嵌入式係統：使用eForth pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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圖書標籤:

• 嵌入式係統
• eForth
• Forth語言
• 單片機
• 硬件編程
• 係統編程
• 實時係統
• 嵌入式開發
• DIY電子
• 開源硬件

　　Java VM 和 .NET CLR 都是使用堆疊的虛擬機（Stack-Based VM），而 eForth 則是堆疊虛擬機中的翹楚。Java 和 C＃ 語言的移植性來自中間碼（bytecode 和 IL），其效能來自 JIT。 eForth 本身就是中間碼，而它的許多基本的中間碼，可以設計成 CPU 的機器碼。eForth 這種既是虛擬機又是程式語言的無所不包之特性，讓本書得以完整地論述基於 eForth 的 32 位元微電腦之全程實作，包括 CPU 和周邊設備的 VHDL 碼，以及建造 eForth 係統的全套工具。

本書內容涵蓋：

• 電腦的原理
• 32位元CPU的VHDL設計
• 重要週邊裝置的VHDL設計
• FPGA實驗闆實作驗證
• FORTH作業係統實作
• 組閤器、直譯器、編譯器實作
• CPU模擬器實作
• 嵌入式係統的開發工具

　　市麵上不乏論述微處理器及嵌入式係統方麵的書籍，但都隻能包含片段的知識，唯有本書一應俱全，包含瞭嵌入式係統必須的 CPU，操作係統和硬體軟體的開發工具。本書無保留地公佈 eForth 嵌入係統單晶片及中文字形係統的設計資料，目標就是要嚮年輕的工程師傳遞一個願景，我們每一個人都可以全盤掌握一個 32 位元電腦所有的硬體、軟體和係統的技術，並且可以在一個 FPGA 的實驗闆上來驗證和開發嵌入係統單晶片。這樣的工程師纔能夠帶領我們步入廿一世紀的數位工業。

　　本書的學習平颱是一套 eSOCFM-1 實驗闆。eSOCFM-1 實驗闆是易符智慧科技公司為內部發展産品所設計的 FPGA 産品開發係統，這也是學習 FPGA 最理想的實驗環境。它的核心是一顆 Actel ProAsic Plus FPGA 晶片。配上不同型式的記憶體晶片，和一些 IO 的周邊晶片，就可以很靈活地建造不同的係統，適閤各種不同的工業和商業應用。未購買 eSOCFM-1 實驗闆的讀者，也可以利用本書所提供的 CPU 模擬器來學習本書所述的 32 位元電腦與 eForth 操作係統。

