十六位單片微處理器原理及應用 pdf epub mobi txt 電子書下載在線閱讀 2026

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出版者:清華大學齣版社

作者:張培仁/張誌堅/高修峰

出品人:

頁數:362

译者:

出版時間:2005-5

價格:34.00元

裝幀:簡裝本

isbn號碼:9787302107903

叢書系列:

圖書標籤:

單片機
MCS-51
微處理器
原理
應用
嵌入式係統
電子工程
數字電路
匯編語言
技術教程
高等教育

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具體描述

SPCE061A是颱灣淩陽公司2001年推齣的新一代單片機,具有高速度、低價格、體積小、功耗低、可靠實用、簡單易學等特點。本書以SPCE061A為例，介紹十六但嵌入式微控製器的工作原理、內部結構、指令係統、程序設計、開發工具，以及嵌入式操作係統。講解過程中，技術理論與實踐應用並重，通過大量實例來加深理解、強化應用，還通過13個基礎實驗進一步提高學生的綜閤應用能力和動手能力。

　　本書體係完整、層次清晰、通俗易懂、極具實用性，可作為大專院校自動化、計算機應用、儀器儀錶等有關專業的教材使用，也可以從從事嵌入式係統設計、開發和維護的廣大科技人員閱讀參考。

《二十一世紀的編程思維：從基礎算法到高效應用》書籍簡介本書旨在為讀者提供一套係統化、前瞻性的編程思維訓練與實踐指南。在信息技術飛速迭代的今天，單純掌握語法和工具已不足以應對復雜的工程挑戰。真正的核心競爭力在於構建清晰、高效、可擴展的思考框架，即“編程思維”。本書聚焦於如何將這種思維模式應用於現代軟件開發的各個層麵，從最基礎的數據結構與算法設計，深入到復雜係統的架構優化與維護。全書共分為六個核心部分，層層遞進，確保讀者不僅知其然，更能知其所以然。 --- 第一部分：思維的基石——抽象與建模本部分強調編程的本質是對現實世界的數字化抽象。我們將探討如何識彆問題域中的關鍵實體、關係和行為，並將其轉化為計算機可以處理的邏輯模型。第一章：何為“計算”的本質本章將跳齣特定語言的限製，深入探討圖靈機模型、馮·諾依曼架構的現代意義及其局限性。重點討論“狀態”在程序設計中的核心地位，以及如何通過有限狀態機（FSM）來精確描述復雜係統的行為演變。我們將引入“不變式”（Invariants）的概念，作為保證程序正確性的第一道防綫。第二章：數據結構的直覺構建數據結構的選擇是解決問題的關鍵第一步。本書摒棄瞭僅僅羅列標準數據結構的教學方式，而是側重於“場景驅動”的設計。例如，在討論哈希錶時，我們不僅會講解散列衝突的解決，更會分析在分布式緩存（如Redis）中，如何結閤一緻性哈希來應對節點動態增刪。此外，我們將詳細解析B樹和B+樹在數據庫索引優化中的實際應用場景，以及跳錶（Skip List）在需要兼顧查詢速度與內存效率時的獨特優勢。對於圖論結構，重點在於如何將其映射到社交網絡分析、路由算法和資源調度中的實際挑戰。第三章：算法的效率哲學本章聚焦於時間復雜度和空間復雜度的權衡藝術。我們將深入探討分治法、動態規劃、貪心算法的設計思路與適用邊界。特彆地，我們將用大量的篇幅來解析大O錶示法在不同計算模型下的實際意義，並引入漸進分析的局限性，探討在現代多核並行計算環境下，如何更精細地衡量算法性能，如緩存命中率和指令級並行性對整體性能的影響。 --- 第二部分：結構化思維——範式與設計模式的融閤本部分著重於如何將零散的邏輯塊組織成高內聚、低耦閤的係統。第四章：麵嚮對象（OOP）的深度解構本書對OOP的介紹超越瞭繼承、封裝、多態的錶麵概念。我們探討“對象”在不同語言（如Java/C++與Python）中的哲學差異。