单片机原理与接口技术(第3版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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曹天汉 著

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• 电子技术
• 微控制器
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• STM32
• 8051
• 数字电路

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121090646

商品编码：29646876943

包装：平装

出版时间：2009-07-01

基本信息

书名：单片机原理与接口技术(第3版)

定价：31.00元

作者：曹天汉

出版社：电子工业出版社

出版日期：2009-07-01

ISBN：9787121090646

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.581kg

编辑推荐

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内容提要

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本书分为四部分共12章。部分2章，介绍单片机及单片机芯片的基本硬件结构；第二部分4章，系统地叙述汇编语言指令系统及程序设计的基础、单片机C语言基础、C51程序的基本结构与设计和C51的构造类型数据；第三部分4章，介绍单片机片内的标准外围单元：并行输A./输出口、中断系统、定时器/计数器和串行口的组成及应用方法；第4部分2章，通过各种应用实例阐述单片机的并行扩展技术和串行扩展技术。
本书已在多所高职院校用做教科书，鉴于其知识点叙述上的科学性、可读性和内容上的先进性、实用性，本书也可作为工程技术人员和单片机爱好者的自学用书。

目录

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部分　单片机及其基本组成
章　单片机概述
1.1　单片机
1.2　单片机系统
习题1
　第2章　MCS-51单片机的基组成
2.1　概述
　 2.1.1 MCS-51单片机的内部结构框图
　 2.1.2 MCS-51单片机的引脚及片外总线结构
2.2　中央处理器CPU
2.3　振荡器和时钟电路
　 2.3.1　电路组成
　 2.3.2　时序与时序定时单位
2.4　MCS.51单片机的内部存储器
　 2.4.1 MCS.51单片机系统的存储器结构及地址空间
　 2.4.2　MCS.51单片机的内部数据存储器
　 2.4.3　特殊功能寄存器
　 2.4.4　堆栈及其存储特性
　 2.4.5　内部程序存储器
2.5　MCS.51单片机的复位
2.6　单片机的几种工作方式
习题2
第二部分　MCS-51单片机的指令系统及程序设计
　第3章　MCS-51单片机的汇编语言指令系统
3.1　指令格式及常用符号
　3.1.1　指令的汇编语言格式
　 3.1.2　指令编码的格式
　 3.1.3　指令中常用符号
　 3.1.4　指令执行的基本过程
3.2　指令中的寻址方式
3.3　数据传送指令
　 3.3.1　在单片机片内RAM中传送数据的指令
　 3.3.2　读写外部RAM的指令
　 3.3.3　读程序存储器的指令
3.4　算术运算类指令
　 3.4.1　加法指令
　 3.4.2　减法指令
　 3.4.3　乘法指令
　 3.4.4　除法指令
3.5　逻辑运算与移位类指令
3.6　控制转移类指令
　 3.6.1　无条件转移指令
　 3.6.2　条件转移指令
　 3.6.3　调用与返回指令
　 3.6.4　空操作指令
　 3.7　位操作类指令
　 3.8　MCS-51汇编语言的伪指令
　 习题3
　 软件实训1
　第4章　单片机C语言基础
4.1　单片机C语言概述
　4.1.1　C语言的特点
　 4.1.2　单片机C语言——C51
4.2　单片机C51语言基本语法
　 4.2.1 C51的运算量
　 4.2.2 C51的数据类型
　 4.2.3 C51的存储种类和存储器类型
　 4.2.4 C51的运算符和表达式
习题4
　第5章　MCS-51单片机程序设计
5.1　程序设计的基本方法
　 5.1.1　程序设计的步骤
　5.1.2　源程序的编辑、编译和汇编
5.2　程序的基本形式与设计举例
　 5.2.1 汇编语言程序的基本结构与设计举例
　 5.2.2　C51程序的基本结构与设计举例
习题5
　第6章　C51的构造类型数据
6.1　数组
　 6.1.1　数组的引入
　 6.1.2　一维数组
　 6.1.3　二维数组
　 6.1.4　字符数组
　 6.1.5　数组的存储空间
　　……
第三部分　MCS-51单片机的基本功能单元
　第7章　MCS-51单片机的并行输入/输出端口
　第8章　MCS-51单片机的中断系统
第9章　MCS-51单片机的定时/计数器
　0章　MCS-51单片机的串行口
第四部分　单片机的扩展技术
　1章　MCS-51单片机的并行扩展技术
　2章　MCS-51单片机的串行扩展技术
附录A　MCS-51单片机指令汇总
参考文献

作者介绍

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曹天汉，男，浙江杭州人，副教授，先后毕业于宁夏大学物理专业和浙江大学计算机应用专业，多年从事高等职业技术教育教学和教学管理工作，高校教龄25年。主要从事电子技术和单片机系统设计技术的教学和技术开发。

