数字逻辑电路设计与实现 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学出版社

作者:李宜达

出品人:

页数:305

译者:

出版时间:2004-5

价格:28.0

装帧:平装

isbn号码:9787030132239

丛书系列:

图书标签:

• Verilog
• 数字逻辑
• 逻辑电路
• 电路设计
• 数字系统
• 可编程逻辑器件
• FPGA
• Verilog
• VHDL
• 组合逻辑
• 时序逻辑

书籍名称：《高级嵌入式系统编程与应用》 书籍简介 本书全面深入地探讨了现代嵌入式系统设计的核心技术与前沿应用。内容涵盖从底层硬件接口到复杂软件架构的完整流程，旨在为读者提供一套系统化、实践性强的嵌入式开发知识体系。 第一部分：嵌入式系统基础架构与微控制器选型 本部分首先界定了现代嵌入式系统的基本概念、发展历程及其在物联网（IoT）、汽车电子、工业控制等领域的广泛应用场景。我们详细分析了不同类型微控制器（MCU）的架构差异，重点比较了基于Cortex-M系列（如STM32、Kinetis）和高性能应用处理器（如ARM Cortex-A系列）的特点。 1.1 嵌入式处理器核心解析： 深入讲解了RISC与CISC指令集的对比，重点剖析了ARMv7-M和ARMv8-M架构的流水线、寄存器组、特权级别（线程模式与Handler模式）以及中断向量表结构。此外，还涉及了内存保护单元（MPU）的配置与使用，确保程序执行的稳定性和安全性。 1.2 硬件接口与总线结构： 详细阐述了片上总线协议，包括AHB、APB的仲裁机制与时序要求。着重介绍主流的外部设备接口，如通用异步收发传输器（UART）、串行外设接口（SPI）、I²C总线的底层操作原理、时钟同步与数据收发流程。对于高速数据传输，本书提供了USB 2.0/3.0设备端与主机端的基本框架搭建指南，包括端点配置与枚举过程。 1.3 存储器体系与启动流程： 阐明了嵌入式系统中Flash、SRAM、EEPROM的物理特性、读写时序与生命周期管理。详细剖析了芯片的上电复位（POR）流程、引导加载程序（Bootloader）的执行过程，以及如何通过配置熔丝位或启动选择引脚实现多阶段启动策略，为后续的固件更新（OTA）奠定基础。 第二部分：底层驱动开发与实时操作系统（RTOS） 本部分将重点转向软件实现，强调如何高效地与硬件交互，并引入实时操作系统的概念以满足时间敏感型应用的严格要求。 2.1 裸机编程与设备驱动框架： 提供了在无操作系统环境下进行底层编程的方法论。内容包括如何利用寄存器直接操作外设，如何编写高效的设备初始化代码，以及中断服务程序（ISR）的设计原则，强调临界区的保护与ISR的快速退出机制。我们通过实例演示了如何编写可移植性的驱动程序，使其易于迁移到不同的MCU平台。 2.2 实时操作系统内核机制： 本章深入探讨了主流RTOS（如FreeRTOS、RT-Thread）的内部结构。详细讲解了任务管理（创建、删除、状态切换、优先级继承）、上下文切换的硬件支持、时钟节拍与定时器管理。关键部分涵盖了进程间通信（IPC）机制，包括信号量（Semaphore）、互斥锁（Mutex）、消息队列（Message Queue）和事件组（Event Group）的选择性使用场景与潜在死锁避免策略。 2.3 内存管理与资源调度： 阐述了RTOS中的内存池（Memory Pool）管理技术，对比了固定大小块分配与动态内存分配的优缺点。重点分析了软件定时与硬件定时器的协同工作方式，以及系统在处理高优先级中断时，如何确保低优先级任务的最小延迟，即确保系统的实时性指标（Jitter和Latency）。 第三部分：嵌入式网络通信与协议栈 随着系统复杂度的提升，嵌入式设备间的互联互通成为核心需求。本部分聚焦于网络层面的设计与实现。 3.1 TCP/IP协议栈精讲： 详细解析了TCP/IP协议簇的结构，重点讲解了ARP、ICMP、IP寻址与路由机制。对于TCP协议，深入探讨了三次握手、四次挥手过程，以及滑动窗口、拥塞控制算法（如Tahoe/Reno）在嵌入式环境下的资源占用与性能影响。UDP的无连接特性及其在流媒体应用中的优化策略。 3.2 无线通信协议与连接管理： 涵盖了低功耗广域网（LPWAN）技术如LoRa、NB-IoT的基本工作原理和应用场景。对于短距离通信，详细分析了Wi-Fi（802.11协议栈的嵌入式实现）和低功耗蓝牙（BLE 5.0）的连接建立、数据包结构与功耗优化技巧，包括广播模式、连接事件管理和扫描过程。 3.3 安全通信层（TLS/SSL）： 介绍了在资源受限的嵌入式设备上实现安全通信的挑战。重点介绍了mbedTLS或WolfSSL等轻量级加密库的移植与裁剪方法，如何集成硬件加速的安全模块（如TrustZone或HSM）来加速非对称加密操作，并讲解了证书链验证与会话密钥协商的关键步骤。 第四部分：系统调试、性能优化与固件升级 本部分提供了从原型到量产过程中至关重要的质量保证与维护技术。 4.1 嵌入式系统的调试工具链： 详细介绍了JTAG/SWD调试接口的工作原理，以及如何利用硬件调试器（如J-Link、ST-Link）进行断点设置、寄存器观察和内存查看。讲解了使用GDB进行远程调试的高级技巧，以及如何配置逻辑分析仪和示波器来同步捕获信号，诊断时序问题。 4.2 软件可靠性与错误处理： 强调了看门狗定时器（WDT）的配置与复位策略，防止系统陷入死锁状态。讨论了异常处理机制，包括硬错误（Hard Fault）和总线错误（Bus Fault）的捕获与分析，如何编写健壮的错误恢复代码。介绍了错误日志记录（Logging）和诊断数据的导出方法。 4.3 固件空中升级（OTA）： 提供了可靠的OTA机制设计方案。内容涵盖了Bootloader与应用程序分区的管理（如A/B双备份分区方案）、加密校验（CRC/Hash）的应用，以及如何安全地下载、验证和切换新固件，确保升级过程中的系统不被“砖化”。 结论 本书通过大量的工程实例和代码片段，将理论知识与实际应用紧密结合，旨在培养读者独立设计、实现和调试复杂嵌入式系统的能力，是面向高级嵌入式工程师、固件架构师和系统级开发者的重要参考资料。

