PIC单片机实用教程

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出版者:北航大学
作者:李学海
出品人:
页数:393
译者:
出版时间:2007-2
价格:35.00元
装帧:
isbn号码:9787810779616
丛书系列:
图书标签:
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具体描述

《PIC单片机实用教程:提高篇》(第2版)以介绍PIC16F877型号单片机为主,并且适当简介PIC单片机的个性及共性。全书共分10章,内容包括:并口复合功能、定时器TMR1、定时器TMR2、捕捉/比较/脉宽调制CCP、模/数转换器ADC、异步串口UART、同步串口SPI、同步串口I2C、EEPROM和Flash存储器及IAP技术、人机界面器件和接口技术等。

《嵌入式系统设计与开发:从原理到实践》 本书旨在为读者提供一套全面而深入的嵌入式系统设计与开发知识体系,涵盖了从基础理论到实际应用的各个层面。不同于专注于某一特定微控制器系列的教程,本书的视野更为广阔,旨在培养读者掌握嵌入式系统设计的普遍性原理和通用技术,使其能够快速适应不同硬件平台和项目需求。 核心内容概述: 第一部分:嵌入式系统基础 嵌入式系统概述: 深入剖析嵌入式系统的定义、特点、应用领域以及与通用计算系统的区别。我们将探讨嵌入式系统在物联网、工业自动化、医疗设备、汽车电子等领域的广泛应用,并通过经典案例分析,帮助读者建立对嵌入式系统整体框架的认识。 微处理器与微控制器体系结构: 在此部分,我们将重点介绍通用微处理器和微控制器的基本组成部分,包括CPU、存储器(RAM、ROM、Flash)、I/O端口、定时器/计数器、中断控制器、ADC/DAC等。我们将深入讲解不同指令集架构(如RISC、CISC)的特点,以及哈佛结构与冯·诺依曼结构的优劣。虽然不聚焦特定型号,但我们会通过对典型结构模块的解析,让读者理解它们在执行指令、处理数据和与外部设备交互中的作用。 嵌入式软件开发环境: 介绍嵌入式软件开发所需的关键工具链,包括交叉编译器、汇编器、链接器、调试器(如GDB)以及集成开发环境(IDE)。我们将详细讲解交叉编译的过程,以及如何在宿主主机上生成能在目标嵌入式平台上运行的代码。同时,也会介绍常用的嵌入式操作系统(RTOS)的开发流程和相关工具。 嵌入式系统硬件接口: 详细讲解嵌入式系统与外部世界交互的各种硬件接口技术。这包括: 串行通信接口: UART、SPI、I2C等同步和异步通信协议的原理、时序以及在数据传输中的应用。 并行通信接口: GPIO(通用输入输出)端口的配置、读写以及在控制和数据采集中的应用。 总线技术: 常见的总线协议,如CAN、USB、Ethernet等,及其在嵌入式系统网络化和通信中的作用。 存储器接口: SDRAM、NAND Flash、NOR Flash等存储器的连接和访问原理。 模数转换(ADC)与数模转换(DAC): 传感器数据采集和信号输出的原理与应用。 嵌入式系统实时性与可靠性: 探讨嵌入式系统设计中至关重要的实时性和可靠性问题。我们将介绍实时操作系统(RTOS)的概念、任务调度机制(如优先级调度、时间片轮转)、进程间通信(IPC)方式(如信号量、消息队列、共享内存)以及中断处理机制,以确保系统能够按时响应外部事件。同时,也会讨论嵌入式系统的故障检测、容错和电源管理等可靠性设计策略。 第二部分:嵌入式软件设计与开发 C语言在嵌入式开发中的应用: 强调C语言作为嵌入式开发主流语言的强大能力,包括其对硬件的直接访问能力、高效的内存管理以及丰富的库函数。本书将深入讲解C语言的指针、位操作、结构体、联合体等特性在嵌入式编程中的妙用,以及如何编写高效、可移植的嵌入式C代码。 汇编语言在嵌入式开发中的辅助作用: 适时介绍汇编语言在特定场景下的重要性,例如启动代码、中断服务程序、性能优化等。我们将讲解汇编语言的基本语法、寄存器操作以及如何与C语言代码协同工作。 嵌入式操作系统(RTOS)原理与应用: 深入剖析嵌入式操作系统(RTOS)的核心概念,包括任务管理、内存管理、时钟管理、中断服务、同步与通信机制等。我们将介绍几种主流的RTOS(如FreeRTOS, RT-Thread等)的设计思想和API接口,并指导读者如何根据项目需求选择和移植RTOS。通过实例演示,让读者掌握如何在RTOS环境下进行多任务并发开发。 驱动程序开发: 讲解嵌入式系统驱动程序的设计与实现。这包括如何编写硬件抽象层(HAL),如何根据数据手册(Datasheet)编写外设驱动,以及如何集成到操作系统或裸机环境中。我们将以常见的传感器、显示器、通信模块等为例,演示驱动程序的开发流程。 嵌入式系统调试技术: 介绍嵌入式系统调试的常用方法和工具,包括仿真器、逻辑分析仪、示波器、调试器(JTAG/SWD)的使用。我们将分享在实际开发中,如何定位和解决代码中的逻辑错误、内存问题、实时性问题等。 第三部分:嵌入式系统项目实践 嵌入式系统项目开发流程: 详细介绍一个典型的嵌入式系统项目从需求分析、方案设计、硬件选型、软件开发、集成测试到最终部署的完整流程。 传感器数据采集与处理: 通过实际案例,展示如何连接各种传感器(如温度、湿度、光照、加速度计等),采集其输出的模拟或数字信号,并进行数据预处理、滤波和分析。 嵌入式系统通信与联网: 教授如何实现嵌入式设备之间的通信(如RS485、CAN)以及与互联网的连接(如TCP/IP、MQTT)。我们将演示如何构建一个简单的物联网节点,实现数据的上传和远程控制。 嵌入式 GUI 设计与开发: 介绍嵌入式系统图形用户界面(GUI)的设计原理和开发方法,包括常用GUI库(如LVGL)的使用,以及如何在资源受限的嵌入式平台上实现美观、易用的用户交互。 嵌入式系统安全性: 探讨嵌入式系统面临的安全挑战,以及如何通过安全启动、数据加密、访问控制等技术来提高系统的安全性。 本书特色: 通用性与理论深度并重: 避免局限于特定微控制器,而是从嵌入式系统设计的普遍原理出发,让读者掌握跨平台的核心技术。 理论与实践相结合: 结合大量实际项目案例,引导读者将理论知识应用于解决实际问题,培养动手能力。 系统性与条理性: 内容组织严谨,从基础到进阶,循序渐进,确保读者能够建立清晰的知识体系。 面向未来: 关注嵌入式技术发展趋势,为读者学习更前沿的领域(如AIoT、边缘计算)奠定坚实基础。 通过阅读本书,读者将能够全面掌握嵌入式系统的设计原理和开发技术,具备独立设计和开发嵌入式产品的能力,为从事嵌入式软件工程师、系统工程师等相关职业打下坚实基础。

