51单晶片微电脑系统开发应用(第四版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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【大量且详尽的实例】结合基础知识以及实例的形式介绍单晶片的开发


　　【模组软硬体的设计】以实用为基础详细介绍单晶片的设计方法与技巧

　　本书定位于51单晶片入门与提升，分为3篇，共17章，分别为：基础知识与环境搭建篇、典型模组篇和综合实例篇。全书结构合理、定位精准，从单晶片发展历程到环境搭建以及开发语言，循序渐进地再进入典型模组篇，例如键盘、显示器、D/A转换等，不仅面面俱到，且内容简单又实用。最后透过3个大型综合实例，汇总前面所学知识，使您能融会贯通，学以致用。

　本书旨在帮助您快速掌握单晶片的基础知识及开发技术，若你是程式设计语言的初学者，若你对于大学课程的毕业设计还在找寻相关方向，若你是单晶片的爱好者或是单晶片的开发人员，这本书的典型模组设计思想与方法对于你将会有相当好的指导意义，将会是适合你的一本实用参考书籍。

《嵌入式系统设计与实践：基于ARM Cortex-M系列微控制器》 书籍简介 在当今快速发展的电子工程和物联网领域，对高效、可靠的嵌入式系统开发能力的需求日益迫切。本书旨在为电子工程、计算机科学以及相关专业的学生和初级工程师提供一套全面、深入且紧贴实际的嵌入式系统开发教程。我们选择当前业界最为主流和应用最为广泛的 ARM Cortex-M系列微控制器 作为核心教学平台，重点剖析从硬件底层到复杂应用软件的完整开发流程。 本书的结构设计充分考虑了读者的学习曲线，从基础概念的建立，到高级功能的实现，层层递进，确保读者能够扎实掌握现代嵌入式系统设计的精髓。 --- 第一部分：嵌入式系统基础与Cortex-M架构深入解析 本部分是全书的基石，旨在为读者构建坚实的理论和硬件认知框架。 第一章：嵌入式系统概论与发展趋势 本章首先界定了嵌入式系统的概念、特点及其在现代社会中的广泛应用。随后，我们将讨论当前嵌入式领域的热点技术，如低功耗设计、实时操作系统（RTOS）的应用，以及嵌入式设备与云端的连接趋势。重点分析了不同微控制器架构（如8051、AVR、PIC与ARM的对比），明确指出ARM Cortex-M系列因其卓越的性能功耗比和成熟的生态系统而成为现代嵌入式开发的首选。 第二章：ARM Cortex-M核心架构详解 本章将深入剖析Cortex-M内核的内部结构，这是理解一切外设和软件开发的前提。内容涵盖： Cortex-M3/M4/M7的差异与选型依据： 侧重于指令集架构（Thumb-2）、流水线设计、寄存器组的组织方式。 特权级别与内存保护单元（MPU）： 详细讲解了如何使用MPU实现代码的隔离和安全运行，为后续的操作系统移植打下基础。 嵌套向量中断控制器（NVIC）： 彻底解析中断的触发机制、优先级设置、抢占与子优先级管理，以及如何高效地处理中断服务程序（ISR）。 第三章：启动流程与底层初始化 本章聚焦于微控制器“上电”到“开始执行用户代码”的整个过程。 复位序列与启动配置： 分析了启动配置（BOOT MODE）的选择、时钟树的配置（RCC/PLL）是系统稳定的关键。 链接脚本（Linker Script）的魔力： 详细解释了`.s`启动文件、堆（Heap）和栈（Stack）的设置，以及代码在SRAM和Flash之间的映射规则，帮助读者彻底理解程序在内存中的布局。 --- 第二部分：HAL层驱动开发与标准外设应用 本部分转向实践，教授如何使用最通用的方式——硬件抽象层（HAL）来驱动芯片外设，这是跨平台开发的核心技能。 第四章：通用输入输出（GPIO）与中断编程 本章从最基础的I/O操作入手，不仅介绍如何配置输入/输出模式、上下拉电阻，更侧重于如何高效地使用外部中断（EXTI/IRQ）进行事件驱动编程，避免不必要的CPU轮询。 