文摘

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序言

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《嵌入式系统开发实战指南》 前言 在当今飞速发展的科技浪潮中，嵌入式系统已成为推动各行各业进步的核心驱动力。从智能手机、家用电器到工业自动化、汽车电子，再到物联网的广阔天地，嵌入式系统无处不在，深刻地改变着我们的生活方式和工作模式。然而，嵌入式系统的开发并非易事，它要求开发者不仅要掌握深厚的软硬件知识，更需要具备丰富的实践经验和解决复杂问题的能力。 本书旨在为广大嵌入式系统开发者，无论是初学者还是有一定经验的工程师，提供一本全面、实用且具有指导意义的开发实战指南。我们深入浅出地讲解嵌入式系统的核心概念、关键技术以及实际应用中的挑战与解决方案，力求帮助读者构建坚实的理论基础，并能迅速将知识转化为实际的开发技能。本书不局限于理论的陈述，而是将重点放在“实战”二字上，通过大量的实例、案例分析和代码演示，让读者在动手实践中学习，在解决实际问题中成长。 第一部分：嵌入式系统基础理论 第一章：嵌入式系统的概念与发展 本章将带领读者走进嵌入式系统的世界，首先阐述什么是嵌入式系统，其核心特征（如面向特定应用、软硬件高度集成、实时性要求高等）以及与通用计算机系统的区别。我们将追溯嵌入式系统的发展历程，从早期的简单微控制器到如今高性能、多功能、网络化的复杂系统，深入理解其技术演进的关键节点和驱动力。同时，本章还将探讨嵌入式系统在不同领域的广泛应用，如消费电子、通信设备、工业控制、医疗器械、汽车电子和航空航天等，以此激发读者对嵌入式技术潜力的认识。 第二章：嵌入式处理器架构与选型 处理器是嵌入式系统的“大脑”，本章将详细介绍嵌入式处理器的主流架构，包括ARM、MIPS、RISC-V等，深入剖析它们的指令集、流水线、缓存机制以及功耗管理策略。我们将讲解如何根据具体的应用需求，如性能、功耗、成本、生态系统等因素，进行嵌入式处理器的合理选型。内容将涵盖不同系列ARM处理器的特性对比（如Cortex-M、Cortex-R、Cortex-A），以及新兴的RISC-V架构的优势与发展前景。 第三章：嵌入式存储器技术 存储器是嵌入式系统中不可或缺的组成部分，本章将深入探讨各类嵌入式存储器的原理、特性和应用。我们将详细介绍ROM、RAM、Flash Memory（NOR Flash, NAND Flash）等，以及它们的读写速度、存储容量、功耗、耐久性等关键参数。针对不同的应用场景，如程序存储、数据存储、缓存等方面，讲解选择合适存储器的考量因素。同时，还会涉及一些高级存储技术，如SDRAM、DDR SDRAM等，以及与存储器相关的接口技术。 第四章：嵌入式系统的硬件组成与外设接口 除了处理器和存储器，嵌入式系统还包含丰富的硬件外设，用于与外部世界进行交互。本章将详细介绍嵌入式系统中常见的硬件模块，如GPIO（通用输入输出）、ADC（模数转换器）、DAC（数模转换器）、定时器、PWM（脉冲宽度调制）等。我们将深入讲解这些外设的工作原理、寄存器配置以及在实际应用中的编程方法。此外，本章还将介绍多种重要的嵌入式通信接口，包括UART、SPI、I2C、USB、Ethernet等，并阐述它们各自的通信协议、传输速率和适用场景，为后续的硬件驱动开发打下坚实基础。 第二部分：嵌入式软件开发技术 第五章：嵌入式 C 语言编程进阶 C语言是嵌入式开发中最常用的编程语言，本章将聚焦于嵌入式 C 语言的进阶技巧。在掌握基础 C 语言的基础上，我们将深入讲解指针、内存管理、结构体与联合体、位操作等在嵌入式开发中的关键应用。特别地，我们将强调嵌入式 C 语言的内存优化、代码效率提升以及对硬件的底层访问能力。内容将包含如何编写高效、可靠且资源受限的嵌入式 C 代码，以及避免常见的嵌入式 C 编程陷阱。 第六章：嵌入式操作系统（RTOS）原理与应用 实时操作系统（RTOS）是现代嵌入式系统开发的核心，本章将详细阐述RTOS的基本概念、核心功能以及工作原理。我们将深入剖析RTOS的任务管理、进程间通信（IPC）、中断处理、内存管理、定时器服务等关键模块。