作者简介

李学海,先后攻读过通信电源、电子工程和通信系统等专业从事教学20余年,教过物理、电路分析、数字电路、模拟电路、电子测量、程控交换原理、程控交换设备、电信业务与管理、电信概要、电信终端设备、微型计算机原理、计算机接口技术、汇编语言程序设计、8051单片机、PIC单片机、EM78单片机、EDA技术基础等学科、曾经应几家国际著名微电子公司之邀,配合其在中国开展的“大学计划”,针对几种不同流派的新潮单片机撰写了多本科普图书、大学教程或技术专著、其中有的被多所高校和科研单位选定为教学用书或培训教材,受到了一致肯定和好评,有一本还被部分学校选定为考研参考书,有两本被评选为“优秀畅销书一等奖”,还有4本被重点大学造作研究生用书。

目录信息

第1章 并行端口引脚上的复合功能及其应用
1.1 RA端口2
1.1.1 与RA端口相关的寄存器2
1.1.2 电路结构和工作原理3
1.1.3 编程方法5
1.2 RB端口5
1.2.1 与RB端口相关的寄存器6
1.2.2 电路结构和工作原理7
1.2.3 编程方法9
1.3 RC端口10
1.3.1 与RC端口相关的寄存器10
1.3.2 电路结构和工作原理11
1.3.3 编程方法13
1.4 RD端口13
1.4.1 与RD端口相关的寄存器14
1.4.2 电路结构和工作原理15
1.4.3 编程方法15
1.5 RE端口16
1.5.1 与RE端口相关的寄存器16
1.5.2 电路结构和工作原理17
1.5.3 编程方法18
1.6 PSP并行从动端口18
1.6.1 与PSP端口相关的寄存器19
1.6.2 电路结构和工作原理19
1.7 应用举例22
【实验范例1.1】 通过PSP并行从动端口实现双机通信22
思考题与练习题28
第2章 定时器/计数器TMR1及其应用技术
2.1 定时器/计数器TMR1模块的特性29
2.2 定时器/计数器TMR1模块相关的寄存器30
2.3 定时器/计数器TMR1模块的电路结构31
2.4 定时器/计数器TMR1模块的工作原理33
2.4.1 如何禁止TMR1工作35
2.4.2 定时器工作方式35
2.4.3 计数器工作方式35
2.4.4 TMR1寄存器的赋值与复位39
2.5 定时器/计数器TMR1模块的应用举例39
【实验范例2.1 】 蠕动显示的8只LED信号灯40
【实验范例2.2 】 秒信号发生器44
思考题与练习题48
第3章 定时器TMR2及其应用技术
3.1 定时器TMR2模块的特性49
3.2 定时器TMR2模块相关的寄存器50
3.3 定时器TMR2模块的电路结构51
3.4 定时器TMR2模块的工作原理53
3.4.1 如何禁止TMR2工作53
3.4.2 定时器工作方式54
3.4.3 寄存器TMR2和PR2以及分频器的复位55
3.4.4 TMR2模块的初始化编程56
3.5 定时器TMR2模块应用举例56
【实验范例3.1】 路标导向灯56
【实验范例3.2】 2 kHz对称方波发生器59
【实验范例3.3】 滴水显示的8只LED信号灯62
思考题与练习题65
第4章 输入捕捉/输出比较/脉宽调制CCP及其应用技术
4.1 输入捕捉工作模式67
4.1.1 输入捕捉模式相关的寄存器67
4.1.2 输入捕捉模式的电路结构68
4.1.3 输入捕捉模式的工作原理69
4.1.4 输入捕捉模式的应用举例70
【实验范例4.1】 负脉冲宽度简易测量仪71
4.2 输出比较工作模式77
4.2.1 输出比较模式相关的寄存器78
4.2.2 输出比较模式的电路结构78
4.2.3 输出比较模式的工作原理79
4.2.4 输出比较模式的应用举例81
【实验范例4.2】 简易时间控制器81
【实验范例4.3】 遥控编码信号码型发生器84
4.3 脉宽调制输出工作模式89
4.3.1 脉宽调制模式相关的寄存器89
4.3.2 脉宽调制模式的电路结构91
4.3.3 脉宽调制模式的工作原理93
4.3.4 脉宽调制模式的应用举例97
【实验范例4.4】 按钮控制灯具调光器97
4.4 两个CCP模块之间的相互关系102
思考题与练习题103
第5章 模/数转换器ADC及其模拟接口技术
5.1 背景知识105
5.1.1 ADC种类与特点105
5.1.2 ADC器件的工作原理106
5.2 PIC16F87X片内ADC模块109
