ARM微处理器与应用开发

ARM微处理器与应用开发 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:电子工业出版社
作者:梁丁
出品人:
页数:478
译者:
出版时间:2007-8
价格:49.80元
装帧:平装
isbn号码:9787121047589
丛书系列:
图书标签:
  • 计算机
  • 嵌入式
  • ARM
  • ARM
  • 微处理器
  • 嵌入式系统
  • 应用开发
  • 单片机
  • 汇编语言
  • C语言
  • 硬件开发
  • 系统设计
  • ARM架构
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具体描述

本书从嵌入式的基本概念入手,以目前常用的32位ARM9处理器的应用开发为主线,结合嵌入式Linux操作系统,系统介绍了嵌入式系统开发设计的整个过程。具体内容是,首先介绍嵌入式系统的基本要领和软硬件体系结构,然后系统阐述嵌入式应用系统的环境创建、工具软件和开发调试过程,最后介绍了嵌入式Linux驱动程序和应用程序的设计开发技术。本书和合广大嵌入式工程技术人员自学阅读,也适合作为高等院校电子信息类、计算机类、自动控制类和机械电子类等专业高年级本科生和研究生嵌入式系统课程的教科书。

《嵌入式系统设计与实践:从理论到应用》 内容提要 本书旨在为读者提供一套全面、深入的嵌入式系统设计与开发知识体系,内容涵盖从基础理论到前沿实践的广泛领域。全书结构清晰,逻辑严谨,理论阐述翔实,实践案例丰富,旨在帮助工程技术人员、高校学生及嵌入式系统爱好者构建坚实的理论基础,并掌握高效的开发技能。 第一部分:嵌入式系统基础与架构 本部分聚焦嵌入式系统的基本概念、核心组成要素及其工作原理。 第一章:嵌入式系统概述 详细介绍了嵌入式系统的定义、发展历程及其在现代工业、消费电子和物联网中的核心地位。探讨了嵌入式系统与通用计算机系统的本质区别,重点分析了实时性、低功耗、高可靠性等关键特性。引入了嵌入式系统的分层结构模型,包括硬件层、固件层和应用软件层,为后续深入学习打下基础。 第二章:微控制器(MCU)原理与选型 深入解析了微控制器的核心结构,包括中央处理单元(CPU)、存储器(RAM/ROM/Flash)、各种片上外设接口(如定时器、中断控制器、ADC/DAC)。详细对比了不同架构(如冯·诺依曼和哈佛结构)的优缺点及其对系统性能的影响。同时,提供了科学的MCU选型方法论,考虑系统需求、成本、功耗、开发生态等多个维度。 第三章:存储器系统与总线结构 系统阐述了嵌入式系统中常用的存储器类型,包括易失性存储器(SRAM, DRAM)和非易失性存储器(NOR/NAND Flash, EEPROM)。深入剖析了存储器的访问时序、刷新机制和错误校验技术。重点讲解了系统总线的概念、结构及其在数据传输中的作用,如地址总线、数据总线和控制总线的仲裁机制和时序控制。 第四章:中断系统与实时性分析 中断是嵌入式系统实现并发和快速响应的基础。本章详细讲解了中断的产生、优先级管理、上下文切换过程及嵌套处理。引入了实时操作系统的关键概念——硬实时与软实时的区别,并介绍了评估系统响应时间的技术,如最坏情况执行时间(WCET)分析的初步概念。 第二部分:底层硬件接口与驱动开发 本部分侧重于如何通过软件与物理硬件高效交互,是嵌入式开发的核心技能之一。 第五章:通用异步串行通信(UART/USART) 详尽介绍了UART/USART的工作原理,包括波特率的设置、奇偶校验、数据帧格式。通过实例演示了主机与从机模式下的数据收发编程,并讨论了流控制(RTS/CTS)在长距离通信中的应用。 