重點分析“組閤優於繼承”的深層原因，並講解設計模式（如工廠、策略、裝飾器）如何作為成熟的組織模闆，應對結構性挑戰。第五章：函數式編程（FP）的引入與實踐函數式編程代錶瞭一種更強調數據流和“無副作用”的思維路徑。我們將介紹高階函數、柯裏化、函子（Functor）等核心概念，並展示它們如何簡化並發編程和錯誤處理。通過實際案例，對比OOP與FP在處理狀態變化時的優劣，引導讀者在實際項目中選擇最適閤的範式組閤。第六章：架構驅動的組件化設計本章是關於係統宏觀組織的指南。我們將深入探討模塊化、微服務架構的基本原則，並側重於邊界的劃分藝術——如何定義清晰的API和契約。內容包括依賴注入（DI）的原理、麵嚮接口編程的實踐，以及如何通過領域驅動設計（DDD）來確保軟件結構與業務模型保持一緻。 --- 第三部分：並發與異步的挑戰在多核處理器成為主流的今天，管理並發性是衡量編程能力的重要標準。第七章：綫程、進程與並發模型本章詳細剖析操作係統層麵的並發機製：進程與綫程的區彆、上下文切換的開銷。接著，我們將深入講解同步原語（鎖、信號量、互斥量）的正確使用，並重點分析死鎖的檢測與預防策略。第八章：現代異步編程的範式異步編程是提升係統吞吐量的關鍵。本書將全麵解析迴調（Callback）、Promise/Future、以及現代語言中的`async/await`結構。我們將以I/O密集型應用（如網絡服務器）為例，詳細對比事件驅動模型（如Node.js的事件循環）與傳統多綫程模型的性能特性和編程心智模型。 --- 第四部分：代碼的質量保障——測試與調試藝術優秀的程序員不僅能寫齣能運行的代碼，更能寫齣易於維護和驗證的代碼。第九章：自動化測試金字塔的構建測試不再是事後補救，而是設計的一部分。本章詳述單元測試、集成測試和端到端測試的編寫規範和框架選擇。特彆地，我們探討測試驅動開發（TDD）的思維流程，以及如何設計齣“易於測試”的代碼結構。第十章：調試的科學方法調試不僅僅是設置斷點。我們將傳授如何利用係統級工具（如性能分析器、內存調試器）進行效率瓶頸分析。討論二分法調試、日誌策略設計，以及如何通過日誌係統重建生産環境的錯誤現場，以最快的速度定位復雜係統中的深層Bug。 --- 第五部分：工程實踐與工具鏈本部分將討論如何將個人思維轉化為團隊協作的高效流程。第十一章：版本控製與協作規範精通Git是現代開發的基石。本書側重於高級工作流，如Git Flow、Rebase的策略性使用，以及如何通過Pull Request/Merge Request機製，結閤代碼審查（Code Review），提升團隊整體的代碼質量。第十二章：構建、部署與自動化（CI/CD）我們將探討持續集成/持續部署（CI/CD）流水綫的設計原則。內容涵蓋自動化構建工具（如Maven/Gradle/Webpack）的配置哲學，容器化技術（Docker）如何標準化開發環境，以及基礎的自動化部署腳本編寫技巧，確保代碼從提交到上綫的全過程可追溯、可重復。 --- 第六部分：麵嚮未來的思考第十三章：性能優化的深入剖析性能優化是一個係統工程。本章將討論從硬件到軟件的優化層次。內容包括CPU緩存層次（L1/L2/L3）、內存訪問模式、編譯器優化選項的解讀，以及如何使用基準測試工具（Benchmarking）來驗證優化效果的真實性，避免“微優化”的陷阱。第十四章：復雜係統的演化與維護軟件係統的生命周期遠超初版發布。本章探討如何管理技術債務、如何進行安全審計和依賴升級。重點在於培養一種“維護者心態”，即在設計之初就要考慮未來五年的代碼可讀性與可修改性。 --- 目標讀者本書適閤有一定編程基礎，希望從“代碼實現者”躍升為“係統設計者”的軟件工程師、計算機專業高年級學生及技術管理者。閱讀本書後，讀者將能清晰地構建復雜問題解決方案的抽象模型，並能熟練運用多種編程範式和工程實踐，構建齣健壯、高效、可維護的現代軟件係統。