5.2.1 ADC模块相关的寄存器109
5.2.2 ADC模块结构和操作原理113
5.2.3 ADC模块操作时间要求115
5.2.4 特殊情况下的A/D转换119
5.2.5 ADC模块的转换精度和分辨率120
5.2.6 ADC模块的操作编程121
5.3 PIC16F87X片内ADC模块的应用举例122
【实验范例5.1】 单通道模拟量采集器122
【实验范例5.2】 单线扫描实现多键输入的技术方案127
5.7 ADC功能虚拟技术131
5.7.1 RC充放电法131
5.7.2 RC振荡器法133
5.7.3 电压比较器法134
思考题与练习题136
第6章 串行通信概念和串行通信接口USART及其应用
6.1 串行通信的相关概念137
6.1.1 串行通信的两种基本方式138
6.1.2 串行通信的数据传送制式140
6.1.3 串行通信中的控制方式141
6.1.4 串行通信中的码型、编码方式和帧结构141
6.1.5 串行通信中的检错和纠错方式142
6.1.6 串行通信组网方式145
6.1.7 串行通信接口电路和参数147
6.1.8 串行通信的传输速率148
6.2 PIC16F87X片内通用同步/异步收发器USART模块149
6.2.1 USART模块相关的寄存器151
6.2.2 USART波特率发生器BRG154
6.2.3 USART模块的异步工作方式157
6.2.4 USART模块的同步主控工作方式170
6.2.5 USART模块的同步从动工作方式176
6.3 通用同步/异步收发器USART的应用举例179
【实验范例6.1】 微机COM串口与单片机UART串口进行双向通信179
【实验范例6.2】 经过UART串口进行的人机对话186
【实验范例6.3】 利用USRT扩展8位并行输出口线193
思考题与练习题197
第7章 SPI接口概念、SPI接口模块和SPI接口应用
7.1 关于SPI接口的背景知识和基本概念200
7.1.1 SPI接口信号描述200
7.1.2 基于SPI的系统构成方式201
7.1.3 SPI接口工作原理203
7.1.4 兼容的MicroWire接口205
7.2 PIC16F87X的SPI接口207
7.2.1 SPI接口相关的寄存器208
7.2.2 SPI接口的结构和操作原理211
7.2.3 SPI接口的主控方式213
7.2.4 SPI接口的从动方式214
7.3 SPI接口应用举例215
【实验范例7.1】 SPI接口全双工通信能力演示215
【实验范例7.2】 SPI接口多点通信系统演示219
【实验范例7.3】 利用SPI接口连接串行EEPROM存储器93LCXX226
思考题与练习题231
第8章 I2C总线原理、I2C总线接口和I2C总线应用
8.1 关于I2C总线的背景知识和基本概念233
8.1.1 名词术语235
8.1.2 I2C总线的技术特点237
8.1.3 I2C总线的基本工作原理238
8.1.4 I2C总线信号时序分析240
8.1.5 信号传送格式244
8.1.6 寻址约定245
8.1.7 技术参数250
8.1.8 I2C器件与I2C总线的接线方式252
8.1.9 相兼容的SMBus总线254
8.2 I2C总线相关的寄存器256
8.2.1 同步串口状态寄存器SSPSTAT257
8.2.2 同步串口控制寄存器SSPCON258
8.2.3 从地址/波特率寄存器SSPADD259
8.2.4 同步串口控制寄存器2——SSPCON2259
8.3 典型信号时序的产生方法260
8.3.1 波特率发生器261
8.3.2 启动信号262
8.3.3 重启动信号263
8.3.4 应答信号265
8.3.5 停止信号266
8.4 被控器通信方式267
8.4.1 硬件结构267
8.4.2 被主控器寻址269
8.4.3 被控器接收——被控接收器270
8.4.4 被控器发送——被控发送器271
8.4.5 广播式寻址272
8.5 主控器通信方式273
8.5.1 硬件结构273
8.5.2 主控器发送——主控发送器276
8.5.3 主控器接收——主控接收器279
8.6 多主通信方式下的总线冲突和总线仲裁281
8.6.1 发送和应答过程中的总线冲突282
8.6.2 启动过程中的总线冲突282
