微控制器的网路连线与应用(附范例光碟片) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

图书标签:

• 微控制器
• 单片机
• 网络通信
• 嵌入式系统
• 物联网
• C语言
• 应用开发
• 范例代码
• 硬件设计
• 实践教程

　　本书是以微控制器为基础的硬体装置，然后编写程式做制作网路装置，让它成功上网所具备知识的一本书。把RS-232和乙太网路整合到网路装置内，以便透过区域网路、广域网网或网际网路和其他人通讯。除了能够获得建构网路装置的知识之外，也能够深入了解到这些网路装置内部程式码的操作原理。本书适用科大电子、电机系「微控制器应用」课程。

深入探索嵌入式系统的广阔天地：现代电子设计的基石 本书聚焦于嵌入式系统设计的前沿领域，旨在为读者构建一个全面、深入且实用的知识框架，使其能够驾驭当今电子产品和物联网（IoT）应用的核心技术。我们着眼于微控制器（Microcontroller, MCU）作为核心处理单元，如何从孤立的计算节点，演化为能够实时、高效地与其他设备、网络乃至云端进行数据交换的智能终端。 全书的结构设计兼顾了理论的严谨性与实践的可操作性。我们不会停留在对单一硬件平台的简单介绍，而是深入剖析构建现代嵌入式应用所需的所有关键技术栈，包括底层硬件交互、实时操作系统、高效的软件架构设计，以及至关重要的系统级互联与通信协议栈。 第一部分：嵌入式系统核心与微控制器架构的精炼解读 本部分首先为读者夯实基础，但侧重点在于现代高性能MCU的设计哲学而非基础的数字逻辑回顾。 1.1 MCU核心架构的演进与选型策略： 我们详细阐述从传统的8位架构到主流的32位Cortex-M系列（如M3, M4, M7）在性能、功耗和内存保护机制上的根本差异。重点分析了流水线深度、中断响应延迟（Interrupt Latency）和浮点运算单元（FPU）对实时系统性能的影响。此外，针对当前市场主流厂商（如STMicroelectronics、NXP、Microchip）的芯片系列，提供了详细的选型矩阵，指导工程师如何根据应用需求（如感应器融合、电机控制、低功耗待机）选择最合适的MCU系列。 1.2 高效能外设的深度驾驭： 嵌入式系统的精髓在于对片上资源的极致利用。本章深入讲解了高级定时器（Advanced Control Timers）在脉冲宽度调制（PWM）的死区控制（Dead Time Insertion）和互补波形生成中的应用，这对于电力电子和电机驱动至关重要。同时，对模数转换器（ADC）的过采样（Oversampling）技术和双缓冲模式（Dual-Mode Buffering）的实现进行了详尽的分析，确保传感器数据的准确采集和高效DMA传输。我们也会探讨高精度接口，如数模转换器（DAC）在生成复杂波形合成中的作用。 1.3 内存管理与代码优化： 对于资源受限的MCU而言，内存布局是性能的关键。本书详细剖析了链接脚本（Linker Script）的编写艺术，如何精确控制代码段、数据段和堆栈（Stack）的分配。此外，针对C语言的易失性（volatile）关键字、位域（Bit Fields）的使用规范，以及编译器优化级别（-O0到-Os）对最终固件大小和执行速度的影响，提供了详尽的实战案例。 第二部分：实时嵌入式软件架构与可靠性工程 本部分将视角从硬件转向软件，构建可靠、可维护的嵌入式操作系统和应用框架。 2.1 实时操作系统（RTOS）的深度剖析： 我们超越了对任务调度的基本描述，深入研究了优先级反转（Priority Inversion）问题及其解决方案，例如优先级继承（Priority Inheritance）和优先级天花板（Priority Ceiling）协议。对于信号量（Semaphore）、互斥锁（Mutex）和消息队列（Message Queue）的正确使用场景进行了细致的区分，强调在资源共享场景下选择合适同步机制的重要性。