《嵌入式係統：使用eForth》圖書簡介 深入探索現代嵌入式係統的核心與實踐，構建穩健、高效的嵌入式解決方案。 目標讀者與定位： 本書專為對嵌入式係統開發有濃厚興趣的工程師、專業學生以及尋求係統級編程深度的愛好者而設計。無論您是初次接觸嵌入式領域，還是擁有一定經驗但希望深入理解底層機製和高效編程範式的開發者，本書都將為您提供一套完整且實用的知識體係。我們假設讀者具備一定的微控製器基礎知識，並希望通過掌握一種靈活且強大的工具——eForth——來構建可靠的嵌入式應用。 本書核心聚焦： 本書擯棄瞭傳統嵌入式書籍中對特定商業工具鏈的過度依賴，轉而采用更具通用性和底層洞察力的 eForth 語言環境作為核心開發平颱。eForth 以其代碼緊湊、執行效率高、極強的可移植性和齣色的交互性，成為理解和調試嵌入式硬件的理想工具。 全書內容嚴謹、邏輯清晰，旨在為讀者構建一個從硬件抽象層到應用邏輯層的完整開發視角。 第一部分：基礎架構與環境搭建（Foundational Architecture and Environment Setup） 本部分著重於奠定堅實的理論基礎和實際操作環境。 1. 嵌入式係統概覽與硬件接口基礎： 係統地梳理現代嵌入式係統的核心組件，包括微控製器（MCU）的架構選擇、存儲器組織（RAM/ROM/Flash）、時鍾係統和中斷管理。詳細講解 GPIO、定時器/計數器等基礎外設的工作原理和編程模型。 2. eForth 語言導論與內核機製： 深入介紹 Forth 語言的“堆棧驅動”特性、逆波蘭錶示法（RPN）以及其作為一種交互式、可擴展的匯編語言的地位。重點解析 eForth 係統的內部結構，包括解釋器的工作流程、字典的構建機製以及如何有效地管理程序計數器（PC）。 3. 開發環境的建立與移植性考量： 指導讀者如何針對不同的目標硬件平颱（如 AVR、PIC 或基於 ARM 的 Cortex-M 係列）成功移植和配置 eForth 內核。探討如何利用匯編語言（Assembler）編寫高效的硬件抽象層（HAL），以確保代碼的可移植性。 第二部分：硬件抽象與驅動開發（Hardware Abstraction and Driver Development） 這是本書實踐性的核心部分，著重於如何利用 Forth 的能力直接控製和驅動各種硬件資源。 1. 精確的時間控製與中斷處理： 詳細講解如何利用 eForth 編寫高精度定時器服務程序。內容涵蓋設置周期性中斷、處理硬件異常、以及使用 Forth 綫程（若適用）或協作式多任務來管理並發事件。強調在資源受限環境下編寫無鎖（Lock-Free）或低開銷的同步機製。 2. 串行通信協議的實現： 全麵覆蓋異步串行通信（UART/USART）的底層編程。不僅包括波特率的計算與配置，還深入到緩衝區的管理、奇偶校驗的實現，以及構建可靠的發送/接收協議棧。同時，探討同步通信協議如 I2C 和 SPI 的位級操作和時序控製。 3. 數據采集與模數轉換（ADC）： 闡述 ADC 采樣的原理，包括參考電壓的選擇、采樣定理的應用。通過 eForth 編程實現連續采樣模式和事件觸發采樣模式，並探討如何對原始數字信號進行濾波（如滑動平均濾波）和縮放，以滿足工程精度要求。 4. 存儲器管理與非易失性數據存儲： 探討如何有效管理嵌入式係統的有限RAM空間。重點講解如何利用 eForth 的 `CREATE`/`DOES>` 結構來定義變量和緩衝區。此外，詳細介紹對外部 EEPROM 或內部 Flash 存儲器的讀寫操作，包括塊擦除、數據校驗（Checksum）和磨損均衡（Wear Leveling）的基本概念。 第三部分：係統控製與高級特性（System Control and Advanced Features） 本部分將開發提升到係統級設計和軟件工程的層麵，利用 eForth 提供的強大靈活性來應對復雜的控製任務。 1. 交互式調試與係統自檢： eForth 的交互式特性是其最大的優勢之一。本書將指導讀者如何利用實時解釋器進行在綫變量監控、內存檢查和函數調用。構建一套完整的係統自檢（POST）程序，用於啓動時驗證硬件狀態，並實現故障代碼報告機製。 2. 內存池與動態資源管理： 在靜態內存為主的嵌入式環境中，學習如何設計和實現一個健壯的內存池管理器。解釋 Forth 堆棧指針（WP）與係統數據棧之間的關係，並提供實現固定大小和可變大小內存塊分配與釋放的 Forth 宏定義。 3. 嵌入式實時性與控製算法： 討論如何在基於事件驅動或協作式多任務的 eForth 環境中實現精確的控製周期。通過實際案例（如 PID 控製器的離散化實現），展示如何將復雜的數學模型高效地映射到 Forth 代碼中，並確保控製循環的確定性。 4. 代碼擴展性與係統維護： 深入探討 Forth 的“編譯器自舉”能力。展示如何動態地在目標闆上編譯和加載新的 Forth 詞（Words），實現係統的在綫升級和功能擴展，而無需重新燒錄整個固件。這極大地提高瞭嵌入式軟件的迭代速度和現場維護能力。 本書特色： 工具中立性： 專注於底層原理和通用編程範式，而非依賴於任何特定的商業IDE或編譯器，使知識更具持久價值。 實踐驅動： 每一個理論點都輔以具體的 eForth 代碼示例和硬件交互說明，確保讀者能夠立即動手實踐。 麵嚮效率： 深入剖析 Forth 如何生成高度優化的、代碼尺寸極小的機器碼，是資源受限係統的理想選擇。 閱讀本書後，您將能夠自信地使用 eForth 框架，設計、實現並調試從傳感器接口到復雜控製邏輯的完整嵌入式解決方案，從而真正掌握嵌入式係統的“脈搏”。

序

第一部分 電腦的原理和 F# 係統簡介

• 第一章 電腦四大定律
  1.1 電腦不科學
  1.2 電腦第一定律：分解定律
  1.3 電腦第二定律：多樣定律
  1.4 電腦第三定律：結構定律
  1.5 電腦第四定律：正確定律
  1.6 電腦科學瞭，又怎麼樣？
  1.7 習題
• 第二章 F# 係統
  2.1 Forth 精義
  2.2 Forth 是最優越的電腦語言
  2.3 F# 係統簡介
  2.4 Forth 程式練習
  2.5 算術計算
  2.6 比較復雜的應用
  2.7 道和名
  2.8 習題

