高等学校计算机教育规划教材·MCS-51单片机原理、系统设计与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:411

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出版时间:2008-6

价格:38.00元

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isbn号码:9787302169598

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现代嵌入式系统设计与实践：基于STM32微控制器 本书旨在全面、深入地阐述现代嵌入式系统的核心原理、主流微控制器架构、开发流程与实际应用，为读者提供一套完整、前沿且具有高度实践指导意义的学习路径。 区别于侧重于特定老旧系列单片机指令集和汇编层面的传统教材，本书将焦点完全聚焦于当前工业界和学术界应用最广泛的32位ARM Cortex-M系列微控制器，特别是STM32系列芯片的设计、编程与应用。 本书的编写严格遵循“理论与实践紧密结合、由浅入深、注重工程能力培养”的原则，力求覆盖从底层硬件寄存器操作到上层复杂软件架构设计的所有关键环节。 --- 第一部分：嵌入式系统基础与ARM Cortex-M架构剖析 本部分为后续高级应用打下坚实的理论基础。 第一章：嵌入式系统概论与发展趋势 详细介绍了嵌入式系统的定义、特点、基本组成（处理器、存储器、I/O设备、系统软件）及其在物联网（IoT）、工业控制、汽车电子和消费电子等领域的广泛应用。重点对比了8位、16位与32位微控制器的性能差异、功耗特性，并深入分析了Cortex-M系列取代传统51、PIC等架构成为主流的必然性与技术优势。本章还探讨了实时操作系统（RTOS）在现代嵌入式系统中的核心地位。 第二章：ARM Cortex-M内核架构详解 本章是理解STM32系列芯片硬件特性的关键。我们将详细解析ARMv7-M或ARMv8-M架构的核心概念： 处理器模式与特权级别： 讲解Thread模式、Handler模式以及特权/非特权层级的区别和切换机制，这对操作系统移植至关重要。 寄存器组： 深入剖析通用寄存器（R0-R12）、堆栈指针（SP）、链接寄存器（LR）和程序计数器（PC）的功能与使用规范。 总线矩阵架构： 剖析AHB（Advanced High-performance Bus）和APB（Advanced Peripheral Bus）的总线结构，解释多主设备/多从设备的仲裁机制，这直接影响系统性能和外设访问速度。 内存保护单元（MPU）： 介绍MPU的基本原理、区域划分、访问权限设置及其在提高系统健壮性中的作用。 嵌套向量中断控制器（NVIC）： 详细讲解NVIC的寄存器配置、中断优先级分组（抢占优先级与子优先级）、中断向量表管理以及硬件中断使能与优先级处理流程。 第三章：STM32微控制器选型与启动流程 聚焦于意法半导体（STMicroelectronics）的STM32系列（如F系列、L系列、H系列），帮助读者建立正确的选型观念： 芯片系列划分与特点： 分析不同系列（如STM32F4、STM32L4、STM32H7）在主频、外设丰富度、低功耗优化上的差异。 存储器映射： 详述STM32的内部Flash、SRAM、备份SRAM以及外设寄存器是如何映射到统一的32位地址空间中的。 系统启动过程： 全程跟踪芯片上电后的复位序列，包括上电复位（POR）、看门狗复位（WDT）等类型。重点解析Boot模式的切换（从Flash启动、SRAM启动、Bootloader启动）以及初始化堆栈指针和程序入口点（Reset_Handler）的执行过程。 --- 第二部分：底层驱动开发与寄存器编程实践 本部分着重于通过直接操作硬件寄存器的方式，让读者深刻理解外设的工作机制，这是编写高效、稳定驱动程序的基础。 第四章：时钟系统（RCC）与定时器（TIM）精讲 RCC深度解析： 详细介绍STM32的时钟树结构（HSE、HSI、LSI、LSE），PLL的倍频与分频配置，以及如何为不同的总线（AHB/APB1/APB2）分配稳定的时钟源。 通用定时器（TIM）： 讲解定时器的核心工作模式：计数器、预分频器、自动重载寄存器（ARR）的工作原理。通过寄存器配置实现精确的周期性中断（周期测量、输入捕获）和PWM波形生成（输出比较）。 