作者簡介

目錄資訊

第0章嵌入式微控製器發展概述
0.1 微處理器、微型計算機和單片機的概念
0.1.1 微處理器（Microprocessor)
0.1.2 微型計算機（Microcomputer)
0.1.3 單片機
0.2 計算機如何工作
0.3 微處理器與微控製器在組成計算機係統方麵的區彆
0.3.1 基本係統
0.3.2 擴展係統
0.4 嵌入式微控製器的進展
0.4.1 嵌入式微控製器的新進展
0.4.2 嵌入式微控製器的開發平颱
0.4.3 實時多任務操作係統
0.4.4 實時在綫仿真器（ICE)
O.5 微控製器典型産品分類
0.6 單片機發展趨勢
第1章基於基本係統的單片機簡介
1.1 淩陽16位單片機
1.2 SPCE061A
1.2.1 總述
1.2.2 性能
1.2.3 SPCE061A的結構
1.2.4 SPCE061A最小係統
1.2.5 SPCE061A的開發方法
1.2.6 特性和引腳功能
1.2.7 應用領域
第2章 SPCE061A單片機硬件結構
2.1 µ'nSP™的內核結構
2.2 單片機的片內存儲結構
2.2.1 單片機的ROM
2.2.2 單片機的RAM
2.2.3 SPCE061A內存儲器結構
2.2.4 SPCE061A堆棧
2.2.5 閃存Flash
2.2.6 編程操作實例
2.3 單片機輸入/輸齣接口
2.3.1 單片機輸入/輸齣接口應注意的問題
2.3.2 SPCE061A輸入/輸齣接口
2.4 時鍾電路
2.5 鎖相環PLL（Phase Lock Loop)振蕩器
2.5.1 鎖相環與係統時鍾
2.5.2 係統時鍾
2.6 時間基準信號
2.7 低功耗睡眠和喚醒
2.7.1 單片機低功耗技術
2.7.2 睡眠狀態的低功耗
2.7.3 低功耗係統中要注意的問題
2.7.4 睡眠與喚醒
2.8 定時器/計數器
2.9 A/D轉換器設計實例
2.9.1 主要A/D轉換器特點
2.9.2 SPCE061A的模數轉換器（ADC)
2.10 DAC方式音頻輸齣
2.11 低電壓監測（LVD)，復位，保密設定，看門狗
2.11.1 低電壓監測和低電壓復位
2.11.2 復位
2.11.3 保密設定
2.11.4 看門狗計數器（WatchDog)
2.12 SIO接口
2.12.1 通用同步串行接口
2.12.2 061A串行設備輸入輸齣口
2.13 UART接口
2.13.1 通用異步通信方式
2.13.2 061A的通用異步串行接LIART
習題
第3章微控製器尋址方式與指令係統
3.1 微控製器的尋址方式
3.1.1 立即數尋址（Immediate Addressing)
3.1.2 寄存器尋址（Register Addressing)
3.1.3 直接尋址（Direct Addressing)
3.1.4 寄存器間接尋址（Register Relative Addressing)
3.1.5 變址尋址
3.2 SPCE061 A指令分類
3.2.1 數據傳送指令
3.2.2 算術運算指令
3.2.3 SPCE061A的邏輯運算和移位指令
3.2.4 SPCE061A的控製轉移類指令
3.2.5 僞指令
3.2.6 宏定義與調用
習題
第4章程序設計
4.1 匯編語言程序設計
4.1.1 μ'nSPTM匯編語言程序的結構
4.1.2 匯編語言的語法
4.1.3 匯編語言程序舉例
4.2 C語言程序設計
4.3 C和匯編混閤編程
4.3.1 C語言的在綫匯編
4.3.2 C和匯編語言的相互調用
習題
第5章開發環境簡介
5.1 概述
5.2 菜單、工具欄
5.3 窗口
5.3.1 Workspace窗口
5.3.2 輸齣窗H Output
5.3.3 編輯窗口EdIt
5.3.4 內存窗H Memory
5.3.5 寄存器窗H Register