本章还将对比分析FreeRTOS、Zephyr等主流RTOS在内核结构上的异同。 2.2 中断服务程序（ISR）的设计规范与优化： ISR是影响系统实时性的最敏感部分。我们建立了严格的ISR设计准则：“快速退出”原则。详细说明了如何利用延迟过程调用（Deferred Procedure Call, DPC）或任务通知（Task Notifications）机制，将耗时的处理逻辑从高优先级的ISR中剥离出来，避免阻塞关键任务。 2.3 状态机（State Machine）在嵌入式应用中的建模： 复杂的嵌入式设备（如通信协议栈、用户界面）本质上是状态驱动的。本章介绍了如何使用有限状态机（FSM）或更高级的层次化状态机（HSM）来清晰地组织复杂的逻辑流程，从而提高代码的可读性和可测试性。 第三部分：现代嵌入式系统的互联互通与数据安全 这是构建物联网设备和工业控制系统的核心能力。本部分将重点放在高效、可靠的数据传输机制上。 3.1 嵌入式TCP/IP协议栈的精简实现： 对于资源受限的设备，我们需要理解轻量级TCP/IP栈（如LwIP）的工作原理。我们将详细解析ARP解析、TCP拥塞控制的简化版本，以及如何配置Netconn API与Raw API之间的权衡。重点探讨套接字编程（Socket Programming）在嵌入式环境中的异步处理模式。 3.2 序列化与数据交换协议： 数据在网络上传输的效率直接关系到系统响应速度。本书对比了JSON、XML与更适合嵌入式系统的Protocol Buffers (Protobuf) 或 MessagePack 在解析速度、数据体积上的差异。我们重点指导读者如何构建高效的二进制数据协议，确保数据包的最小化开销。 3.3 工业级通信标准解析： 针对工业自动化领域，我们深入研究了CAN总线的帧结构、仲裁机制以及CANopen的高层应用协议。对于现场总线（Fieldbus）的应用，如Modbus RTU/TCP，如何进行寄存器映射和数据访问是关键。 3.4 嵌入式安全基础：身份验证与固件更新： 现代设备必须考虑安全因素。本章介绍了TLS/SSL的轻量级实现（如mbedTLS）在资源受限设备上的集成挑战。我们详细分析了安全启动（Secure Boot）的基本流程，以及OTA（Over-The-Air）固件更新机制的原子性设计，确保更新过程中设备不会陷入“变砖”状态。 第四部分：系统级性能分析与调试技术 本书的最后部分侧重于工程实践中至关重要的性能分析和故障排除。 4.1 功耗分析与电源管理： 阐述了动态功耗（由时钟频率和切换活动决定）与静态功耗（漏电流）的来源。重点讲解如何利用MCU的低功耗模式（如Stop/Standby模式）设计有效的唤醒源管理（Wakeup Source Management），以及如何使用外部硬件工具（如高精度电流表）进行功耗剖析（Power Profiling）。 4.2 实时性能的量化与追踪： 仅仅依靠打印日志无法准确测量实时性。本书教授读者如何使用逻辑分析仪（Logic Analyzer）和示波器，结合GPIO翻转或专用调试探针，精确测量任务切换时间、中断响应时间和外设访问延迟。介绍使用DWT Cycle Counter或RTOS内置的Hook函数来进行细粒度的代码性能追踪。 4.3 鲁棒性测试与故障注入： 探讨如何设计看门狗（Watchdog Timer, WDT）的正确使用方式，包括窗口看门狗的配置。本章还介绍了内存保护单元（MPU）的配置，用于隔离不同安全等级的代码区域，以防止一个模块的崩溃导致整个系统瘫痪。通过系统性地注入错误（如无效指针、堆栈溢出）来验证系统的恢复能力。 通过对以上四个维度的深入剖析和大量工程实践的指导，本书旨在将读者从一个仅能操作寄存器的初级嵌入式工程师，培养成为能够设计、实现和维护高性能、高可靠性、具备网络互联能力的复杂嵌入式系统的架构师。