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我是一名对嵌入式系统开发充满热情的爱好者，一直以来都对底层硬件的实现原理感到好奇。我之前接触过一些微控制器，但总感觉对数字信号的生成和处理机制了解不够深入。我希望这本书能够帮助我理解CPU是如何工作的，数据在芯片内部是如何流转的，以及各种逻辑单元是如何协作完成复杂的计算任务的。我特别希望能看到书中能够详细讲解诸如译码器、多路选择器、寄存器、计数器等基本模块的设计和应用，并且能够给出一些实际的电路设计案例，比如如何用数字逻辑实现一个简单的ALU（算术逻辑单元）或者一个基本的时序控制电路。

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我是一名对计算机体系结构非常感兴趣的大学老师，在教学过程中，我发现学生们在理解CPU内部结构和指令执行流程时，往往需要对数字逻辑电路有更深刻的理解。我希望这本书能够为我的教学提供一些有价值的参考。我期待书中能够不仅仅停留在基本门电路的介绍，而是能够进一步探讨如何将这些基本门电路组合成更复杂的逻辑单元，例如微处理器中的指令译码器、数据通路等。我也希望书中能够包含一些关于硬件描述语言（HDL）如Verilog或VHDL在数字逻辑设计中的应用，这对于现代的数字电路设计至关重要。

