8051入门:C语言轻松学

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具体描述

入门经典,易学易用的初学指引!

  8051 C语言必修启蒙书:
  本书是以从未学习过任何单晶片的入门初学者角度,来设计多元化的实习单元,以最简单的方式教导读者轻松学习8051程式设计。专题实作单元中皆包含【相关知识】、【函式说明】、【实作练习】三大部份,而驱动周边元件的程式亦写成函式,让初学者无须了解繁复的程式设计,只须使用简单参数设定,就可以轻松控制周边元件,快速完成实用的专题电路,绝对是一本物超所值的最佳8051入门书。

  ‧最简单的8051入门教材
  本书强调8051入门的真正轻松学习,以初学者的思考角度安排学习单元。全书所使用之电路图以IC实际脚位拟真绘制,让初学者可以透过视觉step by step 的方式,快速完成硬体接线。

  ‧多样化的周边控制范例
  如LED、矩阵型LED、七段显示器、LCD、蜂鸣器、指拨开关、按键开关、矩阵键盘、AD转换器、DA转换器、马达、超音波感测器,以及温、溼度感测器等超过150个实用的应用范例及练习。

  ‧单元实作模组化设计
  大部份的周边元件驱动程式已写成函式,可以跳过繁杂程序,轻松设定参数来控制周边元件。积木式结合本书范例程式,更容易发挥创意,完成互动设计的专题作品。