8.6.3 重启动过程中的总线冲突284
8.6.4 停止过程中的总线冲突285
8.7 I2C总线接口的应用举例286
【实验范例8.1】 I2C串行接口EEPROM存储器的读/写操作演示286
思考题与练习题296
第9章 EEPROM和Flash存储器及其IAP技术
9.1 背景知识297
9.1.1 通用型半导体存储器的种类和特点297
9.1.2 PIC单片机内部的程序存储器298
9.1.3 PIC单片机内部的EEPROM数据存储器299
9.1.4 PIC16F87X内部EEPROM和Flash操作方法300
9.2 EEPROM读/写相关的寄存器303
9.2.1 EEPROM地址寄存器EEADR303
9.2.2 EEPROM数据寄存器EEDATA304
9.2.3 EEPROM读写控制第一寄存器EECON1304
9.2.4 EEPROM写控制第二寄存器EECON2305
9.2.5 第二外设中断标志寄存器PIR2305
9.2.6 第二外设中断屏蔽寄存器PIE2306
9.2.7 系统配置字Configuration Word306
9.3 片内EEPROM数据存储器结构和操作原理306
9.3.1 从EEPROM中读取数据307
9.3.2 向EEPROM中烧写数据308
9.4 Flash在线编程相关的寄存器310
9.4.1 EEPROM高字节地址寄存器EEADRH311
9.4.2 EEPROM高字节数据寄存器EEDATH311
9.4.3 系统配置字Configuration Word311
9.5 片内Flash程序存储器结构和操作原理312
9.5.1 读取Flash程序存储器313
9.5.2 烧写Flash程序存储器314
9.6 写操作的安全保障措施316
9.6.1 写入校验方法316
9.6.2 预防意外写操作的保障措施317
9.7 EEPROM和Flash应用举例317
9.7.1 EEPROM的应用318
【实验范例9.1】 EEPROM数据存储器读/写验证318
【实验范例9.2】 改进型简易车辆里程表323
9.7.2 Flash的应用329
【实验范例9.3】 Flash程序存储器读/写操作验证——IAP技术应用329
思考题与练习题335
第10章 常用人机界面、器件及其接口技术
10.1 常用人机界面器件类型337
10.1.1 静态类输入器件338
10.1.2 动态类输入器件339
10.1.3 视觉类输出器件341
10.1.4 听觉类输出器件344
10.2 开关输入接口方法和设计技巧346
10.2.1 拨码开关346
10.2.2 跳线开关346
10.2.3 单列式按键开关348
10.2.4 阵列式按键开关351
10.3 LED输出接口方法和设计技巧356
10.3.1 分立LED的驱动356
10.3.2 LED数码管静态驱动方式357
10.3.3 LED数码管动态驱动方式359
10.3.4 LED点阵模块动态驱动方式365
10.4 LED数码管和按键开关组合接口方法和设计技巧369
10.4.1 利用通用器件369
10.4.2 利用专用器件370
10.5 音响输出接口方法和设计技巧371
10.5.1 压电蜂鸣器372
10.5.2 自带音源电磁蜂鸣器373
10.5.3 无音源电磁蜂鸣器374
10.6 应用举例375
【实验范例10.1】 4×4阵列式键盘接口和编程方法375
思考题与练习题382附录93LC46串行EEPROM存储器383
参考文献391
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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我一直想找一本能够真正上手实践的单片机书籍,市面上很多书虽然理论讲得很透彻,但实际操作的部分却略显单薄,看完之后总感觉“纸上谈兵”。这本《PIC单片机实用教程》的宣传语里提到了“实用”,并且有很多“案例”,这让我觉得非常有吸引力。我特别关注的是它是否提供了详细的电路图和代码示例,以及这些示例是否能够真正运行并解决实际问题。我希望能通过这本书,学习如何从零开始设计一个简单的嵌入式系统,比如一个温湿度传感器模块,或者一个简单的LED闪烁控制器。

