MCS-51单片机原理与应用实验实训教程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:北京航空航天大学

作者:石从刚

出品人:

页数:159

译者:

出版时间:2007-2

价格:16.00元

装帧:

isbn号码:9787810776240

丛书系列:

图书标签:

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《嵌入式系统设计与开发实践》 本书是一本面向读者深入理解和掌握嵌入式系统设计与开发核心技术的实用教程。本书旨在为广大从事嵌入式系统研发、学习嵌入式技术、或希望提升自身嵌入式技能的工程师、学生和技术爱好者提供一个全面、系统且富有实践指导的平台。 内容概要： 本书围绕嵌入式系统的“核心”与“应用”两大主线，力求以清晰的逻辑、详实的讲解和大量的实例，引导读者逐步构建起对嵌入式系统从理论认知到实践操作的完整认知。 第一篇：嵌入式系统基础理论 本篇内容为读者打下坚实的理论基础，为后续的深入学习和实践提供必要的支撑。 第一章：嵌入式系统概述 详细阐述嵌入式系统的定义、特点、组成部分（硬件、软件、中间件）及其在现代科技中的广泛应用场景，如物联网、智能家居、工业自动化、汽车电子、医疗设备等。 介绍嵌入式系统与通用计算机系统的区别与联系。 探讨嵌入式系统设计的基本原则和挑战。 第二章：嵌入式微处理器与微控制器 深入剖析嵌入式系统中常用的微处理器和微控制器架构，包括ARM、MIPS、RISC-V等主流架构的特点、优势及典型应用。 讲解CPU的工作原理、指令集、存储器管理、中断系统等核心概念。 重点介绍微控制器（MCU）的内部结构，如CPU核心、片上存储器（RAM、ROM/Flash）、外围接口（GPIO、ADC、DAC、定时器/计数器、UART、SPI、I2C等）的功能和作用。 对比不同类型MCU的性能、功耗和成本考量。 第三章：嵌入式系统硬件设计基础 讲解嵌入式系统硬件设计的基本流程和关键环节，包括需求分析、原理图设计、PCB布局与布线、器件选型。 介绍常用的嵌入式系统硬件平台，如开发板、核心板等。 探讨电源管理、时钟系统、信号完整性、电磁兼容性（EMC）等硬件设计中的重要考量因素。 讲解常用硬件接口电路的设计与实现，如LED驱动、按键输入、传感器接口、通信接口等。 第四章：嵌入式操作系统（RTOS）原理 系统介绍实时操作系统（RTOS）的概念、作用和核心功能，如任务管理、任务调度（固定优先级、轮转、时间片等）、任务间通信（信号量、互斥锁、消息队列、事件标志组）、内存管理、中断处理。 分析不同RTOS的特点和选型原则，如FreeRTOS、RT-Thread、uC/OS等。 讲解RTOS在嵌入式系统中的重要性，如何提高系统的实时性、可靠性和效率。 第二篇：嵌入式软件开发与实践 本篇内容着重于嵌入式软件的开发流程、工具链使用及实战应用。 第五章：嵌入式软件开发环境与工具链 详细介绍嵌入式软件开发所需的交叉编译环境搭建，包括交叉编译器、汇编器、链接器。 讲解集成开发环境（IDE）的使用，如Keil MDK、IAR Embedded Workbench、GCC for ARM等。 介绍调试器（Debugger）的使用，包括硬件调试器（JTAG/SWD）、仿真器，以及断点设置、单步执行、变量查看、内存分析等调试技巧。 讲解版本控制工具（如Git）在嵌入式项目开发中的应用。 