通过对比分析FreeRTOS、RT-Thread、uC/OS等主流RTOS的特点和适用范围，帮助读者理解如何根据项目需求选择合适的RTOS。本章还将重点讲解如何在RTOS环境下进行多任务开发、任务调度以及如何有效地进行资源共享和同步。 第七章：嵌入式 Linux 系统开发 随着嵌入式系统性能的提升，嵌入式 Linux 已成为一种强大的开发平台。本章将系统性地介绍嵌入式 Linux 的开发流程，包括交叉编译工具链的搭建、Bootloader（如U-Boot）的工作原理与配置、Linux 内核的移植与配置，以及根文件系统的构建。我们将讲解如何开发和移植设备驱动程序，以及在嵌入式 Linux 下进行应用程序的开发和调试。内容将涵盖用户空间和内核空间的概念，以及嵌入式 Linux 的系统调优和性能优化。 第八章：嵌入式设备的调试与测试 高质量的软件离不开有效的调试和测试。本章将详细介绍嵌入式系统开发中的常用调试工具和技术，包括仿真器（Emulator）、在线调试器（JTAG/SWD）、串口调试、逻辑分析仪等。我们将讲解如何利用这些工具进行代码的断点设置、单步执行、变量查看、内存查看以及性能分析。同时，本章还将探讨嵌入式系统的测试方法，包括单元测试、集成测试、系统测试以及压力测试，并介绍一些自动化测试的实践经验。 第三部分：嵌入式系统综合应用与进阶 第九章：嵌入式通信协议与网络开发 在物联网时代，嵌入式设备的互联互通至关重要。本章将深入讲解各种嵌入式通信协议，包括物理层协议（如RS-485, CAN）、数据链路层协议（如TCP/IP, UDP）以及应用层协议（如MQTT, HTTP, CoAP）。我们将重点介绍如何在嵌入式设备上实现网络连接，包括以太网、Wi-Fi、蓝牙、LoRa等通信方式的配置与开发。内容将涵盖Socket编程、网络安全以及常见的网络应用场景。 第十章：嵌入式图形用户界面（GUI）开发 随着嵌入式设备智能化程度的提高，图形用户界面（GUI）变得越来越普遍。本章将介绍嵌入式 GUI 的开发框架和技术，包括LVGL、Qt for Embedded、TouchGFX等。我们将讲解如何进行界面的设计、控件的布局、事件的处理以及动画的实现。本章还将讨论嵌入式 GUI 的性能优化和资源管理，以确保在资源受限的设备上也能提供流畅的用户体验。 第十一章：嵌入式安全 嵌入式安全是当前嵌入式系统开发面临的重要挑战。本章将探讨嵌入式系统面临的安全威胁，包括硬件安全、软件安全、通信安全等。我们将介绍常见的安全防护技术，如加密算法、数字签名、安全启动、访问控制以及差分功耗分析（DPA）等。内容将涵盖如何在嵌入式系统中实现安全的固件更新、数据加密以及防篡改机制。 第十二章：嵌入式项目实战案例分析 为了帮助读者更好地理解和掌握嵌入式开发技术，本章将通过多个精心设计的项目实战案例，将前面章节所学的知识融会贯通。这些案例将涵盖不同领域的典型应用，例如： 智能家居控制系统： 结合RTOS、传感器接口、通信协议（如Wi-Fi或Zigbee），实现远程控制和状态监测。 工业数据采集与监控： 利用嵌入式 Linux、CAN总线或Ethernet，实现工业设备数据的实时采集和上传。 手持式医疗设备： 聚焦于低功耗设计、ADC采样、RTOS任务调度以及嵌入式 GUI 的开发。 嵌入式视觉识别系统： 探讨如何将图像传感器与嵌入式处理器结合，实现简单的图像处理和识别功能。 每个案例将详细分析项目需求、硬件选型、软件架构设计、关键模块的实现以及最终的测试与优化过程。 附录 常用嵌入式开发工具汇总 嵌入式开发常用术语表 参考资料与学习资源推荐 结语 《嵌入式系统开发实战指南》的编写旨在为广大嵌入式开发者提供一条清晰的学习路径和丰富的实践指导。我们相信，通过理论与实践的紧密结合，您将能够熟练掌握嵌入式系统的开发技术，并能独立完成各种复杂的嵌入式项目。嵌入式系统的世界充满挑战，也充满机遇。愿本书能成为您在嵌入式开发领域探索与创新的有力助手。 目标读者 大学电子工程、计算机科学、自动化等相关专业的学生。 希望进入嵌入式开发领域工作的初学者。 有一定嵌入式开发经验，希望系统性提升技能的工程师。 对物联网、智能硬件开发感兴趣的技术爱好者。 需要学习嵌入式系统开发的企业技术人员。