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我选择这本书,很大程度上是冲着“PIC单片机”这个方向来的。我之前有了解过一些其他的单片机系列,但总觉得PIC在某些方面有着独特的优势,比如功耗、外设集成度等方面。这本书的标题很直接,并没有使用过于花哨的词汇,这让我觉得它应该是专注于核心技术的讲解。我比较关心它在MCU的编程模型、定时器、中断、ADC、UART等基础外设的介绍是否深入,并且是否有对一些进阶功能的提及,比如PWM、SPI、I2C等,这些都是构建复杂系统的关键。

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作为一名对嵌入式开发有浓厚兴趣的学生,我一直在寻找一本能够引导我入门PIC单片机技术的书籍。市面上同类书籍繁多,但选择一本既有理论深度又不失实践指导的书籍并非易事。这本《PIC单片机实用教程》的封面设计和书名都给我一种专业而严谨的感觉,让我相信它可能是一本值得信赖的学习资料。我特别关注它是否能够从最基础的知识讲起,比如单片机的基本结构、工作原理,以及如何使用开发工具进行程序编写和调试。

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我最近对嵌入式开发产生了浓厚的兴趣,特别是对Microchip的PIC系列单片机非常好奇。市面上关于单片机的书籍很多,但找到一本真正能将理论与实践相结合,并且讲解清晰易懂的书籍却不容易。这本书的标题《PIC单片机实用教程》让我觉得它应该是一本偏向实操的书籍,我希望它能提供丰富的项目案例,让我能够边学边做,快速掌握PIC单片机的开发技能。我特别想了解书中是否会涉及一些常用的开发工具,比如MPLAB X IDE,以及如何进行硬件连接和调试。

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这本书的封面设计简洁大方,纯色的背景搭配醒目的书名,很容易在书架上被注意到。拿到手里,纸张的质感也相当不错,厚实而略带磨砂感,翻阅时不会有廉价的滑腻感。封底的文字介绍了本书的特色,比如“深入浅出”、“实例丰富”,这些关键词让我对内容产生了很大的期待。我平时接触单片机不算多,但对这个领域又充满了好奇,尤其是PIC系列,听说是很多嵌入式项目中的“常客”。这本书的定价也比较合理,考虑到其厚度和印刷质量,我觉得物有所值。

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