  ‧内容充实且应用生活化
  结合生活化的单元教学设计,提高学习兴趣,并能激发想像力,涵盖各种LED的应用,如闪烁、移位、调光、广告灯、交通号志灯等,以及计数器、选号机、数位时钟、数位电压表、数位温度计、数位溼度计、距离测量器、倒车警示器、电子琴、音乐盒、远端遥控、马达转速及转向控制等。
嵌入式系统设计与应用:基于ARM Cortex-M系列微控制器 本书面向电子工程、计算机科学及相关专业的学生、工程师和爱好者,旨在系统介绍现代嵌入式系统设计的基础理论、核心技术以及应用实践。内容聚焦于目前业界应用最为广泛的ARM Cortex-M系列微控制器,提供一套从硬件底层到软件应用的全栈式学习路径。 --- 第一部分:嵌入式系统基础理论与开发环境(约300字) 本部分首先确立嵌入式系统设计的宏观视角。我们将深入剖析嵌入式系统的定义、基本架构、发展历程及其在物联网(IoT)、工业控制、消费电子等领域的关键作用。 1.1 嵌入式系统的本质与分类: 详细阐述嵌入式系统与通用计算系统的区别,介绍实时性(Hard/Soft Real-Time)的重要性。通过对比微处理器(MPU)、微控制器(MCU)和系统级芯片(SoC)的异同,帮助读者明确当前学习的核心对象。 1.2 Cortex-M生态系统概述: 重点介绍ARM Cortex-M内核家族(如M0/M3/M4/M7)的特性,包括指令集架构(Thumb-2)、流水线设计以及内存保护单元(MPU)。阐明Cortex-M系列如何平衡性能、功耗和成本。 1.3 嵌入式开发工具链: 搭建完整的开发环境是成功的第一步。本章详细指导读者配置基于GCC/LLVM的交叉编译环境(Toolchain),介绍集成开发环境(IDE,如Keil MDK, STM32CubeIDE)的使用方法,并讲解Makefiles在项目管理中的应用。重点区分仿真(Simulation)与硬件调试(Debugging)的不同侧重点。 --- 第二部分:Cortex-M微控制器硬件架构精讲(约450字) 本部分将深入剖析目标硬件——基于Cortex-M内核的典型微控制器(以STM32系列为例)的内部结构,为后续的底层编程打下坚实基础。 2.1 处理器核心与存储器映射: 详细解读Cortex-M内核的寄存器组(通用寄存器、特殊功能寄存器)、程序计数器(PC)和堆栈指针(SP)。讲解存储器映射结构,包括闪存(Flash)、SRAM、外设寄存器及总线矩阵(如AHB/APB)。 2.2 中断与异常处理机制: 这是嵌入式实时性的核心。深入讲解嵌套向量中断控制器(NVIC)的工作原理,包括中断优先级设置、抢占(Preemption)和子优先级(Sub-priority)的配置。演示如何编写高效、无阻塞的Cortex-M异常服务程序(ISR)。 2.3 时钟系统与复位管理: 掌握系统时钟树的配置逻辑,理解内部振荡器(HSI/LSI)和外部晶振(HSE/LSE)的选择与切换。详细解释上电复位(POR)、欠压复位(PVD)和窗口看门狗(WWDG)在系统可靠性中的作用。 2.4 内存访问与总线接口: 介绍总线接口协议(如AXI/AHB/APB)对数据传输速率的影响。重点讲解直接内存访问(DMA)控制器的结构,如何配置DMA通道以实现高效的数据搬运,从而解放CPU进行并发处理。 --- 第三部分:底层驱动程序设计与寄存器操作(约450字) 本部分是实践的核心,侧重于如何通过编程直接控制硬件外设,构建模块化的底层驱动。 3.1 GPIO:通用输入输出端口: 详细讲解端口模式(输入、输出、复用功能、模拟),速率设置(Slew Rate)和上下拉电阻的配置。通过实际案例演示如何实现按键消抖和LED驱动。 3.2 定时器(Timers)深度应用: 区分通用定时器、高级控制定时器和基本定时器。深入讲解计数器模式、预分频器的计算,以及如何利用定时器实现精确的周期性中断、脉冲宽度调制(PWM)输出,并用于测量输入信号的脉冲宽度(Input Capture)。 3.3 串行通信协议栈实现: 独立讲解通用异步收发器(UART/USART)的波特率计算、数据帧格式配置。同时,系统性介绍同步串行协议:SPI(主机/从机模式、时钟极性/相位)和I2C(主/从寻址、应答机制),并提供驱动EEPROM和传感器库的实例。 3.4 模拟信号接口: 讲解模数转换器(ADC)的采样原理、通道配置、扫描模式与单次转换。阐述其在采集传感器数据时,如何通过DMA配合,实现高吞吐量的数据流处理。简要介绍数模转换器(DAC)的应用。 --- 第四部分:实时操作系统(RTOS)与高级应用(约300字) 本部分将视角从裸机编程提升到多任务并发管理,引入实时操作系统作为解决复杂系统任务调度的有效工具。 4.1 RTOS核心概念与选择: 介绍任务(Task)、就绪态、阻塞态、调度算法(如优先级抢占)。对比FreeRTOS、RT-Thread等主流RTOS的特点和适用场景。 4.2 任务管理与同步机制: 详细演示如何使用RTOS API创建、删除任务。重点讲解进程间通信(IPC)机制,包括信号量(Semaphore)、互斥锁(Mutex)在保护共享资源、防止竞态条件中的应用,以及消息队列(Message Queue)用于异步数据传递的方法。 4.3 嵌入式项目结构与调试技巧: 讨论如何组织大型嵌入式项目的文件结构(如分层驱动、HAL层、应用层)。传授高级调试技巧,如使用JTAG/SWD接口的断点设置、内存查看、逻辑分析仪的辅助调试,以及如何利用系统Tick和事件追踪进行性能分析。 4.4 结语与前沿展望: 简要展望嵌入式系统未来的发展方向,如低功耗设计、无线连接技术(Bluetooth LE/Wi-Fi)的集成,以及安全启动(Secure Boot)的重要性,引导读者进行持续学习。 --- 本书特色: 实例驱动: 所有理论知识均配合详细的硬件寄存器操作示例和完整的C语言代码片段。 架构聚焦: 深度解析ARM Cortex-M内核的内部机制,而非停留在外设功能描述层面。 实践导向: 强调构建可移植、可维护的底层驱动框架,为后续的固件开发奠定坚实基础。 工具链整合: 覆盖主流的IDE和交叉编译工具使用技巧,确保读者能快速上手真实项目开发。