第1章　微控制器网路连线的基本—RS-2321-1
历史小档案1-3
RS-232标准的使用程序1-7
RS-232电压转换的一些考虑1-12

第2章　利用微控制器实作 RS-2322-1
基本的RS-232硬体2-1
建立一个使用微控制器的简单RS-232收发器2-6
RS-232 介面的硬体2-8
使用微控制器的DCE装置2-9
编写一些简单的 RS-232 韧体2-14
RS-232 传输码的位元2-24
RS-232接收程式码2-31

第3章　以BASIC语言编写RS-232微控制器常式3-1
以BASIC语言编写RS-232程式3-2

第4章　建立RS-232的通讯硬体4-1
有关RS-232的进阶BASIC指令4-1

第5章　微控制器 USART 的使用方法5-1
利用中断驱动的USART程式码5-6
将我们对 RS-232 的认识应用到 Atmel AVR5-30
如何编写 AVR 的 RS-232 常式5-33

第6章　…另一个序列式协定6-1
为什么要使用 ？6-4
汇流排6-4
汇流排上的ACK和NAK信号6-8
对仲裁和时脉同步更多的认识6-10
的定址6-14
一些 的韧体6-15
AVR 主控装置的 程式码6-16
AVR的主控-接收器模式的程式码6-24
PIC的 从属-传送器模式的程式码6-26
AVR-到-PIC 的 通讯作业6-34

第7章　乙太网路7-1
何谓乙太网路？7-1
积体电路 CS8900A-CQ7-3
有关CS8900A-CQ重设的概述7-5
CS8900A-CQ的媒体介面(Media Interface)概述7-5
有关 CS8900A-CQ 传输程序的概述7-5
有关 CS8900A-CQ 接收程序的概述7-7
CS8900A-CQ 的外部储存装置概述7-8
CS8900A-CQ 的状态指示灯7-8
CS8900A-CQ的MAC层7-9
Easy Ethernet CS8900A 的硬体7-14
PIC16F877 微控制器7-14
Microchip 的微控制器 PIC18F4527-16
CS8900A-CQ 的乙太网路层7-16
CS8900A-CQ 使用的电源7-18
CS8900A-CQ 的乙太网路隔离变压器7-18
在Easy Ethernet CS8900A的PIC16F877微控制器中
的设计7-21
ICSP(线上序列式规划)介面7-24
如何开发Easy Ethernet CS8900A的韧体7-27
设定PIC16F877微控制器7-31
PIC16F877记忆体资源的分配和利用7-34
函式原型7-34
变数的定义7-35
Easy Ethernet CS8900A 的巨集7-45
定义CS8900A-CQ的PacketPage暂存器组7-53
CS8900A-CQ 的汇流排介面暂存器7-55
产品识别码7-56
CS8900A-CQ 的状态和控制暂存器7-56
CS8900A-CQ 的配置和控制暂存器7-57
CS8900A-CQ 的状态和事件暂存器7-68
CS8900A-CQ 的位址过泸暂存器7-74
CS8900A-CQ 接收和传输讯框的位置7-75
它存入暂存器了吗？7-75

第8章　编写CS8900A-CQ的韧体8-1
第一个步骤8-3
CS8900A-CQ的重设8-4
载入CS8900A-CQ的基本参数8-6
载入CS8900A-CQ的个别位址暂存器组8-9
启用CS8900A-CQ的发送器和接收器8-10
主要操作回圈8-12
仔细检视讯框的结构8-14
ARP的技术8-24

第 9 章　PING测试Easy EthernetCS8900A9-1

第10章　UDP和Easy Ethernet CS8900A10-1
UDP网际网路测试面板10-4

第11章　TCP和Easy Ethernet CS8900A11-1
实体层11-5
连结层11-5
网路层11-6
传输层11-6
应用层11-6

第12章　让我们再重复一次12-1
Easy Ethernet Whacked???这是什么样的专案呢？12-2
Realtek RTL8019AS12-3
Easy Ethernet W使用的硬体12-14
Easy Ethernet W 的韧体12-15
Realtek RTL8019AS 的初始化12-19
Easy Ethernet W的上线操作12-43
使用Easy Ethernet W传输讯框12-48
操作和测试的一些工具12-53