评分☆☆☆☆☆

我不得不说，这本书的理论深度在某些核心章节处理得略显保守和浅显，未能充分触及当前工业界对该领域的前沿探索和应用挑战。例如，在讲解中断服务程序的优化设计时，作者似乎停留在基础的软件实现层面，对于如何利用高级定时器特性进行更精确的事件同步，或者在多任务环境下如何避免竞态条件引发的复杂问题，鲜有深入的探讨和实例剖析。这就导致读者在学完书本内容后，面对实际工程项目中那些对实时性和可靠性要求极高的场景时，依然感到力不从心，需要花费额外的精力去查阅大量在线文档和学术论文进行弥补。知识的深度决定了读者能达到的高度，如果教材只是提供了一个“能用”的基准线，而非“精通”的阶梯，那么其价值就会大打折扣。技术更新的速度很快，一本好的教材理应兼顾基础的牢固性与前瞻性的视野，引导读者思考更深层次的工程权衡。

评分☆☆☆☆☆

作者在阐述概念时的语言风格，对于一个完全零基础的初学者来说，似乎过于追求逻辑的严密性，而牺牲了清晰易懂的表达。全书充斥着大量的专业术语和缩写，虽然在书的后半部分有专门的术语表，但在初次接触这些新概念时，读者很容易因为晦涩的定义而感到挫败。尤其是在描述时序图和寄存器配置时，如果能辅以更形象的比喻，或者用流程图替代纯文字的描述，学习曲线会平滑很多。我感觉这本书更像是写给已经有一定电子或编程基础的人员进行系统性回顾和查阅的参考手册，而不是一本真正意义上的“入门”教材。如果目标读者群体是跨专业的学生或者纯粹的爱好者，那么在语言的亲和力上，这本书显然还有很大的提升空间，需要降低读者的心理门槛。

评分☆☆☆☆☆

这本书的印刷质量实在令人担忧，纸张摸起来有些粗糙，字体清晰度也只能算是勉强过关。尤其是插图部分，很多电路图的线条模糊不清，黑白灰度过渡生硬，初学者在对照着实验操作时，光是辨认元件符号和连接方式就花费了大量时间，极大地影响了学习的连贯性和效率。更别提排版上的诸多小瑕疵，页边距设置得不太合理，导致有些重要公式或注释被挤压在了靠近装订线的位置，阅读起来非常费劲，时不时需要用力把书页掰开才能看清全貌。对于一本技术类书籍来说，这种硬件上的粗糙处理是完全不能接受的，它直接降低了阅读的愉悦感和实用性，让人不禁怀疑作者和出版社是否对读者的使用体验给予了足够的重视。一本好的教材，其载体本身就应该提供一个友好的学习环境，而不是成为学习路上的额外障碍。我期待未来修订版能在纸张、印刷和版式设计上进行全面的升级，让内容更好地被接收。

评分☆☆☆☆☆

从课程体系的角度来看，这本书在软硬件接口技术的交叉融合上处理得不够均衡。它花了大量的篇幅详细讲解了底层硬件的编程细节，比如位操作、定时器配置的繁琐步骤，但在讲解如何高效地组织这些底层驱动代码，形成可重用、易维护的软件模块方面，着墨太少。现代嵌入式开发强调分层设计和抽象化，但本书的讲解路径更偏向于“一步到位”的硬编码式实现。这意味着读者学会了如何让硬件工作，却没能学会如何构建一个健壮的软件架构来管理这些硬件。这种偏科的学习模式，不利于培养学生面向工程实践的系统思维能力。一个合格的接口技术教材，应当清晰地展示硬件控制如何优雅地融入到整体的软件设计框架之中，实现软硬协同的最佳效果。

评分☆☆☆☆☆

这本书的案例分析部分设计得略显陈旧和刻板，缺乏与当前主流开发工具链的有效衔接。书中的实验项目多围绕着基础的I/O控制、简单的ADC采集或LED流水灯等非常基础的模块展开，这些例子虽然有助于理解基本原理，但对于当下流行的嵌入式系统开发范式，如事件驱动编程、低功耗设计思路或是基于RTOS的模块化开发方法，几乎没有涉及。读者在完成这些“固定套路”的实验后，很难将所学知识迁移到更复杂、更贴近现实的项目中去。例如，如果能加入一个关于通过网络协议栈（哪怕是简化的TCP/IP栈）进行数据交互的小项目，或者一个利用SPI/I2C总线驱动一个现代传感器的实例，将会大大提升教材的实战价值和读者的学习兴趣。技术教材的生命力在于其与时俱进的实例，而非停留在上一个时代的“经典”演示。