第六章:同步串行通信协议(SPI与I2C) 全面解析了SPI(Serial Peripheral Interface)和I2C(Inter-Integrated Circuit)协议的帧结构、主从设备角色、时钟同步机制。对比了两种协议在速度、连接设备数量和布线复杂度上的优劣,并提供了操作EEPROM和实时时钟(RTC)芯片的驱动代码示例。 第七章:模数/数模转换器(ADC/DAC)应用 讲解了ADC的工作流程,包括采样定理、量化误差、参考电压的选择。重点介绍了不同转换模式(如单次、连续、扫描模式)的配置与数据读取,并探讨了提高ADC精度和稳定性的硬件与软件技巧。DAC部分则着重于波形生成和控制的应用。 第八章:定时器、PWM与输入捕获 深入探讨了微控制器内置定时器的多种工作模式,如定时计数、输入捕获和脉冲宽度调制(PWM)生成。PWM作为实现电机控制、LED亮度调节和电源管理的核心技术,有详尽的公式推导和代码实现,并包含了如何精确控制占空比和频率的方法。 第三部分:操作系统与上层软件构建 本部分将视角从裸机开发提升到利用操作系统进行复杂系统构建。 第九章:嵌入式实时操作系统(RTOS)导论 阐述了引入RTOS的必要性,介绍了多任务、任务调度(如固定优先级、轮转、优先级继承)的基本概念。通过一个主流的开源RTOS(如FreeRTOS)为例,讲解任务创建、优先级设置、任务状态切换的生命周期管理。 第十章:进程间通信(IPC)与同步机制 系统地介绍了RTOS提供的IPC机制,包括信号量(Semaphores)、互斥锁(Mutex)、消息队列(Message Queues)和事件标志组。重点分析了使用这些机制时可能出现的并发问题,如死锁(Deadlock)和竞态条件(Race Condition),并提供了避免这些问题的实践规范。 第十一章:设备驱动程序(Device Driver)设计 设备驱动是连接内核与硬件的桥梁。本章详细介绍了驱动程序的软件架构,包括中断服务程序(ISR)的设计规范、初始化流程、数据缓冲机制(如环形缓冲区)。强调了驱动程序必须具备的健壮性、可移植性要求。 第十二章:文件系统与内存管理 讨论了在资源受限的嵌入式设备中实现可靠文件存储的需求。介绍了常见的嵌入式文件系统(如FATFS、JFFS2)的原理和集成方法。内存管理部分则涵盖了静态分配、堆(Heap)管理、内存池的使用,以及如何避免内存碎片化。 第四部分:系统调试、测试与性能优化 本部分面向实际工程挑战,提供从开发到维护的全周期质量保障方法。 第十三章:系统级调试技术 讲解了多种调试工具和技术,包括使用JTAG/SWD接口进行硬件调试(断点设置、寄存器查看、单步执行)。系统介绍了串口打印调试(printf debug)的高效利用,以及如何结合逻辑分析仪和示波器进行底层信号验证。 第十四章:故障排除与可靠性设计 分析了嵌入式系统常见的故障模式,如看门狗(Watchdog Timer)失效、电源噪声干扰、存储器数据损坏。重点讲解了容错设计思路,包括冗余备份、异常捕获机制和系统重启策略,旨在提高产品的长期运行可靠性。 第十五章:性能分析与能效优化 本章关注系统性能的量化评估和提升。介绍了如何使用性能分析工具测量代码执行时间,定位性能瓶颈。能效优化方面,详细阐述了动态电压和频率调节(DVFS)、时钟门控、低功耗模式(睡眠/休眠)的应用,以满足电池供电产品的需求。 附录:开发环境搭建与工具链 提供了主流交叉编译工具链(如GCC for Embedded)的安装与配置指南,以及集成开发环境(IDE)的使用技巧,确保读者能够快速进入实际编码环境。 目标读者 本书内容深度适中,覆盖面广,适合具备一定C语言基础,希望系统学习嵌入式系统从裸机编程到操作系统级开发的工程师、研究生以及技术爱好者。通过本书的学习,读者将能够独立完成复杂嵌入式产品的软硬件协同设计与开发任务。