第五章：通用输入/输出（GPIO）与中断控制 GPIO端口配置： 深入解析GPIO寄存器，包括MODER（模式寄存器，推挽/开漏、输入/输出）、OSPEEDR（速度）、PUPDR（上下拉）的位域设置。 外部中断/事件控制器（EXTI）： 讲解如何通过EXTI模块配置外部引脚的上升沿或下降沿触发中断，并结合NVIC实现对外部事件的快速响应。 第六章：串行通信接口编程（UART/USART） 系统介绍异步串行通信的原理（波特率计算、起停位、奇偶校验）。通过操作USART寄存器（CR1, BRR, ISR等），实现数据的发送与接收，包括轮询模式、中断模式以及DMA辅助下的高效数据传输。 第七章：模数转换器（ADC）与数模转换器（DAC） ADC原理与配置： 讲解采样原理、参考电压、时钟源选择。重点教授多通道扫描模式、单次转换与连续转换的寄存器控制，以及如何利用DMA高效地将转换结果存入内存。 DAC应用： 介绍DAC的刷新机制与波形输出，用于产生模拟信号。 --- 第三部分：固件库、HAL库与软件架构进阶 本部分将引导读者从底层寄存器操作过渡到使用ST官方提供的抽象层次，并探讨现代嵌入式软件的工程化实践。 第八章：固件库（Standard Peripheral Library, SPL）与HAL库对比分析 SPL的结构与局限性： 概述早期固件库的组织方式及其与特定芯片系列的强耦合性。 HAL（Hardware Abstraction Layer）库： 详细讲解HAL库的优势，如跨平台兼容性、易读性、一致性接口。重点演示使用HAL库进行常见外设（如GPIO、TIM、UART）的初始化、De-Initialization与中断回调函数（IT Callback）的编写方法。 第九章：直接内存访问（DMA）控制器 DMA是提升系统效率的关键技术。本章深入讲解DMA的硬件架构、通道（Channel）分配与请求（Request）机制。通过寄存器或HAL接口配置DMA，实现CPU零干预下的存储器到外设（如ADC到SRAM，SRAM到SPI）的高速数据搬运。 第十章：实时操作系统（RTOS）在STM32上的应用 不再局限于裸机编程的单线程模式，本章引入FreeRTOS（作为主流嵌入式RTOS的代表）： RTOS核心概念： 任务（Task）、调度器、上下文切换、时钟节拍。 FreeRTOS在STM32上的移植： 如何初始化系统节拍中断（通常基于SysTick或TIM）并启动调度器。 任务管理与通信： 实践使用队列（Queue）、信号量（Semaphore）、互斥锁（Mutex）和事件组（Event Group）进行多任务间的安全通信与资源同步。 第十一章：系统调试、Bootloader与固件升级 调试工具与接口： 详细介绍JTAG/SWD接口的工作原理，使用STM32CubeIDE或Keil MDK进行断点调试、内存观察、实时跟踪。 Bootloader原理： 讲解片上Bootloader的用途，以及如何自行编写一个自定义的Bootloader，通过UART或USB实现对外部存储（如内部Flash）的固件远程升级（OTA的底层实现）。 --- 第四部分：高级应用与前沿技术整合 第十二章：外部存储器接口与文件系统 介绍如何扩展系统存储能力，包括配置FSMC（Flexible Static Memory Controller）接口，驱动外部SRAM或NOR/NAND Flash。随后，讲解在SD卡或eMMC上应用FATFS等嵌入式文件系统，实现日志记录与数据持久化存储。 第十三章：嵌入式网络通信基础 针对需要联网功能的嵌入式设备，本章介绍基于STM32的网络接口： SPI/I2C驱动： 详细说明SPI（全双工、时钟极性/相位）和I2C（主机/从机模式、应答机制）的底层驱动实现。 以太网与TCP/IP协议栈： 以STM32内置或外挂的以太网控制器为例，介绍MAC层和PHY层的配置，并结合轻量级TCP/IP协议栈（如LwIP）实现基本的Socket编程和网络服务（如HTTP服务器）。 附录：汇编语言基础回顾与C语言高级特性在嵌入式中的应用 提供必要的汇编语言片段示例，帮助读者理解C代码在编译后如何映射到机器指令。同时，探讨`volatile`、位域（Bit Fields）、`__attribute__`等C语言特性在优化嵌入式代码时的关键作用。 本书特色： 本书所有代码示例均基于ST官方的HAL库标准，并辅以必要的寄存器级配置说明，确保读者不仅能“用”起来，更能“理解”其工作原理，完全适应当前嵌入式软件工程师的知识体系要求。学习者在完成本书内容后，将具备独立进行复杂32位嵌入式产品原型设计和驱动开发的能力。