第二部分 eP32 係統的設計和實證

• 第三章 CPU 的設計
  3.1 邏輯原理
  3.2 數位邏輯
  3.3 杜林機
  3.4 eP32 的架構
  3.5 eP32 的資料處理部份
  3.6 eP32 的地址儲存部份
  3.7 eP32 的地址産生部份
  3.8 eP32 的有限狀態控製機
  3.9 eP32 架構的優點
  3.10 習題
• 第四章 eP32 中央處理器的設計
  4.1 eP32 的輸齣輸入訊號
  4.2 STACK 模組
  4.3 eP32 的暫存器
  4.4 eP32 的內部訊號
  4.5 畫綫引擎中的暫存器和訊號
  4.6 eP32 的指令常數設定
  4.7 參數堆疊和返迴堆疊的實現
  4.8 畫綫引擎的同步訊號設定
  4.9 畫綫引擎字組進位的控製訊號
  4.10 X 軸上單點和橫綫的初值
  4.11 讀取畫綫引擎的暫存器及訊號
  4.12 eP32 的解碼器
  4.13 eP32 指令的解碼工作
  4.14 eP32 有限狀態控製機
  4.15 VHDL，FPGA 與 FORTH
  4.16 習題
• 第五章 eP32 的周邊裝置
  5.1 eP32 晶片設計
  5.2 UART 模組
  5.3 SPI 模組
  5.4 GPIO 模組
  5.5 BOOT 模組
  5.6 其他周邊裝置
  5.7 習題
• 第六章 eSOCFM-1 實驗闆
  6.1 eSOCFM-1 實驗闆的綫路圖
  6.2 eSOCFM-1 實驗闆上的裝置
  6.3 在 APA300 上建造 eP32 晶片
  6.4 在 AT25128 上建造 eP32 操作係統
  6.5 在 eSOCFM-1 實驗闆上發展應用程式
  6.6 習題

第三部份 係統的開發工具

• 第七章 F# 的視窗介麵
  7.1 中文發展係統的載入檔（FG.FEX）
  7.2 視窗係統下符式的啓動程式（INIT.F）
  7.3 視窗係統下支援符式的 win32 介麵
  7.4 視窗係統的控製颱介麵（CONSOLEI.F）
  7.5 視窗係統下支援符式的控製颱指令（CONSOLE.F）
  7.6 視窗係統的選單介麵（CONMENU.F）
  7.7 視窗係統的輸齣輸入界麵（BUFFERIO.F）
  7.8 視窗係統的使用者界麵（UI.F）
  7.9 ANSI FORTH 標準指令集（ANSI.F）
  7.10 視窗係統的檔案界麵（FILEINC.F）
  7.11 習題
• 第八章 eP32 易符係統的交叉編譯
  8.1 易符係統的交叉編譯器（META32U.F）
  8.2 易符係統的組閤器（ASM32U.F）
  8.3 易符係統的符式低階指令核心（KERN32U.F）
  8.4 易符係統的符式高階指令程式
  8.5 易符係統的周邊裝置控製程式（FGASIC.F）
  8.6 易符係統的偵錯分析程式（DIAG.F）
  8.7 易符係統的模擬器（SIM32U.F）
  8.8 習題
• 第九章 eP32 的中文發展係統
  9.1 易符係統串列埠界麵（COM14.F）
  9.2 資料檔案上傳指令（TXFGROM.F）
  9.3 視窗係統的串列埠程式（TERM4.F）
  9.4 eP32 係統的擴展指令（FUP）
  9.5 中文字形産生器指令集（SUP）
  9.6 習題

結語 庖丁解牛

索引

评分☆☆☆☆☆

最近，為瞭準備一個重要的專案，我花瞭不少時間在蒐集相關的技術資料。在瀏覽瞭一些國外知名的技術論壇和社群，以及一些颱灣本地的科技新知網站後，我注意到一個主題——「輕量級嵌入式係統的開發優勢」。當時有幾位工程師在討論，對於資源受限的微控製器，傳統的C語言開發雖然成熟，但在某些極緻要求效能和記憶體的應用場景下，可能並非最佳解。其中，有一位使用者強烈推薦瞭一種名為eForth的開發方式，並錶示這能帶來前所未有的靈活性和效率。當時我對eForth隻是一知半解，但看到他分享的幾個小範例，那種簡潔到近乎哲學的程式碼結構，真的讓我印象深刻。我一直認為，好的工具和方法，應該是讓問題變得更簡單，而不是更複雜。《嵌入式係統：使用eForth》這本書的齣現，就像及時雨，它正好填補瞭我對這個新興技術的知識空白。我希望透過這本書，能夠深入瞭解eForth的底層原理，學習如何將它實際應用在實際的嵌入式專案中，進而提升我解決問題的能力，讓我在未來的技術競賽中，能夠擁有更強的競爭力。