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目录信息

读后感

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用户评价

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在阅读这本书的过程中,我最深刻的感受之一就是作者对细节的把握和逻辑的梳理能力。这本书并非一本简单罗列知识点的教科书,而是将ARM微处理器的核心概念、指令集、编程模型以及相关的开发工具链,以一种层层递进、环环相扣的方式呈现出来。我尤其喜欢作者在讲解存储器管理单元(MMU)这一部分时的处理方式。MMU是ARM处理器中一个非常关键但又相对复杂的组成部分,涉及虚拟地址、物理地址、页表、TLB等概念。作者并没有简单地抛出这些概念,而是从解决实际问题的角度出发,比如操作系统如何有效地管理内存、如何实现进程隔离和保护,来引出MMU的设计必要性。然后,他逐步深入,用清晰的图示和代码示例,一步步剖析MMU的工作原理。我印象特别深刻的是,他用了一个形象的比喻来解释页表的作用,就像一个巨大的地址转换表,记录了虚拟地址和物理地址之间的对应关系。通过这样的讲解,原本晦涩的MMU概念变得生动易懂,让我能够更深入地理解处理器如何进行高效而安全的内存访问。此外,作者在介绍指令集时,也并非一股脑地列出所有指令,而是根据功能和使用频率,进行分门别类的讲解,并且会重点突出一些常用且重要的指令,并分析其应用场景。这种“重点突出,兼顾全局”的讲解方式,使得学习过程更加高效,也避免了初学者被海量指令淹没。

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从另一个角度来看,这本书的内容组织结构也体现了作者极高的专业素养。它并非简单地将ARM微处理器的知识点堆砌在一起,而是按照一个循序渐进的学习路径来设计。初学者可以从基础的ARM指令集和汇编语言入门,逐步过渡到C语言在ARM上的应用,再到更高层次的操作系统移植和嵌入式系统设计。我个人尤其喜欢作者在介绍ARM指令集时,采用的“指令分类+示例分析”的学习模式。他不会一次性抛出大量的指令,而是将相似功能的指令归为一类,比如数据传输指令、算术运算指令、逻辑运算指令、分支跳转指令等,然后针对每一类指令,给出清晰的解释和具体的汇编代码示例,并分析这些指令在实际编程中的作用。这种方式让我能够更系统地理解指令集的功能,并能举一反三,触类旁通。此外,作者还会在适当的时候,引入一些ARM处理器家族特有的指令集扩展,比如Thumb指令集,并解释其优势和应用场景。这使得我们在学习ARM微处理器的过程中,能够更全面地了解其发展和演进。这种精心设计的学习路线,让我在学习过程中始终保持清晰的思路,不会感到迷茫或不知所措,能够高效地吸收和掌握知识。

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在阅读这本书的过程中,我最大的惊喜之一,是作者对ARM生态系统的全面介绍。这本书不仅仅局限于ARM处理器本身,而是将ARM微处理器置于整个嵌入式开发生态系统中进行讲解。作者详细介绍了各种流行的ARM开发板,如树莓派、STM32系列开发板等,并提供了针对这些开发板的入门指南和开发实践。我尤其欣赏作者在讲解交叉编译工具链时,不仅仅是简单介绍GCC,而是将其与Makefiles、CMake等构建系统相结合,并且详细说明了如何配置和使用它们来完成复杂的嵌入式项目编译。此外,书中还对各种常用的嵌入式软件组件进行了介绍,比如RTOS(如FreeRTOS)、文件系统、网络协议栈等,并且给出了如何在ARM平台上集成和使用的指导。这让我意识到,开发一个完整的嵌入式系统,不仅仅是掌握了处理器知识,还需要对整个软件生态系统有深入的了解。这本书为我提供了一个非常好的切入点,让我能够更全面地认识和掌握嵌入式开发的各个环节,并且能够快速上手实践。

