单片机C51完全学习手册 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:兰吉昌

出品人:

页数:395

译者:

出版时间:2009-1

价格:68.00元

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isbn号码:9787122035820

丛书系列:

图书标签:

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《嵌入式系统设计与实战：基于ARM Cortex-M系列微控制器》 本书旨在为读者提供一个全面而深入的嵌入式系统设计与开发指南，特别聚焦于当今广泛应用的ARM Cortex-M系列微控制器。从基础理论到高级应用，本书力求涵盖嵌入式开发的关键技术和实践经验，帮助读者掌握设计、实现和调试嵌入式系统的完整流程。 第一部分：嵌入式系统基础理论 本部分将为读者打下坚实的理论基础，理解嵌入式系统设计的核心概念。 第一章：嵌入式系统概述 什么是嵌入式系统？其定义、特点与发展历程。 嵌入式系统的典型应用领域，例如消费电子、工业控制、医疗设备、汽车电子等，并分析不同领域的需求和挑战。 嵌入式系统与通用计算机系统的区别与联系。 嵌入式系统的硬件组成，包括微处理器/微控制器、存储器、输入/输出接口、传感器、执行器等。 嵌入式系统的软件组成，包括嵌入式操作系统（RTOS）、驱动程序、应用软件等。 嵌入式系统开发的基本流程和方法论。 第二章：微控制器核心架构解析 深入剖析ARM Cortex-M系列微控制器的核心架构，包括其指令集（Thumb/Thumb-2）、流水线、中断与异常处理机制。 介绍ARM Cortex-M系列的不同型号（如Cortex-M0, M3, M4, M7等），以及它们的性能特点、功耗优势和适用场景。 讲解寄存器、存储器映射、总线接口等硬件细节。 重点阐述中断向量表、优先级、嵌套中断以及异常处理流程，理解其在实时系统中的重要性。 第三章：常用嵌入式开发工具链 介绍主流的嵌入式开发环境（IDE），如Keil MDK, IAR Embedded Workbench, STM32CubeIDE等，并演示其基本功能和使用方法。 讲解交叉编译工具链，包括编译器、汇编器、链接器，以及它们的配置和选项。 介绍调试器（Debugger）的工作原理和高级调试技巧，如断点、单步执行、内存查看、寄存器监视、逻辑分析仪等。 分析静态代码分析工具和版本控制系统（如Git）在嵌入式开发中的作用。 第二部分：嵌入式系统硬件接口与驱动开发 本部分将聚焦于微控制器与外部硬件交互的关键技术，以及如何编写高效的驱动程序。 第四章：微控制器GPIO接口编程 详细讲解通用输入/输出（GPIO）接口的工作原理，包括输入、输出模式、上拉/下拉电阻、开漏/推挽输出等。 演示如何通过寄存器配置和操作GPIO引脚，实现LED点亮、按键输入读取等基本功能。 介绍GPIO的复用功能，理解如何切换GPIO到其他外设功能。 探讨GPIO的电气特性和驱动能力，以及在实际应用中需要注意的问题。 第五章：中断系统与外部中断应用 深入讲解微控制器的中断控制器，包括中断向量、优先级分组、中断使能/禁用。 示范如何配置和处理外部中断，例如通过按键触发中断，实现事件驱动的响应。 讲解中断服务程序（ISR）的设计原则，包括响应速度、避免长时间占用CPU、安全退出等。 介绍中断与轮询的比较，以及何时选择中断驱动方式。 第六章：定时器/计数器应用 讲解定时器/计数器的基本原理，包括时钟源、预分频器、计数模式（向上、向下、中心对齐）、比较匹配功能。 演示如何使用定时器实现精确延时、周期性定时中断（如周期性采集传感器数据）。 介绍定时器的PWM（脉冲宽度调制）输出功能，并应用于LED亮度控制、电机速度控制等场景。 讲解输入捕获功能，用于测量外部信号的脉冲宽度或周期。 第七章：串行通信接口（UART, SPI, I2C） UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) UART通信协议详解，包括波特率、数据位、停止位、校验位。 演示如何配置和使用UART进行PC端通信（如串口调试助手），以及与其他设备的通信。 SPI (Serial Peripheral Interface) SPI总线协议，包括主从模式、时钟极性（CPOL）、时钟相位（CPHA）、通信时序。 