5.3.6 命令窗H Command
5.3.7 斷點窗El BreakPoints
5.3.8 變量錶窗H Watch
5.3.9 反匯編窗口Disassemble
5.4 項目
5.4.1 項目的操作
5.4.2 選擇Probe型號
5.4.3 項目設置
5.4.4 項目的編製
5.4.5 加載程序
5.4.6 調試器
5.4.7 程序示例
5.5 項目流程實例——音頻播放
5.5.1 音頻概述
5.5.2 淩陽音頻簡介
5.5.3 淩陽音頻解決方案
5.5.4 淩陽音頻播放過程
習題
第6章中斷係統
6.1 概述
6.1.1 中斷概念
6.1.2 中斷源
6.1.3 中斷的一般處理過程
6.1.4 中斷嚮量錶
6.1.5 中斷優先級
6.1.6 中斷屏蔽
6.1.7 使用中斷應該注意的問題
6.2 SPCE061A單片機中斷係統
6.2.1 中斷分類
6.2.2 中斷嚮量
6.2.3 中斷源
6.2.4 中斷控製
6.2.5 中斷處理過程
6.3 中斷程序舉例
6.3.1 用匯編語言編寫中斷服務子程序
6.3.2 用C語言編寫中斷服務子程序
習題
第7章嵌入式實時操作係統
7.1 實時操作係統的一些基本概念
7.1.1 任務
7.1.2 多任務
7.1.3 任務切換
7.1.4 內核
7.1.5 任務調度
7.1.6 任務優先級
7.1.7 資源、共享資源與互斥
7.1.8 死鎖和餓死
7.1.9 同步
7.1.1O 任務間通信
7.1.1l 消息郵箱和消息隊列
7.1.12 中斷
7.1.13 時鍾節拍（Clock Tick)
7.1.14 對存儲器的需求
7.1.15 實時係統內核的優點
7.2　µC／OS-II內核結構
7.2.1 任務
7.2.2 任務狀態
7.2.3 任務控製塊（Task Control Blocks，OS_TCBs)
7.2.4 任務管理
7.2.5 中斷處理
7.3 µC/OS-II的移植
7.3.1 OS—CPU－H
7.3.2 OS—CPU—A.ASM
7.3.3 OS—CPU—C.C
習題
第8章實驗箱
8.1 硬件結構及I/O分配
8.2 PROBE說明與硬件連接
8.3 實驗箱各個模塊的說明
8.3.1 電源
8.3.2 SPCE061A芯片周邊電路
8.3.3 I/OEl電路
8.3.4 音頻輸入
8.3.5 音頻輸齣
8.3.6 雙色8～8LED點陣
8.3.7 雙路0-3.3V可調電路
8.3.8 SPR4096構成的SIO存儲電路
8.3.9 電平發生按鍵電路
8.3.10 邏輯電平指示燈
8.3.11 異步串口通信電路
8.3.12 4×4鍵盤矩陣
8.3.13 數碼管
8.3.14 LCD
習題
第9章基礎實驗
實驗一熟悉µnSP™ IDE開發環境
實驗二 IO口實驗
實驗三用定時器A/B産生PWM信號
實驗四 FIQ中斷實驗
實驗五 IRQ0/IRQ I/IRQ2中斷實驗
實驗六 IRQ4/IRQ5中斷實驗
實驗七 UART實驗
實驗八 A/D轉換
實驗九雙通道D/A轉換
實驗十 32K字的Fiash讀/寫
實驗十一音頻播放——SACM-A2000
實驗十一 6位7段LED數碼管顯示實驗
實驗十三 LCD上的字符顯示
第10章 SPCE061A單片機應用舉例
10.1 生産綫貨物自動計數設備
10.1.1 問題描述
10.1.2 硬件電路設計
10.1.3 算法及流程
10.1.4 源程序
10.2 電子時鍾與作息時問控製
10.2.1 問題描述
10.2.2 硬件電路設計
10.2.3 算法及流程
10.2.4 源程序
附錄1 C-Lib中的函數集
附錄2 µnSP™ 匯編器僞指令集
附錄3 與µnSP™ 編譯相關的錯誤信息
附錄4 端口速查錶
附錄5 符號約定
參考文獻
· · · · · · (收起)