著者信息

图书目录

01 认识8051
02 系统分析
03 C语言基础
04 程式设计
05 输出埠实习
06 输入埠实习
07 外部中断实习
08 七段显示器实习
09 计时 / 计数器实习
10 串列埠实习
11 矩阵型LED实习
12 液晶显示器实习
13 声音控制实习
14 感测器实习
15 马达控制实习
附录A ASCII码
附录B 实习器材表
附录C AT89S ISP烧录器制作教学(请见光碟PDF)

图书序言

图书试读

用户评价

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哇,這本《8051入門:C語言輕鬆學》真的是太讓我驚豔了!我一直以來都對微控制器這個領域很有興趣,但總是覺得C語言跟硬體結合的部分有點抽象,學起來有點挫折。市面上很多書都講得太理論,不然就是範例太複雜,看得我一頭霧水。但是這本真的不一樣,它從最基礎的8051架構開始講,每一個概念都解釋得非常清楚,而且是用很貼近我們日常生活的比喻,像是把8051比喻成一個小小的家庭,每個單元(CPU、記憶體、I/O)都有它自己的角色和功能,這樣一來,整個系統的運作邏輯就變得非常直觀。更重要的是,它把C語言的語法和8051的硬體操作緊密結合,讓你不是死記硬背語法,而是理解為什麼這樣寫,以及它在硬體上會發生什麼事情。書裡的範例程式碼也都經過精心設計,從最簡單的LED閃爍,到稍微複雜的按鍵輸入、LCD顯示,每一個步驟都循序漸進,讓你有成就感,也會激發你想繼續往下學的動力。而且,裡面的除錯技巧和常見問題分析,真的幫我省了很多時間,不用自己在黑暗中摸索。我真的覺得,如果你也跟我一樣,對8051和C語言有點卻步,這本書絕對是你跨出第一步最好的選擇。它不會讓你覺得高不可攀,反而會讓你愛上這種將程式碼變成實際功能的樂趣!

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拿到《8051入門:C語言輕鬆學》這本書時,我原本以為會是一本比較枯燥的技術手冊,畢竟8051這種老牌的微控制器,聽起來就比較「硬」。但翻開來之後,我整個眼睛都亮了!作者的文筆真的非常生動有趣,而且很懂得讀者的心理。他不是那種高高在上的專家口吻,而是像一個經驗豐富的朋友,耐心地引導你一步步進入8051的世界。書中對於記憶體結構的說明,用了「資料區」和「程式碼區」的區分,就像把8051想像成一個小型辦公室,資料區是存放文件的地方,程式碼區是存放工作手冊的地方,這樣的比喻一下子就把抽象的記憶體概念具象化了。我尤其欣賞作者在講解中斷控制器時,不是一味地貼上規格表,而是從「為什麼需要中斷」這個問題出發,探討了單純輪詢的缺點,然後才引導出中斷機制的好處。書裡的C語言範例,也做得非常紮實,不僅僅是教你寫出能跑的程式,更重要的是讓你理解背後的原理。像是如何精確控制I/O埠的輸出電壓,如何設計有效的按鍵消抖,這些在實際專案中都非常關鍵的技巧,作者都有涵蓋到。而且,書中還額外補充了一些關於開發板選擇、除錯工具使用的小貼士,這些都是在學習初期非常實用的小撇步。總之,這本書的閱讀體驗就像是一場愉快的探索之旅,讓我對8051的學習充滿了熱情和信心。