演示如何通过SPI接口连接外部SPI设备，如SPI Flash、ADC/DAC等。 I2C (Inter-Integrated Circuit) I2C总线协议，包括主从地址、SCL/SDA信号、读写时序。 演示如何通过I2C接口连接外部I2C设备，如EEPROM、传感器（如温湿度传感器、光线传感器）。 第八章：ADC与DAC接口 ADC (Analog-to-Digital Converter) ADC工作原理，包括采样、量化、编码。 介绍ADC的分辨率、采样率、参考电压等关键参数。 演示如何配置和使用ADC读取模拟信号（如电位器、温度传感器、光敏电阻）。 介绍ADC的单次转换、连续转换、DMA（直接内存访问）传输模式。 DAC (Digital-to-Analog Converter) DAC工作原理，将数字信号转换为模拟信号。 介绍DAC的分辨率、输出范围。 演示如何使用DAC输出模拟电压信号，如产生特定频率的音频信号。 第三部分：实时操作系统（RTOS）与嵌入式软件工程 本部分将引导读者掌握在嵌入式系统中高效管理任务和资源的RTOS技术，并学习嵌入式软件开发的工程化实践。 第九章：实时操作系统（RTOS）原理与应用 什么是RTOS？其在嵌入式系统中的必要性与优势。 RTOS的核心概念：任务（Thread/Task）、任务状态（就绪、运行、阻塞）、任务调度（优先级调度、时间片轮转）。 RTOS提供的核心服务：任务管理、任务间通信（消息队列、信号量、互斥锁）、事件标志、定时器服务。 选择一款主流的嵌入式RTOS（如FreeRTOS），并详细讲解其API接口和配置方法。 演示如何使用RTOS创建多任务应用，解决并发处理问题，提高系统响应速度和资源利用率。 第十章：嵌入式系统中的内存管理 嵌入式系统内存的分类：RAM（SRAM, DRAM）、ROM（Flash）。 内存映射与地址空间。 堆（Heap）与栈（Stack）的概念及其在嵌入式C语言中的使用。 动态内存分配（malloc, free）在嵌入式系统中的注意事项与潜在风险。 介绍内存分区、内存池等高级内存管理技术。 第十一章：嵌入式软件工程实践 良好的代码风格与命名规范。 模块化设计与代码复用。 错误处理与异常机制。 代码优化（空间优化与时间优化）。 单元测试与集成测试。 版本控制与代码管理。 嵌入式系统的低功耗设计技术。 第四部分：嵌入式系统高级应用与项目实战 本部分将结合前面所学知识，通过具体项目案例，带领读者深入实践嵌入式系统的开发。 第十二章：嵌入式通信协议与网络接入 介绍常见的嵌入式通信协议，如TCP/IP协议栈的基本概念。 讲解Wi-Fi、Ethernet、Bluetooth等无线/有线通信技术在嵌入式系统中的应用。 演示如何实现嵌入式设备接入互联网，例如通过MQTT协议与云平台通信，或构建简单的Web服务器。 介绍CAN总线等工业通信协议。 第十三章：传感器数据采集与处理 结合具体的传感器（如温湿度传感器、加速度计、陀螺仪、GPS模块），演示如何读取传感器数据。 讲解传感器数据的滤波算法（如移动平均滤波、卡尔曼滤波），提高数据精度。 演示如何将传感器数据进行分析和处理，实现特定功能（如环境监测、姿态估计）。 第十四章：电机控制与驱动 介绍直流电机、步进电机、无刷直流电机（BLDC）的基本原理。 演示如何通过PWM和H桥驱动电路控制直流电机速度和方向。 介绍步进电机的脉冲控制方式。 讲解PID（比例-积分-微分）控制算法在电机闭环控制中的应用。 第十五章：嵌入式图形用户界面（GUI）设计 介绍嵌入式GUI的基本概念和常用框架（如LVGL, emWin）。 演示如何使用GUI库创建用户界面，包括窗口、按钮、文本框、进度条等控件。 讲解GUI事件处理机制。 （可选）介绍触摸屏驱动和校准。 第十六章：项目实战：智能家居控制系统 以一个完整的智能家居控制系统为例，整合本书中讲解的各项技术。 系统设计：需求分析、模块划分（如温湿度监测模块、灯光控制模块、通信模块）。 硬件选型与连接：选择合适的微控制器、传感器、执行器（如继电器）。 软件开发：使用RTOS进行任务管理，编写传感器驱动、通信驱动、用户界面驱动。 系统集成与测试：将各模块集成，进行整体功能测试和性能优化。 本书力求理论与实践相结合，通过大量实例和代码示例，帮助读者掌握ARM Cortex-M系列微控制器的开发技能，从入门到精通，能够独立完成复杂的嵌入式系统项目。