第六章：嵌入式C语言编程进阶 回顾C语言基础，重点强调嵌入式C语言编程的特殊性和难点，如指针、位操作、内存管理（malloc/free、内存池）、结构体与联合体、宏定义、条件编译。 讲解如何编写高效、健壮、可移植的嵌入式C代码。 介绍嵌入式系统常用的数据结构和算法。 第七章：设备驱动程序开发 深入讲解设备驱动程序（Device Driver）的概念、作用和设计原理。 以GPIO、UART、SPI、I2C、ADC、定时器等常用外设为例，演示如何编写设备驱动程序。 讲解驱动程序与上层应用软件的接口设计。 介绍中断服务例程（ISR）的编写规范和注意事项。 第八章：嵌入式Linux应用开发 介绍嵌入式Linux操作系统的架构、组成和基本概念，包括内核、用户空间、文件系统、进程管理。 讲解交叉编译工具链的配置和使用。 演示如何在嵌入式Linux平台上进行应用程序开发，包括使用C/C++进行开发、常用系统API（如文件I/O、进程间通信、网络通信）的使用。 介绍嵌入式Linux系统的移植、配置和构建。 第九章：嵌入式通信协议与网络编程 系统介绍嵌入式系统中常用的通信协议，包括串行通信（UART）、同步/异步通信（SPI、I2C），以及网络通信协议（TCP/IP、UDP、HTTP、MQTT）。 讲解Socket编程在嵌入式系统中的应用，实现设备之间的数据交换和远程控制。 探讨嵌入式系统在物联网（IoT）中的网络通信实现。 第十章：嵌入式系统调试与性能优化 系统总结嵌入式系统调试的常用方法和技巧，包括逻辑分析仪、示波器、逻辑探测器等硬件调试工具的使用。 讲解性能分析工具，如性能计数器、代码剖析（Profiling），以及如何进行代码优化和内存优化，提高系统的响应速度和资源利用率。 讨论嵌入式系统可靠性设计和故障排除。 第三篇：嵌入式系统项目实训 本篇内容通过一系列典型的嵌入式项目，将前两篇的理论知识和技能转化为实际操作能力。每个项目都包含需求分析、系统设计、硬件实现、软件编码、调试测试等完整流程。 项目一：智能温度监测与数据上报系统 利用传感器采集温度数据，通过MCU处理后，通过UART或网络将数据发送到上位机或云平台。 项目二：基于RTOS的多任务协同控制系统 设计一个包含多个任务（如传感器读取、数据显示、用户交互、通信等）的系统，展示RTOS的任务管理和任务间通信机制。 项目三：嵌入式Linux下的设备控制与Web服务 在嵌入式Linux平台上，编写驱动程序控制LED、电机等外设，并开发一个简单的Web服务器，通过网页远程控制设备。 项目四：物联网节点开发与数据可视化 使用低功耗MCU或嵌入式Linux板卡，连接多种传感器，通过MQTT协议将数据发送到云端，并在云平台进行数据可视化展示。 本书特色： 理论与实践紧密结合： 每一章节都穿插了丰富的实例和实验指导，确保读者在理解理论的同时，也能动手实践。 内容全面系统： 涵盖了嵌入式系统从硬件基础到软件开发，再到操作系统和项目实战的各个环节。 注重实战技能培养： 通过实际项目驱动学习，帮助读者掌握解决实际工程问题的能力。 语言通俗易懂： 采用清晰、简洁的语言，避免使用过于晦涩的专业术语，力求让不同基础的读者都能理解。 适用范围广： 适合作为高校嵌入式系统相关专业课程的教材或参考书，也可作为嵌入式工程师提升技能的自学读物。 本书的编写旨在为读者提供一个全面、深入且极具实用价值的学习平台，希望通过本书的学习，读者能够构建起扎实的嵌入式系统知识体系，并能够独立完成各种嵌入式系统的设计与开发任务。