第五章：定时器与脉冲宽度调制（PWM） 深入探讨通用定时器（TIM）的复杂功能，包括： 基础计数与时基配置： 如何实现精确的时间测量和周期性事件触发。 输入捕获（Input Capture）： 用于测量外部信号的频率和占空比。 PWM输出与电机控制基础： 详细介绍如何通过配置不同的定时器通道实现多通道、互补模式的PWM输出，为伺服控制和电力电子应用打下基础。 第六章：串行通信协议栈的实现 通信是嵌入式系统的生命线。本章系统介绍三种主流的异步/同步串行通信： UART/USART： 讲解波特率计算、数据帧格式、DMA在UART数据传输中的优化应用。 SPI总线： 重点在于主从模式的选择、时钟极性/相位（CPOL/CPHA）的组合理解，以及在多设备选择（CS/SS）下的时序控制。 I2C总线： 细致讲解了起始/停止条件、地址的读写、仲裁机制，以及如何实现多字节数据传输。 第七章：模数转换（ADC）与数模转换（DAC） 本章侧重于模拟信号的处理。详细解析了ADC的采样定理、转换模式（单次、扫描、连续），以及如何利用DMA高效地将采集到的数据批量传输到内存中，实现高速数据采集。DAC的应用则侧重于波形发生器的设计。 --- 第三部分：高级主题与实时系统集成 本部分将读者的技能提升到工业级应用水平，引入实时操作系统（RTOS）的概念和实践。 第八章：DMA（直接内存访问）的效率革命 DMA是实现高性能嵌入式系统的关键技术。本章将DMA从一个抽象概念转化为实用的工具： DMA通道、请求和传输模式： 解释循环模式、正常模式、增量/非增量寻址。 跨模块应用： 演示如何结合DMA与ADC、定时器、串行通信，实现CPU完全解放的“零干预”数据传输链路。 第九章：实时操作系统（RTOS）原理与移植 引入FreeRTOS作为主流RTOS的代表进行讲解： RTOS核心概念： 任务（Task）、调度器（Scheduler）、信号量（Semaphore）、互斥锁（Mutex）、消息队列（Queue）和事件组（Event Group）。 任务级设计： 教授如何根据系统需求划分任务优先级和职责，避免死锁和资源竞争。 Cortex-M上的上下文切换： 结合汇编知识，揭示RTOS内核是如何利用特权级的切换和栈帧保存实现任务切换的。 第十章：存储器管理与文件系统 讨论嵌入式系统中常用的非易失性存储技术： Flash/EEPROM的操作： 讲解扇区擦除、写入限制以及如何实现固件升级（OTA）的初步构想。 嵌入式文件系统（如FatFs）： 如何在外部SD卡或内部Flash上实现可靠的文件存储和管理，支持日志记录和配置存储。 第十一章：网络协议栈基础与物联网接口（可选进阶） 鉴于物联网的趋势，本章简要介绍如何为Cortex-M微控制器添加网络能力。内容包括：以太网（LwIP栈入门）或Wi-Fi模块（AT指令集通信），以及基础的MQTT/HTTP协议在嵌入式设备上的轻量级实现思路。 --- 附录：开发环境与工具链 本书假定读者熟悉C语言编程。附录将指导读者搭建起完整的开发环境，包括： 1. 集成开发环境（IDE）的选择与配置： 重点推荐Keil MDK或STM32CubeIDE等主流工具链的安装与调试配置。 2. 硬件调试工具的使用： J-Link/ST-Link的使用，断点设置、观察变量、内存查看以及实时跟踪的技巧。 3. 编译与生成过程详解： 如何阅读和修改Makefile或IDE的项目设置文件，以更好地控制编译输出。 本书特色： 实践驱动： 每章均配有清晰的实验步骤和代码示例，直接在主流Cortex-M开发板上验证所学知识。 架构清晰： 从底层寄存器操作（裸机开发思维）到上层软件框架（RTOS应用），知识点衔接自然流畅。 面向工业： 内容紧密围绕工业控制和物联网应用中对可靠性、实时性和资源效率的要求展开。 本书是希望从简单的8位机开发过渡到现代32位嵌入式系统开发的工程师、希望系统学习ARM架构的在校学生，以及需要快速掌握新一代微控制器技术的专业人员的理想参考书。通过本书的学习，读者将有能力独立设计、实现和调试复杂的、基于ARM Cortex-M的嵌入式产品。