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我是一名对编程语言的底层实现原理感到好奇的程序员。我希望理解计算机硬件是如何执行我的代码的，特别是那些涉及位操作和低级逻辑的部分。我希望这本书能够帮助我理解二进制、逻辑运算以及它们是如何转化为实际的硬件操作的。我期待书中能够有一些关于如何从高级语言的逻辑映射到低级数字电路设计的思考，虽然我知道这可能不是这本书的主要内容，但如果能有相关的启发性讨论，我会非常感激。

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这本书的封面设计得相当有吸引力，是一种深邃的蓝色，搭配银色的字体，给人一种科技感和严谨感。我拿到手时，就觉得这本书在内容上应该很扎实。我是一名电子工程专业的学生，在学习数字逻辑课程时，经常会遇到一些概念理解上的难点，尤其是组合逻辑和时序逻辑的部分。我一直希望能有一本能够系统梳理这些知识的书，并且在讲解时能够深入浅出，配合大量的实例，让我能够更好地理解理论与实践的结合。我期望这本书能够从最基础的逻辑门开始，逐步深入到复杂的状态机设计，并且能够涵盖一些常用的FPGA/CPLD设计流程和工具的使用。

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我是一名正在学习模拟电子技术的学生，但我也知道数字电路是现代电子系统不可或缺的一部分。我希望通过这本书，能够对数字逻辑电路有一个全面的了解，知道它与模拟电路有什么区别，以及它们是如何协同工作的。我期待书中能够解释一些基础的数字电路在实际应用中的例子，比如在通信系统、控制系统中的作用，让我能够将理论知识与实际应用场景联系起来。

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我是一家初创公司的技术负责人，我们正在开发一款新的智能硬件产品，其中涉及到大量的数字信号处理和控制逻辑。我需要为团队寻找一本能够快速上手，并且能够提供实际设计指导的书籍。我期望这本书能够提供一些关于如何进行高效率的数字逻辑设计，如何优化电路性能，以及如何考虑功耗和面积的考量。同时，我也希望书中能够介绍一些常用的EDA工具的使用方法，以便团队能够更快地投入到实际的设计开发中。

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作为一名对计算机底层原理充满好奇心的学生，我总觉得只停留在软件层面是不够的。我希望能够更深入地理解计算机是如何“思考”和“运算”的。我希望这本书能够带领我从最基本的布尔代数开始，一步步构建起复杂的数字逻辑电路，最终理解CPU是如何执行指令的。我非常希望书中能够有清晰的图示和流程图，帮助我理解那些抽象的概念，比如时序逻辑中的状态转移、时钟信号的作用等等。

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我是一名电子技术爱好者，平常喜欢自己动手制作一些小项目。最近我迷上了用FPGA开发板做一些有趣的实验，比如制作一个简单的电子时钟或者一个游戏机。我发现自己在理解 FPGA 内部逻辑结构和编程方面遇到了一些瓶颈。我希望这本书能够解释清楚FPGA的基本原理，以及如何将我脑中的想法通过硬件描述语言转化为实际的电路。我特别期待书中能够有详细的关于 FPGA 资源（如LUT、FF等）的讲解，以及如何有效地利用这些资源进行设计。

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作为一名经验尚浅的硬件工程师，我深知扎实的数字逻辑基础对于后续的电路设计和系统集成至关重要。我在工作中经常需要阅读和理解别人设计的电路图，有时候会因为对某些设计思路的不了解而感到困惑。我希望这本书能够提供一个清晰的框架，帮助我理解各种数字逻辑电路的设计理念和方法论。我期待书中能够详细介绍如何从需求分析出发，进行逻辑功能的设计，再到具体电路的实现，并最终进行仿真验证。特别是关于时序约束和时序分析的内容，这是我目前比较薄弱的环节，我希望这本书能有深入的阐述。

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我是一位正在准备考研的电子信息类专业的学生，数字逻辑电路设计是考试中的重要科目。我希望找到一本能够帮助我系统复习，并且能够覆盖考试大纲所有重点知识的书籍。我需要的是一本既有理论深度，又能有足够练习题的书。我期待书中能够包含大量的例题和解析，帮助我理解解题思路，并且最好能够提供一些历年真题的解析或者模拟试题，让我能够检验自己的学习成果，并且熟悉考试的题型和难度。

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