讀後感

評分☆☆☆☆☆

用戶評價

评分☆☆☆☆☆

這本書的配套資源和作者的教學理念似乎是高度統一的，它倡導的是一種“動手是檢驗真理的唯一標準”的學習哲學。我注意到，書中給齣的每一個代碼片段，無論長短，都像是經過瞭嚴苛的編譯和調試檢驗的“黃金代碼”。這種對代碼質量的堅持，對於培養一個嚴謹的嵌入式工程師至關重要。很多技術書籍的代碼示例充斥著邏輯錯誤或低級語法問題，讓讀者在跟隨學習時反復受挫，但此書在這方麵堪稱典範。此外，作者在章節末尾設置的“思考題與拓展實踐”部分，其設計巧妙，往往能引導讀者思考當前章節知識點在更宏觀係統中的作用，並鼓勵讀者去探索那些未被直接講解的周邊技術，這種潛移默化的引導，比生硬的說教有效得多，真正培養瞭獨立解決問題的能力。

评分☆☆☆☆☆

從閱讀體驗的角度來看，這本書的語言風格非常平實、謙遜，沒有絲毫故作高深的學術腔調。作者在解釋復雜的硬件交互機製時，會大量使用類比和生活中的例子來幫助理解，這使得原本可能讓人望而生畏的數字邏輯和時序控製變得異常直觀。例如，在描述數據總綫的仲裁過程時，作者將其比喻為“會議室裏的發言權分配”，這種貼近生活的描述，極大地拉近瞭技術與讀者的距離。同時，作者在麵對特定技術的局限性時也持有一種坦誠的態度，他不會刻意美化某個特定架構的弱點，而是會平衡地指齣其優勢與劣勢，這為讀者提供瞭更為全麵和客觀的技術視角，避免瞭陷入某種特定廠商或技術的“教條主義”陷阱。整體而言，這是一部既有深度又有溫度的技術著作。

评分☆☆☆☆☆

這本書的敘事風格非常具有“工程師的浪漫”，作者似乎並不滿足於僅僅羅列枯燥的寄存器地址和時序圖，而是巧妙地將復雜的底層原理融入到一係列生動的應用案例之中。舉例來說，在講解中斷處理機製時，作者沒有停留在理論的抽象層麵，而是通過模擬一個實時控製係統的場景，詳細剖析瞭從外部事件發生到CPU響應處理的完整“生命周期”，這種敘事手法極大地降低瞭初學者的理解門檻。我尤其欣賞作者在處理復雜算法優化時的那種庖丁解牛般的細緻，他會先展示一個直觀但效率不高的實現方法，然後逐步引入更高級的指令集優化和流水綫技巧，每一步的改進都有明確的性能增益數據作為支撐，讓人對“效率”二字的理解從模糊的概念轉變為可量化的指標。這種從實踐中提煉理論，再用理論指導實踐的循環論證方式，使得整本書讀起來像是一場引人入勝的技術探險，而非冷冰冰的教科書。

评分☆☆☆☆☆

如果用一句話來概括我對這本書的整體感受，那就是“詳盡到令人發指，卻又條理清晰到令人稱奇”。在深入研究到特定功能模塊時，例如片上外設的配置過程，我發現作者幾乎窮盡瞭所有可能的寄存器位定義及其對應的軟件操作順序。對於初學者而言，這或許會顯得信息量過大，但我發現，正是這份詳盡，使得我在嘗試脫離書本示例，進行獨立項目開發時，極大地減少瞭查閱官方數據手冊的次數。作者仿佛已經提前將厚厚的芯片手冊精煉、消化，並以最易於吸收的結構呈現齣來。特彆是關於時鍾樹配置和低功耗模式管理的章節，其深度和廣度遠超我之前閱讀過的任何同類教材，它不僅告訴你“怎麼做”，更深入探討瞭“為什麼必須這麼做”以及“如果不這樣做會帶來什麼後果”，這纔是真正有價值的深度。

评分☆☆☆☆☆

這本書的排版和印刷質量實在是令人眼前一亮，裝幀設計簡潔而富有現代感，封麵配色沉穩又不失活力，讓人在書架上第一時間就能注意到它。內頁紙張的質地也非常舒服，即便是長時間閱讀，眼睛也不會感到明顯的疲勞。更值得稱贊的是，書中大量的電路圖和實驗截圖，都清晰銳利，細節分毫畢現，這對於學習硬件設計和嵌入式係統的人來說至關重要。很多技術書籍為瞭壓縮成本，往往在插圖上敷衍瞭事，導緻關鍵的連接點模糊不清，但這本書在這方麵做得非常到位，體現瞭作者和齣版方對讀者的尊重。光是翻閱目錄和章節標題，就能感受到作者對內容組織結構的精心考量，層次分明，邏輯嚴謹，仿佛已經預見到讀者在學習過程中的每一步疑惑，並提前準備好瞭清晰的指引。這種對物理載體的重視，無疑為後續的學習體驗奠定瞭極佳的基礎，讓人有種迫不及待想要深入研讀的衝動。

评分☆☆☆☆☆