第一篇　基础知识与环境搭建篇
第一章　绪论
第二章　单晶片硬体基础知识
第三章　单晶片开发语言
第四章　单晶片的内部资源及编程

第二篇　典型模组篇
第五章　单晶片记忆体的扩展
第六章  单晶片I/O介面扩展
第七章  单晶片A/D转换
第八章  单晶片D/A转换
第九章  单晶片键盘设计
第十章  单晶片与显示器
第十一章  单晶片看门狗技术
第十二章  单晶片通讯技术
第十三章  单晶片与即时时钟晶片
第十四章  单晶片与微型印表机

第三篇  综合实例篇
第十五章  基于DS18B20的温度回圈检测系统
第十六章  自动控制升降旗系统
第十七章  简易IC卡考勤机系统

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最近一直在思考如何将一些老旧的家电进行智能化改造，比如让老式的风扇能够定时开关，或者让家里的灯光可以远程控制。之前也尝试过一些 Arduino 的项目，但是总觉得在成本和性能上，51单片机在这类应用场景下有其独特的优势。特别是对于一些对实时性要求比较高，但又不需要过于复杂计算的场景，51单片机可以说是性价比之选。《51单晶片微电脑系统开发应用（第四版）》的出现，正好满足了我这方面的需求。 我特别期待书中所提到的“实际应用案例”部分，因为很多时候，光看理论知识，很难想象如何将其落地。如果书中能提供一些贴近生活的实际案例，比如智能家居的小模块，或者简单的工业控制系统，那对我的启发会很大。尤其是如果能讲解一些关于功耗优化、抗干扰设计等方面的经验，那更是锦上添花了。毕竟，在实际的嵌入式开发中，这些细节往往是决定项目成败的关键。我希望通过这本书，能够获得一些实用的开发技巧，并且能够快速地将想法转化为可运行的硬件原型。

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一直以来，51单晶片对我来说都是一个既熟悉又陌生的领域。说熟悉，是因为在求学过程中，总是会接触到一些基础的嵌入式概念，而51单片机作为入门级产品，几乎是绕不开的。说陌生，则是因为真正要深入下去，去做一些实际的项目，才发现里面门道不少。这次拿到《51单晶片微电脑系统开发应用（第四版）》，抱着解决之前的一些疑惑，并且希望能真正掌握这项技能的心态，我迫不及待地翻阅起来。 拿到书的第一感觉是厚实，内容应该会相当充实。翻开目录，看到章节的编排，从最基础的硬件结构、指令系统，到各种接口的详细讲解，再到实际的应用案例，整个逻辑脉络非常清晰。我特别关注了关于中断系统和定时器的部分，这在我之前的学习中总是容易混淆，希望这本书能给出一个更直观、更易于理解的解释。同时，作者在讲解每个章节的时候，都结合了大量的代码示例，这一点非常重要，理论结合实践才能真正学到东西。而且，我注意到这本书涵盖了比较多的外设驱动，比如LED、按键、LCD、EEPROM等等，这些都是实际项目中经常会用到的，能够大大提升学习的效率。

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作为一个在电子工程领域摸爬滚打多年的老兵，我一直对单片机的发展保持着关注。从最初的8位机，到现在的32位甚至64位处理器，技术的迭代速度非常惊人。但是，对于很多初学者或者需要快速实现功能的开发者来说，51单片机依然是不可忽视的存在。它的结构简单、指令集经典，并且拥有大量的开源资源和成熟的开发工具，使得它在许多领域仍然有着广泛的应用。 《51单片机微电脑系统开发应用（第四版）》吸引我的地方在于，它不仅仅是停留在基础的讲解，而是强调了“系统开发应用”这个概念。这意味着它会涉及到从硬件选型、电路设计，到软件编程、系统调试的整个流程。我尤其想了解，对于第四版这样更新的版本，是否在原有的基础上加入了一些新的内容，比如对一些新型号的51单片机（例如STC系列）的适配和讲解，或者对一些新的开发工具和调试技术的介绍。毕竟，随着技术的发展，传统的开发方式也需要不断更新。

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我的研究方向涉及到一些需要精密测量的仪器，其中一部分关键的控制模块就涉及到实时数据采集和处理。虽然我习惯于使用更高级的处理器，但对于一些成本敏感且对实时性要求极高的子系统，51单片机依然是我的备选方案。之前我也接触过一些51单片机的资料，但总觉得不够系统和深入，很多细节上的处理方法难以找到清晰的解释。 这次拿到《51单片机微电脑系统开发应用（第四版）》，我更看重的是它在“系统开发”方面的体现。我希望这本书能够详细讲解如何构建一个稳定可靠的51单片机系统，包括如何进行外围电路的设计、如何优化代码以提高效率、以及如何进行有效的系统调试。特别是关于中断和DMA（如果51系列支持的话）的使用，以及如何处理多任务的协同工作，这些都是构建复杂系统的关键。如果书中能够提供一些在实际项目中遇到过的疑难杂症的解决方案，那对我的帮助将是巨大的。

评分☆☆☆☆☆

最近看到很多关于物联网（IoT）和智能穿戴设备的讨论，其中不少基础的连接和控制功能，都可以用小巧且成本低廉的单片机来实现。我一直想尝试自己动手做一个简单的智能手环，能够记录步数，或者控制手机的播放器。虽然现在市面上有很多成熟的解决方案，但从学习和 DIY 的角度来说，从基础的单片机入手，能够更深入地理解其工作原理。 《51单片机微电脑系统开发应用（第四版）》这本书，从书名来看，就充满了“应用”的导向。我非常期待书中能够提供一些实际的项目案例，特别是那种能够快速实现并且有一定趣味性的项目。比如，如何用51单片机驱动一个简单的OLED屏幕显示信息，如何通过蓝牙模块实现与手机的通信，或者如何用陀螺仪传感器实现一些有趣的功能。如果书中能够提供详细的电路图和代码，并辅以清晰的讲解，那对我来说，将是一个非常好的学习起点，能够帮助我快速地迈出 DIY 智能设备的第一步。