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坦白讲，市面上关于51单片机的书汗牛充栋，但大多数要么是停留在MCS-51指令集的堆砌，要么就是过度依赖某个特定厂商的集成开发环境，一旦换了工具就寸步难行。然而，《单片机C51完全学习手册》的独特魅力在于其对“通用性”的极致追求。它并没有将重点过分偏向于某一款特定的IDE，而是将大量的篇幅用于深入剖析C语言在嵌入式环境中的应用技巧，尤其是那些与硬件密切相关的C语法特性，比如位操作、`sfr`关键字的使用、以及指针在直接访问寄存器时的巧妙运用。作者甚至专门开辟了一个章节来对比不同编译器（如Keil、SDCC等）在代码生成和优化上的细微差别，这种深度讨论，是很多入门书籍望尘莫及的。它教会我的不是“如何使用这个工具”，而是“如何驾驭这门语言去和硬件对话”。这种底层思维的培养，使得当我面对其他如STM32等新型微控制器时，也能迅速地将C51时期建立起来的软硬件交互模式进行迁移和套用，极大地提升了我的学习效率和技术视野。

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拿到这本《单片机C51完全学习手册》时，我简直不敢相信自己的眼睛。首先映入眼帘的是那厚重、实在的体量，这感觉就像是手里捧着一个宝藏，而不是随便一本市面上的速成指南。翻开第一页，我就被其详尽的目录结构所震撼了。它没有急于抛出那些晦涩难懂的代码片段，而是非常耐心地从最基础的数电和模电常识讲起，这对于我这种半路出家、基础理论薄弱的“野路子”工程师来说，简直是雪中送炭。作者似乎深谙初学者的痛点，把那些复杂的逻辑电路和半导体器件的工作原理，用非常形象生动的比喻串联起来，使得原本枯燥的理论知识变得如同阅读武侠小说的情节一般引人入胜。特别是关于8051内核的底层结构解析，那份细致入微，连寄存器的每一个位定义、每一个功能块的连接图，都标注得清清楚楚，让人感觉仿佛真的可以拆开芯片，用放大镜仔细观察每一个晶体管的运作。这本书的价值不仅仅在于教你如何编程，更在于它构建了一个完整的、坚实的知识体系框架，让你明白“为什么”要这么做，而不是只会机械地复制粘贴代码。这种由浅入深、层层递进的编排方式，极大地增强了读者的学习信心和探索欲，让我对后续的学习充满了期待。

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从阅读体验的角度来看，这本书无疑是一次愉快的“重塑”过程。首先，它的语言风格是那种沉稳而不失幽默的学者腔调，逻辑严密，论证充分，读起来毫无压力。我尤其欣赏作者在解释复杂概念时所使用的类比，它们精准到位，让人豁然开朗，完全避免了那种干巴巴的术语轰炸。比如，书中用“工厂车间里的不同部门”来比喻8051内部的几个核心功能模块，一下子就将它们之间的协作关系形象化了。其次，这本书的索引和参考部分做得极其详尽，简直就是一本工具书的潜力股。当你需要快速查找某个特定SFR（特殊功能寄存器）的定义或某个指令的执行周期时，你不需要翻遍全书，精确的页码指引能让你在最短时间内定位目标信息。这种对细节的关注，体现了编纂者对读者时间的尊重。总而言之，这本书不仅仅是一本学习指南，更像是一个可以常年置于案头，随时可以翻阅、随时能从中汲取新知的“技术伙伴”，它陪伴我走过了一段从“新手”到“熟练工”的关键蜕变期，其价值远超其定价。

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这本书的排版和设计风格，我得说，完全是为动手实践者量身定制的。不像有些教材，把代码和文字挤在一起，看着眼睛生疼，这本书的版式设计显然是经过深思熟虑的。大量的插图和流程图占据了显著的位置，它们不仅仅是装饰品，而是关键知识点的视觉化辅助工具。比如，在讲解中断系统的向量表和优先级分配时，书上绘制的那张多层嵌套的逻辑图，直接就把我困惑已久的概念瞬间理顺了。更让我赞赏的是，每当引入一个新的外设（比如定时器、串口、A/D转换器）时，作者都会给出一套清晰的“理论讲解—硬件连接图—寄存器配置详解—最小应用示例代码”的黄金四步走流程。这种结构化的学习路径，极大地减少了初学者在搭建实验环境时的试错成本。我按照书上的步骤，用最基础的开发板，成功点亮了第一个LED跑马灯，随后又轻松地实现了串口数据的收发，那种成就感是看网上的零散教程无法比拟的。它提供了一种可复制、可验证的学习路径，让人感觉每学完一章，都实实在在地掌握了一项硬核技能。

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这本书最让我感到惊喜且佩服的是其对实际工程问题的覆盖广度和深度。它没有停留在“跑马灯、数码管”这类玩具项目上止步不前。当你以为这本书也就这样了的时候，它会突然抛出一个关于“看门狗定时器在高可靠性系统中的应用”的专题讨论，或者是一个关于“如何使用软件模拟I2C总线协议以适配老旧传感器”的实战案例。这些内容显然是糅合了作者多年项目经验的精华，它们直击工业现场经常会遇到的“疑难杂症”。特别是关于中断服务程序的编写规范和避免竞态条件（Race Condition）的章节，我感觉自己像在上了一堂高强度的嵌入式系统设计安全课。作者对于代码健壮性的强调，远超出了教科书的范畴，更像是一位资深工程师在耳提面命。它不仅仅是教会你如何让程序“跑起来”，更重要的是教会你如何写出“跑得稳、不出错”的、可以交付给客户的工业级代码。这种实战导向，让这本书的实用价值瞬间飙升。

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