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坦白說,我之前對8051的C語言程式設計一直有點敬而遠之,總覺得C語言本身就已經夠難了,還要加上微控制器的硬體操作,那簡直是雙倍的挑戰。但這本《8051入門:C語言輕鬆學》徹底改變了我的看法。它最大的優點在於,將C語言的語法和8051的硬體特性無縫地結合起來。書中對於暫存器操作的部分,不是乾巴巴地列出暫存器的名稱和位址,而是透過實際的程式碼範例,讓你看到如何透過C語言的位元運算和指標,直接去控制硬體。我特別喜歡它講到埠的輸入輸出時,有詳細解釋為什麼某個埠在做輸入時需要上拉電阻,或者在做輸出時需要注意的電流限制。這些實際的硬體考量,通常在一般的C語言教科書上是看不到的。書中的架構圖和流程圖也畫得非常清楚,有助於理解複雜的指令執行過程和資料傳輸。而且,它所提供的範例程式碼,都盡量去蕪存菁,每一段程式碼都直指核心,讓你容易理解,也方便自己動手修改和實驗。我嘗試著去改寫了一些範例,加入一些我自己的小想法,發現這本書的程式碼架構非常清晰,修改起來也很容易。這對於初學者來說,建立信心和學習獨立解決問題的能力是非常重要的。

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這本《8051入門:C語言輕鬆學》我真的要大力推薦!我之前嘗試過幾本8051的書,總覺得好像學得雲裡霧裡的,很多概念都無法融會貫通。但這本書不一樣,它用了非常系統化的方式來引導讀者。書的開頭先建立了一個穩固的8051架構基礎,從CPU、記憶體、匯流排到各種週邊單元,都做了非常清晰的介紹。然後,它非常巧妙地將C語言的特性融入到8051的控制中。我最喜歡的部分是它關於定時器/計數器的講解。作者不僅解釋了定時器的基本原理,還透過實際的程式碼範例,展示了如何利用它來實現精確的延遲、脈衝產生,甚至是簡易的PWM控制。這些應用範例非常貼近實際的硬體開發需求,讓我瞬間覺得8051變得「有用」起來。書中關於中斷處理的講解也做得非常到位,它不僅說明了中斷的優先級和向量表,還示範了如何在C語言中撰寫中斷服務程序,以及如何避免常見的中斷競態問題。而且,書中提供的程式碼範例,不僅僅是能「跑」而已,更注重程式碼的可讀性和效率,並且有詳細的註解,這對於初學者來說是非常難得的。總之,這本書不僅教會我8051的知識,更教會我如何用C語言去「駕馭」它,讓我從一個懵懂的新手,變成一個能夠動手實踐的初學者。

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這本書《8051入門:C語言輕鬆學》的內容編排跟市面上一般的教科書不太一樣,讓我印象特別深刻。它不是那種一本到底、從頭講到尾的線性敘述,而是很有條理地將8051的複雜架構拆解成幾個核心模組,然後用C語言的觀點來一一剖析。我特別喜歡它講解I/O埠的部分,它沒有只是單純列出暫存器的位址和功能,而是透過幾個實際的應用情境,像是如何控制馬達轉動、如何偵測感測器的訊號,來引導你理解P0、P1、P2、P3埠的差異和用法。書中對於中斷向量的解釋也相當到位,它用了一個生動的比喻,把中斷想像成一個緊急電話,當有重要的事情發生時,8051會暫停手邊的工作,立刻去處理這個緊急事務。這種方式比單純的文字描述更容易讓人理解中斷的時機和流程。另外,我還發現這本書在講計時器/計數器時,也很巧妙地將不同的工作模式(Mode 0, Mode 1, Mode 2)跟實際的應用連結,例如如何利用計時器來產生精確的延遲時間,或是如何用它來計數外部事件。書中的程式碼範例,雖然不是複雜的專案,但都非常精煉,每一行都有其存在的意義,而且都很容易修改和擴展,這對於初學者來說是非常寶貴的。總之,這本書的講解方式非常有層次感,而且能兼顧理論與實務,讓我對8051的學習有了更全面且深入的認識。

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