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这本书的封面设计就透着一股扎实和严谨的气息,深蓝色的背景搭配银白色的书名,没有花哨的插图,直击主题,让人一看就知道这是一本专注于技术内容的书籍。我刚拿到手的时候,就被它沉甸甸的分量吸引住了,封皮纸张的质感也相当不错,翻阅起来手感很好。我迫不及待地打开第一章,就被作者的开篇所吸引。他并没有直接进入复杂的指令集和寄存器讲解,而是从ARM微处理器的历史沿革、设计理念以及其在现代电子设备中扮演的关键角色娓娓道来。这部分内容虽然不是最核心的技术点,但却能帮助读者建立起一个宏观的认识,理解为什么ARM架构能够如此普及,它的优势在哪里,以及它所面临的挑战。作者用通俗易懂的语言,穿插了一些生动的案例,比如智能手机、嵌入式系统等,让我很快就对ARM微处理器产生了浓厚的兴趣,也为后续的学习打下了良好的基础。我尤其欣赏作者在介绍ARM架构时,没有仅仅停留在理论层面,而是结合了实际的应用场景,这让我觉得学到的知识是有用的、有价值的。例如,在讲解RISC(精简指令集)和CISC(复杂指令集)的区别时,作者并非简单地罗列指令格式,而是通过对比分析,让我们理解RISC架构在能效比上的优势,以及它如何契合了移动设备对续航能力的需求。这种“知其然,更知其所以然”的讲解方式,是我在许多同类书籍中很难找到的。总而言之,这本书的开篇部分,就展现了作者深厚的功底和极高的教学水准,让我对接下来的内容充满了期待,也让我觉得这次的投入是非常值得的。

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这本书的内容给我最大的启示,在于它帮助我理解了ARM微处理器在现代电子产品中的核心地位和技术优势。作者在开篇就花了很大篇幅介绍ARM架构是如何凭借其低功耗、高性能、高集成度的特点,成为当今最主流的处理器架构之一,并且在移动设备、物联网、汽车电子等领域占据了绝对的统治地位。在后面的章节中,作者更是通过大量的实例,展示了ARM处理器如何在各种应用场景下发挥其独特优势。例如,在讲解低功耗设计时,作者会介绍ARM的多种电源管理模式,以及如何通过指令集和外设控制来优化功耗。在讲解高性能计算时,作者会介绍ARM的乱序执行、超标量等技术,以及如何通过指令流水线和缓存机制来提升处理器的执行效率。此外,书中还详细讲解了ARM的调试接口(如JTAG、SWD),以及如何使用这些接口进行远程调试和代码分析,这对于理解和优化嵌入式系统的性能至关重要。通过这本书,我不仅仅是学会了如何使用ARM处理器,更是深刻理解了它为何如此成功,以及它所代表的技术发展方向,这对于我未来的技术选择和职业发展都具有重要的指导意义。

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这本书给我带来的最直接的收获,是构建起了一个完整的ARM微处理器开发知识体系。我之前对ARM的认识非常零散,知道它很流行,但具体是怎么回事,如何开发,一直是一团迷雾。这本书就像一把钥匙,为我打开了这扇门。作者从最基础的ARM指令集讲起,包括各种寻址方式、数据处理指令、分支指令等等,并详细解释了每种指令的功能和使用场景。接着,他深入讲解了ARM的汇编语言编程,包括如何使用寄存器、如何编写函数、如何处理栈等。这部分内容让我对底层的处理器运作有了初步的了解。然后,他开始介绍C语言在ARM上的应用,讲解了如何进行交叉编译,如何理解ARM的C语言ABI(应用程序二进制接口),以及如何编写高效的C代码。我印象深刻的是,作者还专门讲解了ARM的内存模型和缓存机制,这对于理解程序的性能至关重要。最后,他更是拓展到了实时操作系统(RTOS)的移植和应用开发,以及一些常用的嵌入式开发工具链的使用。整个知识体系的构建,是如此的流畅和自然,让我能够清晰地看到每一块知识是如何相互关联,如何最终服务于实际的嵌入式系统开发的。

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这本书最让我赞叹的一点,在于其对ARM处理器实际应用开发的深度挖掘。我之前阅读过一些介绍ARM架构的书籍,大多停留在理论层面,讲讲指令集和寄存器,但真正涉及到如何利用这些知识进行实际的嵌入式开发,就语焉不详了。而这本书在这方面做得非常出色。作者不仅详细介绍了ARM处理器的编程模型,包括寄存器、栈、函数调用约定等,更重要的是,他花费了大量的篇幅讲解了如何使用GCC等交叉编译工具链,以及如何进行调试。我特别欣赏作者在讲解裸机编程和RTOS(实时操作系统)开发时,所提供的详细步骤和代码示例。例如,在编写一个简单的LED闪烁程序时,他不仅给出了汇编和C语言的混合编程示例,还详细解释了如何设置时钟、GPIO等外设寄存器,如何进行内存映射,如何链接生成可执行文件,以及如何在目标板上烧写和运行。这对于我这样的嵌入式开发新手来说,简直是雪中送炭。他甚至还讨论了中断处理、异常处理等更高级的话题,并给出了实际的代码框架。读完这部分内容,我感觉自己真的具备了上手开发的能力,而不是仅仅停留在“纸上谈兵”的阶段。作者的经验之谈,比如关于代码优化、功耗管理等,更是让我受益匪浅,避免了不少常见的开发“坑”。

