、时钟门控等。 硬件调试工具： 介绍万用表、示波器、逻辑分析仪等常用硬件调试工具的使用方法。 第八章：嵌入式系统调试技术 代码调试基础： printf 调试： 最基本但也非常有效的调试方法。 断点与单步执行： 学习使用调试器设置断点，单步跟踪代码执行。 查看变量与内存： 在调试过程中检查变量值和内存内容。 栈回溯 (Stack Trace): 分析函数调用链，定位错误源。 硬件调试接口： JTAG (Joint Test Action Group) / SWD (Serial Wire Debug): 讲解JTAG/SWD接口的工作原理，以及如何通过它们进行在线仿真调试。 串口调试： 利用UART接口进行日志输出和交互式调试。 RTOS环境下的调试： 学习如何在RTOS环境中调试任务、信号量、消息队列等，识别并发问题。 性能分析与瓶颈定位： 使用工具测量代码执行时间，找出性能瓶颈。 常见嵌入式系统调试场景分析： 硬件初始化失败。 中断处理错误。 内存访问异常。 并发与同步问题。 第九章：嵌入式系统测试与质量保证 单元测试： 针对单个函数或模块进行测试。 集成测试： 测试不同模块组合在一起后的功能。 系统测试： 对整个嵌入式系统进行端到端的测试，模拟实际使用场景。 硬件-软件协同测试： 强调软硬件结合的充分测试。 可靠性与鲁棒性测试： 模拟异常输入、长时间运行、恶劣环境等，测试系统的稳定性。 性能测试： 评估系统的响应时间、吞吐量等关键性能指标。 安全测试（基础）： 简要介绍嵌入式系统的安全漏洞和防护措施。 测试自动化： 探讨如何自动化测试流程，提高效率。 附录： 嵌入式开发工具链介绍： 常用IDE、编译器、调试器等。 嵌入式项目管理与版本控制： Git在嵌入式开发中的应用。 进一步学习资源推荐： 相关书籍、在线课程、社区论坛等。 结语 本书的目标是成为您嵌入式系统开发旅程中的可靠伙伴。我们相信，通过系统地学习和实践本书中的内容，您将能够深刻理解嵌入式系统的设计原理，熟练掌握相关的开发技术，并最终能够独立设计、开发和调试出高性能、高可靠性的嵌入式产品。愿您在嵌入式开发的广阔天地中，不断探索，不断创新！

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