评分☆☆☆☆☆

我一直以來都對「如何讓東西動起來」這件事抱持著極大的熱情，尤其是在電子電路和程式設計結閤的領域。從早期玩單晶片到後來接觸各種 ARM 架構的微控製器，我總是不斷地尋找更有效率、更有趣的開發方式。最近，在一次跟業界前輩聊天的時候，他隨口提到瞭「Forth語言在嵌入式係統的應用」，當時我聽瞭覺得很新奇，因為我過去的學習路徑幾乎都是圍繞著C、C++，甚至Python在嵌入式領域的應用。前輩當時說，Forth的優勢在於其互動性、可擴展性，以及能夠直接操作記憶體的能力，對於某些高度客製化的嵌入式係統開發，會有意想不到的幫助。這番話真的在我心中埋下瞭一顆種子。我認為，學習新的程式語言和開發架構，就像是為自己增添新的工具箱，能夠應對更多不同的挑戰。《嵌入式係統：使用eForth》這本書，正好提供瞭我深入探索這個新世界的敲門磚。我非常期待它能帶領我認識Forth的獨特魅力，並且學習如何將eForth這套係統，應用到我實際的專案中，或許能讓我對嵌入式係統的理解，上升到一個全新的層次。

评分☆☆☆☆☆

最近我一直在思考，在現今這個軟體蓬勃發展的時代，我們如何纔能寫齣真正「精簡而強大」的程式碼，尤其是在資源有限的嵌入式硬體上。我觀察到，很多開發者傾嚮於使用現成的函式庫和框架，這固然能加快開發速度，但有時候也會犧牲掉對底層的掌控力和效率。我對「從根本上理解」的原則非常重視，因此對於一些與主流不同的開發語言或架構，我總是充滿好奇。在一次偶然的瀏覽中，我看到瞭《嵌入式係統：使用eForth》這本書的書訊，它提到的eForth，光是名字就讓我覺得與眾不同，它聽起來不像是一種「速成」的工具，而更像是一種「深入」的哲學。我對它能否提供一種截然不同的思維方式，來解決複雜的嵌入式係統問題感到非常期待。我希望這本書能帶領我跳脫過去的思維定勢，學習如何用更優雅、更有效率的方式來設計和實現嵌入式係統，進而培養齣更強大的軟體內功。

评分☆☆☆☆☆

我對於能「精確控製」硬體這件事，一直有著莫名的執著。從以前玩傢用電腦組裝，到後來開始接觸各種開發闆，我總是想知道，在我敲下的每一個指令背後，到底發生瞭什麼事情。傳統上，C語言無疑是嵌入式開發的主流，但我也聽過一些前輩們討論，在某些對效能和體積有極緻要求的場閤，Forth語言能展現齣驚人的優勢。我對這種「逆嚮工程」般的學習方式，也就是從最底層的指令集和記憶體管理開始理解，非常感興趣。《嵌入式係統：使用eForth》這本書的標題，讓我眼睛一亮，它直接點齣瞭「嵌入式係統」和「eForth」這兩個我一直想深入瞭解的關鍵詞。我期待這本書能為我打開一扇通往全新開發世界的門，讓我不再隻是依賴高階抽象，而是能真正理解係統的脈動，並且學會如何用eForth這樣一種獨特的語言，來打造齣更貼近硬體、更具備彈性的嵌入式解決方案。

评分☆☆☆☆☆

天啊，我前陣子在誠品書局閒晃，意外瞄到這本《嵌入式係統：使用eForth》，光是書名就讓我眼睛一亮！身為一個對軟體開發一直充滿好奇，又特別著迷於硬體底層運作的資深工程師，過去幾年我真的接觸過不少嵌入式係統的書籍，從C語言的經典巨著到各種微控製器原廠的手冊，都翻遍瞭。但老實說，很多書都像是在教你「怎麼用」而不是「為什麼要這樣用」，或是內容太過學術，離實際開發的脈絡有點遠。這本《嵌入式係統：使用eForth》的齣現，讓我覺得很有潛力，它提到的eForth，聽起來就是一種比較不一樣的思維方式，不是那種一味堆疊複雜語法，而是著重在精簡、高效能的係統設計。我尤其好奇，用Forth這樣一個「逆嚮波蘭錶示法」的語言來寫嵌入式程式，究竟能帶來什麼樣的獨特優勢？是能讓程式碼更小、更易於除錯？還是能更直觀地與硬體互動？我腦海中已經開始想像，如果真的能掌握這門技術，未來在物聯網、工業自動化這些領域，或許能開創齣全新的解決方案。我超期待這本書能帶我進入一個全新的學習領域，打破我過去對嵌入式係統的刻闆印象，也希望能藉此提升我現有的開發能力。