数字电路与可编程技术实验教程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:哈尔滨工程大学出版社

作者:武俊鹏

出品人:

页数:433

译者:

出版时间:2007-4

价格:35.00元

装帧:

isbn号码:9787810739610

丛书系列:

图书标签:

• 数字电路
• 可编程技术
• 实验教程
• 电子技术
• 数字逻辑
• FPGA
• Verilog
• VHDL
• 电路设计
• 实践教学

《现代微处理器系统设计与嵌入式实践》 内容简介： 在当今数字化浪潮席卷的时代，微处理器系统作为信息处理的核心，其设计与应用已渗透到社会生产和生活的方方面面。从智能手机、家用电器到工业自动化、航空航天，无处不见其身影。本书《现代微处理器系统设计与嵌入式实践》旨在为读者提供一个全面、深入且实践性强的微处理器系统设计与嵌入式开发学习平台。本书不仅仅停留在理论知识的传授，更注重引导读者动手实践，理解微处理器的工作原理、掌握系统构建的关键技术，并最终能够独立完成复杂的嵌入式系统项目。 第一部分：微处理器架构与原理 本部分将带领读者走进微处理器的核心世界，深入剖析其内部结构和工作机制。 微处理器发展历程与核心概念： 从早期的8位处理器到如今强大的多核处理器，我们将梳理微处理器技术的发展脉络，介绍CPU、内存、I/O接口等基本概念，以及指令集架构（ISA）、流水线技术、缓存机制等核心设计思想。读者将了解到不同架构（如RISC、CISC）的特点及其在不同应用场景下的优势。 ARM架构深入解析： ARM架构以其低功耗、高性能的特点，已成为嵌入式领域的主流。本章将重点介绍ARMv7/v8架构的指令集、寄存器组织、寻址模式、异常处理机制以及内存管理单元（MMU）等关键组成部分。我们将通过实例，讲解ARM指令的执行流程，帮助读者建立对ARM处理器工作原理的深刻理解。 RISC-V架构探索： 作为一种开源指令集架构，RISC-V正迅速崛起，为定制化和创新的微处理器设计提供了新的机遇。本书将对RISC-V的基本指令集、扩展模块以及其设计理念进行详细阐述，并与ARM架构进行对比分析，帮助读者了解RISC-V的潜力和应用前景。 内存系统设计： 内存是微处理器系统的重要组成部分，直接影响系统的性能。本章将深入讲解存储器层次结构，包括寄存器、缓存（L1, L2, L3）、主存（RAM）和辅助存储器（Flash）。我们将讨论缓存一致性协议、内存访问延迟、内存控制器设计等关键技术，并介绍DDR、SRAM等不同类型存储器的特性。 输入/输出（I/O）接口与总线： 微处理器需要与外部世界进行交互，I/O接口和总线扮演着至关重要的角色。本书将详细介绍常见的I/O接口技术，如UART、SPI、I2C、USB、Ethernet等，并深入讲解不同类型总线（如AXI、AHB、APB）的工作原理、仲裁机制和协议规范。读者将学会如何选择和配置合适的I/O接口以满足应用需求。 第二部分：嵌入式系统构建与开发 在掌握了微处理器的基础知识后，本部分将带领读者进入实际的嵌入式系统构建与开发环节。 嵌入式系统概述与选型： 介绍嵌入式系统的定义、特点、分类以及典型的应用领域。我们将引导读者根据项目需求，学习如何选择合适的微处理器、内存、外围设备和开发工具，构建满足特定功能和性能要求的嵌入式系统。 开发环境搭建与配置： 强大的开发环境是嵌入式开发的基础。本章将详细介绍交叉编译工具链（如GCC, Clang）、调试器（如GDB, JTAG/SWD）、仿真器以及集成开发环境（IDE）的安装和配置。读者将学会如何设置一个高效的开发工作流程。 裸机程序开发入门： 在没有操作系统支持的情况下，直接对微处理器进行编程被称为裸机编程。本章将引导读者编写第一个裸机程序，理解程序的入口点、中断处理、GPIO控制、定时器配置等基本操作，从而深入理解硬件的底层工作方式。 嵌入式操作系统（RTOS）应用： 对于复杂的嵌入式系统，实时操作系统（RTOS）能够极大地提高开发效率和系统可靠性。本书将重点介绍FreeRTOS、RT-Thread等主流嵌入式操作系统的概念、内核机制（任务调度、内存管理、进程间通信、中断处理）和API接口。通过实例，读者将学会如何使用RTOS来管理系统资源，实现多任务并发。 设备驱动程序开发： 设备驱动程序是操作系统与硬件之间的桥梁。本章将讲解设备驱动程序的设计原理、框架和实现方法。读者将学习如何编写驱动程序来控制GPIO、UART、SPI、I2C等外设，并了解中断驱动、轮询等不同驱动模型。 嵌入式Linux系统开发： 嵌入式Linux凭借其开源、灵活和强大的功能，在高级嵌入式应用领域占据重要地位。本章将介绍嵌入式Linux系统的移植、引导过程、根文件系统构建以及用户空间应用程序开发。我们将重点讲解Linux内核的设备模型、驱动框架以及常用的开发工具（如Buildroot, Yocto）。 通信协议与网络应用： 现代嵌入式系统往往需要与其他设备或网络进行通信。本章将深入讲解TCP/IP协议栈、HTTP、MQTT等网络通信协议，并介绍Socket编程、网络安全等相关技术。读者将学会如何开发支持网络通信的嵌入式应用。 嵌入式系统调试与测试： 调试是嵌入式开发过程中至关重要的一环。本章将介绍各种调试技术，包括断点调试、单步执行、逻辑分析仪、示波器、内存监控等。同时，还将探讨单元测试、集成测试和系统测试的方法，以确保嵌入式系统的质量和稳定性。 第三部分：高级主题与项目实践 本部分将进一步拓展读者的视野，引入一些高级主题，并通过实际项目案例，巩固所学知识。 低功耗设计与优化： 在许多嵌入式应用中，低功耗是关键的设计目标。本章将介绍各种低功耗设计技术，包括时钟门控、电源管理、休眠模式以及软件优化策略。 嵌入式系统安全： 随着物联网的发展，嵌入式系统的安全性日益受到重视。本章将探讨常见的嵌入式系统安全威胁，以及硬件安全模块（HSM）、加密算法、安全启动、固件更新等安全防护技术。 FPGA与SoC设计简介： 对于需要高度定制化和并行处理能力的嵌入式系统，FPGA（现场可编程门阵列）和SoC（片上系统）是重要的解决方案。本章将对FPGA和SoC的设计流程、常用硬件描述语言（如Verilog, VHDL）以及与微处理器系统的结合应用进行初步介绍。 经典嵌入式项目案例分析： 本章将选取几个具有代表性的嵌入式项目，如智能家居控制系统、工业数据采集与监控系统、便携式医疗设备等，对项目的整体设计思路、关键技术实现、软硬件协同开发过程进行详细分析。通过这些案例，读者能够将理论知识融会贯通，提升解决实际问题的能力。 未来发展趋势展望： 随着人工智能、边缘计算、5G等新技术的兴起，嵌入式系统正迎来新的发展机遇。本章将对这些前沿技术在嵌入式领域的应用前景进行展望，激发读者的创新思维。 《现代微处理器系统设计与嵌入式实践》是一本集理论深度、实践广度和前沿性于一体的参考书。本书通过系统性的讲解和丰富的案例，旨在培养读者扎实的微处理器基础知识、精湛的嵌入式开发技能以及解决复杂工程问题的能力，为读者在快速发展的嵌入式技术领域奠定坚实的 foundation。

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