评分☆☆☆☆☆

各大高校的选用教材，被奉为初学者的福音，好一个福音。 不过，教材的编写者也没有什么过错，他们只不过在有限的时间里给自己的履历再加一笔，某某教材的编写者。 不过，他们却没有编写教材的实力，要我看来这是极为尴尬的事情，可以编写教材的人没有编教材的能力，这也使我想...

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对于一个有着多年电子设计经验的人来说，这本书的价值在于它对“系统设计”这一环节的深入探讨。很多教材停留在“如何编程”的层面，但这本书更进一步，讲解了如何将零散的知识点整合成一个稳定可靠的系统。它详细讨论了模块间的接口设计、功耗考虑、以及在不同应用场景下硬件选型和软件架构的取舍。例如，关于复位电路的设计、晶振的选取对系统稳定性的影响等，这些细节在初级读物中是很少被深入剖析的。这使得这本书不仅适合入门者，对于希望提升自己设计能力的工程师来说，也是一本极具参考价值的工具书，提供了从“会用”到“会设计”的跨越。

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这本书的装帧和印刷质量给我留下了相当不错的初始印象。封面设计简洁大方，字体排版清晰，纸张的质感也挺好，长时间阅读下来眼睛不容易疲劳。拿到手的时候就能感觉到这是一本经过精心制作的教材，而不是那种粗制滥造的培训资料。尤其是章节标题和图表的清晰度非常高，即便是复杂的电路图和汇编代码也能看得一清二楚，这对于学习硬件和底层编程的初学者来说至关重要。我特别欣赏它在细节处理上的用心，比如目录的结构非常合理，索引部分做得也很详尽，方便查阅特定知识点。总的来说，从物理层面来看，它具备了一本优秀技术教材应有的专业水准，让人愿意捧起来深入学习。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容组织逻辑性极强，体现了作者深厚的教学经验。它不是简单地堆砌技术名词，而是遵循了从宏观概念到具体实现的递进式教学路线。一开始对MCS-51的整体架构和指令集进行概括介绍，奠定了坚实的理论基础，随后便逐步深入到寄存器、中断和定时器等核心模块的细致讲解。尤其值得称赞的是，作者在解释复杂概念时，善于使用类比和图示来简化理解难度，这让很多初学者望而却步的“单片机黑箱”变得透明起来。这种循序渐进的编排方式，极大地降低了自学过程中的认知负荷，确保读者能够稳扎稳打地掌握每一个知识点，而不是囫囵吞枣。

评分☆☆☆☆☆

我发现这本书在理论阐述和实际应用之间的平衡把握得恰到好处。很多教材要么过于偏重晦涩的理论推导，要么就是堆砌一堆看似实用但缺乏原理支撑的例程。然而，这本书成功地在两者之间架起了一座坚实的桥梁。每一个理论模块的讲解后，紧接着就会提供清晰、可操作的实验案例。这些案例的设计并非简单重复书本上的基础操作，而是巧妙地结合了实际工程中可能遇到的问题，比如如何实现精确的定时或如何处理外部输入信号的去抖动。这种“理论指导实践，实践反哺理论”的学习闭环，极大地增强了学习的成就感和知识的实用价值。

评分☆☆☆☆☆

我个人对这本书的排版风格和语言表达方式持有非常正面的看法。作者的文风非常严谨而又不失亲切感，没有采用那种生硬的、翻译腔十足的术语堆砌。所有的技术描述都力求精确，同时通过精炼的语言避免冗余，使得阅读体验非常高效。此外，教材中穿插的提示框和注意事项，往往是作者结合多年教学实践总结出的“避坑指南”，这些经验性的内容对于避免初学者走弯路具有不可替代的作用。可以说，这本书与其说是一本冷冰冰的教科书，不如说是一位经验丰富的老师在旁边手把手地指导你学习这门复杂的课程。

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我给你五星！让我过吧！！

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