第13章　Easy Ethernet AVR的上线操作13-1

第14章　结　局14-1
如何取得Easy Ethernet装置14-2
关于作者14-3

评分☆☆☆☆☆

对于一直以来对物联网和智能控制充满好奇的普通科技爱好者而言，《微控制器的网路连线与应用》(附范例光碟片)这本书无疑是一个令人兴奋的发现。我常常关注市面上各种智能设备，但对于它们是如何实现远程控制和数据传输的，却始终感到一知半解。这本书的标题直接点出了核心——“网路连线”，这正是我最渴望了解的知识盲区。我想知道，是不是通过这本书，我就可以理解那些复杂的网络协议是如何在小小的微控制器上运行的？是不是我就可以学习如何为我的DIY项目添加Wi-Fi或者蓝牙功能，让它们变得更加“聪明”？我特别看重“附范例光碟片”的配置。对我这种偏重实践、喜欢动手操作的人来说，理论性的讲解固然重要，但如果没有实际的例子来引导，往往很难将书本知识转化为实际能力。如果光碟里能提供一些可以直接运行、并且易于修改的范例，比如如何做一个简单的网络遥控开关，或者如何让我的温度传感器数据能够通过网页实时显示，那将是多么令人兴奋的事情！我希望这本书能用比较通俗易懂的语言来解释技术概念，避免过多的专业术语，让像我这样的“小白”也能看得懂、学得会。同时，如果书中能介绍一些不同网络通信方式的优缺点，以及在不同场景下的选择建议，那就更贴心了。总之，我期待这本书能够成为我踏入物联网领域的一块敲门砖，让我能够真正地享受DIY的乐趣。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在职的嵌入式开发工程师，虽然日常工作接触的都是比较复杂的项目，但偶尔也会对一些低成本、易于实现的物联网应用产生兴趣。《微控制器的网路连线与应用》这本书，从标题来看，似乎是对嵌入式网络连接方面的一个比较全面的梳理，特别是“网路连线”和“应用”这两个关键词，对于我们这种需要快速落地项目的工程师来说，很有吸引力。我比较关心书中是否会对一些主流的嵌入式操作系统（如RTOS）上的网络协议栈进行讲解，以及如何在这类平台上实现高效的网络通信。同时，书中提及的“应用”，如果能包含一些实际的物联网场景，例如智能家居的传感器数据采集与控制、工业设备的远程监控等，并且能提供相关的实现思路和代码框架，那将非常有借鉴意义。我尤其看重“附范例光碟片”这一点。虽然我们自己可以编写代码，但如果有经过验证的、可运行的范例，可以作为我们项目开发的起点或者参考，能够极大地节省开发时间和精力，避免重复造轮子。我希望光碟中的范例能够尽可能地覆盖不同的网络通信协议和应用模式，例如RESTful API、WebSocket等，并且能提供清晰的代码结构和详细的注释。如果书中还能对网络安全方面的一些基本实践进行介绍，比如数据加密、身份验证等，那对我们来说更是锦上添花，能够帮助我们设计出更健壮、更安全的系统。