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从教学法的角度来看，一本好的教材应该能激发学习兴趣，而不是扼杀热情。我非常关注这本书在理论与实践之间的“衔接剂”做得如何。它是否能用生动有趣的比喻来解释那些枯燥的硬件逻辑？例如，讲解中断响应流程时，能否设计一个生活中的类比场景，让初学者能迅速抓住核心的“抢占”和“恢复”概念？此外，对于可能出现的常见错误和“陷阱”，它是否有专门的章节进行预警和分析？例如，数据总线冲突、晶振起振失败、上电复位时序不当等。如果这本书在附录中能附带一些常用的元器件选型指南或数据手册的解读范例，那就太贴心了。这样的内容安排，能让读者在遇到实际困难时，知道该去哪里寻找第一手的参考资料，这比死记硬背书本知识要重要得多。

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说实话，我对教材的排版和图文结合的效率要求很高。很多技术书籍，文字堆砌太多，图例又过于简单抽象，读起来非常费力，很容易让人产生畏难情绪。我特别看重这本书在复杂电路图和程序流程图上的表现。电路图要清晰明了，元器件的标注要准确，尤其是原理图和实验接线图之间的对应关系要做到无缝衔接。程序代码部分，如果能采用规范的编程风格，并且对关键代码段进行详尽的注释，那就太加分了。我希望它不仅仅是提供“能跑起来”的代码，而是能解释“为什么这么设计”的代码。如果能融入一些调试技巧，比如如何利用示波器或逻辑分析仪来排查硬件或软件中的时序问题，那就更具实操价值了。毕竟，在实际的开发过程中，调试环节往往占据了大部分时间，一本优秀的教程理应对此有所侧重。

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我总觉得，市面上的很多教程在讲解软件开发环境搭建和工具链使用上不够与时俱进。对于MCS-51这种相对经典的架构，很多人可能还在使用老旧的集成开发环境（IDE）。我希望这本书能明确指出当前主流且仍在积极维护的开发工具链，比如Keil MDK或者更轻量级的模拟器和编译工具。在软件工程的角度来看，它是否有提及版本控制（虽然对初学者可能略深，但提及一下总是好的）或模块化编程思想在嵌入式项目中的应用？如果它能提供一个完整的项目文件结构示例，帮助读者理解如何组织复杂的源代码，而不仅仅是把所有代码都塞在一个`main.c`文件里，那无疑会大幅提升读者的工程素养。毕竟，从“做个小玩具”到“做一个可靠的产品”，中间隔着的正是良好的工程习惯。

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对于一本以“实训”为核心的教材来说，其实验模块的广度和深度是衡量其价值的关键。我期待它涵盖的实验项目能够覆盖从入门级的LED点亮、按键输入、数码管显示，到中高级的串行通信（如UART、SPI/I2C）、A/D转换和外部中断处理等多个方面。如果能提供一些稍微复杂一点的综合性项目，比如简单的温度采集系统或者一个简易的电机控制模块，那就更能体现出其对“应用”二字的重视。更重要的是，我希望实验指导书中的步骤是具有前瞻性的，能让学生在完成当前实验的基础上，自然地过渡到下一个更难的知识点，形成一个螺旋上升的学习路径。单纯罗列实验现象和结果是不够的，需要引导读者思考如何根据不同的应用场景对基础实验进行“魔改”和扩展。

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这本书的封面设计得挺有意思，那种经典的蓝白配色，中间那个芯片的图案也很有科技感，让人一看就知道是搞硬件和嵌入式的。拿到手沉甸甸的，感觉内容应该很扎实。我主要关注的是它对基础理论的讲解是否深入透彻。毕竟单片机这东西，原理不清，后面的实验就容易变成“照猫画虎”，知其然不知其所以然。我希望它能把8051内核的寄存器、中断、定时器等核心概念讲得非常清晰，最好能结合一些经典的汇编指令集进行深入剖析，而不是简单罗列功能。如果能加入一些现代微控制器架构的对比介绍，那就更好了，能帮助读者建立更宏观的视角。当然，作为一本实训教程，光讲理论是不够的，关键是要看实验设计是否贴近实际工业应用的需求，以及配套的软硬件环境是否易于搭建。我更青睐那些能引导学生从底层驱动开始，一步步构建复杂系统的案例，这样才能真正培养起动手能力和解决实际问题的能力。

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