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这本书的语言风格也给我留下了深刻的印象,它既有技术书籍应有的严谨和专业,又不乏生动和易懂。作者并没有使用过于晦涩难懂的学术术语,而是尽量用清晰、简洁的语言来解释复杂的概念。我尤其喜欢作者在解释一些抽象概念时,所使用的一些形象的比喻和类比。例如,在讲解ARM处理器的流水线时,他用了一个工厂生产线的比喻,将CPU的各个阶段比作流水线上的不同工序,生动地展示了流水线带来的效率提升。又比如,在讲解内存管理单元(MMU)时,他用了一个“地址翻译器”的比喻,形象地说明了MMU如何将虚拟地址转换为物理地址。这种“润物细无声”的讲解方式,能够有效地帮助读者跨越理解的障碍,更容易地掌握知识。同时,作者的语言也充满了热情和鼓励,让我感受到他对于ARM微处理器开发的满满的热爱,这也在一定程度上激发了我学习的积极性。总而言之,这本书在语言表达上,做到了专业性与通俗性的完美结合,让我能够轻松愉悦地沉浸在ARM微处理器开发的知识海洋中。

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在阅读这本书的过程中,我逐渐体会到作者在内容深度和广度上都做到了很好的平衡。他既没有像某些书籍那样,仅仅流于表面,泛泛而谈,也没有走向另一个极端,陷入过于晦涩的技术细节,让读者望而却步。作者在讲解ARM指令集时,会深入到每一条指令的工作原理,包括其时序和对寄存器的影响,但同时,他会通过大量的应用示例,将这些微观的指令与宏观的程序设计联系起来,让读者理解这些指令在实际开发中的意义。例如,在讲解位操作指令时,作者会给出如何在C语言中实现位操作的技巧,以及这些位操作指令如何高效地完成某些任务。同样,在讲解中断和异常处理时,作者不仅详细阐述了中断向量表、中断控制器的工作原理,还通过具体的代码示例,展示了如何编写中断服务函数,如何处理中断嵌套,以及如何确保系统的实时性。这种“理论与实践相结合,深度与广度并存”的讲解方式,使得这本书既适合初学者入门,也能够满足有一定基础的开发者进一步深造的需求。我感觉作者在这本书中倾注了大量的心血,力求为读者提供一份全面而深入的学习资料。

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这本书的排版和图示设计也给我留下了深刻的印象,这在技术类书籍中并不常见,却能极大地提升阅读体验。封面我已经提到过,但内页的设计同样值得称赞。首先,字体清晰易读,字号大小适中,长时间阅读也不会感到疲劳。其次,书中大量的图示,比如处理器内部结构图、总线示意图、内存映射图、时序图等等,都绘制得非常精美且准确。这些图示不仅仅是简单的插图,更是作者用来解释复杂概念的有力工具。例如,在讲解ARM处理器的流水线工作原理时,作者绘制了一个清晰的五级流水线示意图,每一个阶段的任务都标注得一清二楚,配合文字讲解,让我一下子就理解了流水线带来的性能提升。又比如,在讲解总线协议时,作者通过时序图,清晰地展示了读写操作的信号时序,这对于理解硬件交互至关重要。而且,这些图示的风格统一,整体风格与书籍的专业性相得益彰。此外,书中还穿插了一些代码片段,这些代码片段的排版也很讲究,关键字高亮,缩进清晰,使得代码的可读性大大增强,也方便我复制代码进行试验。总而言之,这本书在视觉呈现上,做得相当用心,这对于一门技术性很强的学科来说,是非常宝贵的。

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还是挺不错的 不过和一般介绍的书也差不多 比较广和泛

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