评分☆☆☆☆☆

我是一名业余的电子爱好者，平时喜欢鼓捣一些小玩意，但一直以来，对于如何让我的电子作品“联网”都感到非常头疼。接触过一些单片机，也了解了一些基础的通信原理，但总觉得像是隔着一层纱，摸不着门道。《微控制器的网路连线与应用》（附范例光碟片）这个书名，一下就击中了我最想解决的问题。我常常看到国外的一些创客项目，他们的作品都能轻松地通过手机APP控制，或者实现远程数据采集，而我自己的作品，最多只能做到本地通信，总是觉得不够“智能”。这本书如果能详细讲解如何为微控制器添加网络功能，比如如何选择合适的网络模块，如何配置网络参数，如何编写网络通信的代码，那对我来说就太有价值了。我尤其期待书中的“范例光碟片”。对我这种动手能力比较强的人来说，看再多的理论都不如直接上手实践。如果光碟里能有一些可以直接运行的、具有一定实用性的网络应用范例，比如一个简单的远程控制小车，或者一个可以实时查看数据的网络仪表盘，那绝对能激发我的创作热情，让我更快地学会如何将这些技术应用到我自己的项目中。我希望书中能有一些关于不同网络通信方式的对比和选择建议，毕竟不同的应用场景可能适合不同的通信技术，了解它们的优缺点能帮助我做出更明智的选择。如果书中还能介绍一些常见的开发板和相关的软件工具，那就更好了，这样我就可以直接带着书和光碟去实践了。

评分☆☆☆☆☆

作为一名正在准备毕业设计的学生，我对于《微控制器的网路连线与应用》这本书可以说是抱着非常大的期待。我们小组的课题方向就是基于微控制器的智能监测系统，而其中最关键的环节就是如何让我们的监测节点能够稳定地接入网络，并将采集到的数据高效地传输到服务器端，同时也要能够接收来自服务器端的控制指令。市面上关于微控制器原理的书籍汗牛充栋，但能够系统性地讲解网络连接的部分，并且提供具体实践方法的，却寥寥无几。我特别关注书中关于TCP/IP协议栈的讲解，希望它能用更易懂的方式来解释这些底层协议，以及如何在嵌入式系统中实现它们。另外，书中提到的“应用”部分，如果能涵盖一些常见的网络通信协议，例如MQTT、HTTP，甚至是一些无线通信技术，如Wi-Fi、蓝牙，那对我们的毕业设计来说，无疑是莫大的帮助。我非常看重“附范例光碟片”的配置，因为理论知识需要通过实践来巩固。如果光碟中的范例能够提供完整的代码，并对代码进行详细的注释和讲解，那将极大地提高我们的学习效率，让我们能够快速地将学到的知识应用到实际项目中。我希望书中能有关于数据安全传输的讨论，因为我们的监测系统可能涉及到一些敏感数据的采集，这部分的安全性是至关重要的。总的来说，这本书如果能提供扎实的理论基础和丰富的实践案例，对于我们这样的学生群体来说，绝对是一本不可多得的宝贵资源。

评分☆☆☆☆☆

这本《微控制器的网路连线与应用》光碟版，对我这个一直想把家里老旧的智能设备“升级”一番的DIY爱好者来说，简直就是及时雨！我常常望着那些连Wi-Fi都连不上的旧电视、旧空调，心痒痒的，总觉得它们还有很大的潜力可以挖掘。市面上关于物联网、智能家居的书不少，但很多都太过理论化，讲的是一些我用不到的工业级应用，看得我云里雾里，最后还是不知道从何下手。这本的标题就直接点明了“网路连线”，这正是我最头疼的部分。我之前也尝试过一些网络编程的入门书籍，但总是感觉跟微控制器结合起来之后，就变得复杂异常，代码看得我眼花缭乱。而且，我特别看重“附范例光碟片”这一点，对我这种动手能力强于理论学习的人来说，光看书是很难有实际成效的，有现成的、可以直接拿来修改和实践的例子，这大大降低了学习门槛，也能让我更快地看到成果，而不是把一堆理论知识装在脑袋里却无法应用。我特别期待书中的范例能涵盖一些比较贴近生活的应用，比如如何让我的智能插座可以通过手机APP控制，或者如何搭建一个简单的家庭气象站，实时监测室内外的温湿度。如果能有关于低功耗连接的讲解，那就更完美了，毕竟很多DIY项目都需要考虑电池续航的问题。总而言之，这本书的定位非常准确，抓住了我这样的普通用户在实际应用中遇到的核心痛点，相信光碟里的范例一定能让我这个“小白”也能玩转微控制器的网络连接。