数字电路与系统教学实验教程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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周祖成，程晓军，马卓钊 著

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• Verilog
• FPGA
• 实验教程
• 高等教育

店铺： 博学精华图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030286376

商品编码：29714251506

包装：平装

出版时间：2010-08-01

基本信息

书名:数字电路与系统教学实验教程

：28.00元

售价：19.0元,便宜9.0元,折扣67

作者:周祖成,程晓军,马卓钊

出版社：科学出版社

出版日期：2010-08-01

ISBN：9787030286376

字数：373000

页码：251

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.481kg

编辑推荐

内容提要

本书介绍了EDA和FPGA的相关基础知识，重点介绍了在宽带无线多媒体教学平台上如何用Altera的工具做电路与系统的设计。全书提供了近20个教学实验的例子，读者一步一步、由浅入深地使用FPGA实现电路与系统的设计。为了方便教学，随教学平台提供配套光盘。
本书可以作为通信、信息、计算机、人工智能、光机电一体化、图像和工业自动化类专业专、本科生及研究生数字电路与系统、信号处理、计算机接口和编程设计语言、多媒体、通信及IC设计等课程的教学实验用书，还可以作为电子技能大赛的指导用书。

目录

作者介绍

文摘

序言

《微控制器嵌入式系统设计与应用》 内容简介 本书深入探讨了微控制器嵌入式系统的设计、开发与应用，旨在为读者提供一套全面、实用的学习工具。内容涵盖了嵌入式系统的基本概念、微控制器架构、外设接口、实时操作系统、软件开发流程以及典型应用场景，力求使读者在理解理论知识的同时，也能掌握实际的工程实现能力。 第一章 嵌入式系统概论 本章将带领读者走进嵌入式系统的世界。我们将从嵌入式系统的定义、特点、发展历程出发，阐述其在现代科技中的重要地位。通过对嵌入式系统组成部分的详细介绍，包括微处理器、存储器、输入/输出设备以及相关软件，读者将建立起对嵌入式系统整体架构的初步认识。我们将深入分析嵌入式系统的关键特性，如实时性、可靠性、功耗、成本以及专用性，并探讨这些特性对系统设计提出的挑战与要求。此外，本章还将概述嵌入式系统的发展趋势，如物联网（IoT）、人工智能（AI）在嵌入式领域的融合，以及对高性能、低功耗、安全性的日益增长的需求，为后续的学习打下坚实的基础。 第二章 微控制器体系结构与选型 本章将聚焦于嵌入式系统的核心——微控制器（MCU）。我们将详细剖析经典微控制器（如ARM Cortex-M系列）的体系结构，包括CPU核心、指令集、流水线、中断控制器、存储器管理单元（MMU）或内存保护单元（MPU）等关键组件的功能与工作原理。深入理解CPU的工作模式、寄存器组织以及中断响应机制是掌握微控制器编程的关键。我们还将详细介绍常见的微控制器外设，如定时器/计数器、PWM控制器、ADC/DAC、SPI、I2C、UART等接口，阐述它们的功能、工作原理以及在实际应用中的作用。此外，本章还将提供一套全面的微控制器选型指南，指导读者根据应用需求（如性能、功耗、成本、外设接口、开发生态等）选择最合适的微控制器。通过对比不同系列微控制器的优缺点，读者将学会如何进行有效的权衡与决策，为项目的设计奠定坚实的基础。 第三章 嵌入式软件开发基础 掌握嵌入式软件开发是实现嵌入式系统功能的关键。本章将从基础的C语言在嵌入式开发中的应用讲起，重点介绍嵌入式C语言的特性，如位操作、指针、内存管理以及对硬件的直接访问等。我们将探讨嵌入式开发常用的工具链，包括交叉编译器、汇编器、链接器以及调试器，并讲解其工作流程和基本使用方法。针对嵌入式系统特有的资源限制和实时性要求，本章将重点介绍嵌入式操作系统的概念、原理与分类，如裸机开发、RTOS（实时操作系统）以及嵌入式Linux。我们将深入分析RTOS的核心概念，如任务调度、进程间通信（IPC）、信号量、互斥量、事件标志等，并介绍如何使用RTOS来管理多任务并发执行。此外，本章还将介绍嵌入式软件的调试技术，包括仿真器、JTAG/SWD调试接口的使用，以及在线调试、断点、单步执行、内存查看等常用调试手段，帮助读者快速定位和解决程序中的错误。 第四章 微控制器外设接口编程 本章将深入讲解如何利用微控制器的各种外设接口与外部世界进行交互。我们将以具体微控制器平台为例，详细介绍GPIO（通用输入输出）接口的配置与使用，包括输入/输出模式、上拉/下拉电阻、速度设置等。对于定时器/计数器，我们将讲解其工作模式（如定时、计数、PWM生成）、预分频器、重载值等参数的配置，以及如何利用定时器实现精确延时、脉冲生成和事件测量。ADC（模数转换器）和DAC（数模转换器）是实现模拟信号与数字信号相互转换的关键，本章将深入讲解它们的采样率、分辨率、转换模式以及如何进行校准和使用，并结合实际案例演示如何读取传感器数据或生成模拟信号。对于常用的通信接口，如UART（通用异步收发器）、SPI（串行外设接口）和I2C（集成电路总线），我们将详细阐述它们的通信协议、数据传输方式、时序关系以及在嵌入式系统中的应用场景，并提供实际的编程示例，指导读者如何与外部设备（如传感器、存储器、显示屏）进行高效通信。 第五章 嵌入式系统实时性与任务管理 实时性是嵌入式系统设计的核心挑战之一。本章将深入探讨嵌入式系统的实时性要求，包括硬实时和软实时概念的区分，以及影响系统实时性的关键因素，如中断响应时间、任务切换开销、算法复杂度等。我们将详细介绍实时操作系统（RTOS）在保障系统实时性方面的重要作用，并深入讲解RTOS的任务管理机制。这包括任务的创建、删除、挂起、恢复等生命周期管理，以及任务的优先级、调度算法（如固定优先级调度、轮转调度、时间片轮转调度）和调度策略。此外，本章还将重点讲解任务之间的通信与同步机制，包括消息队列、信号量、互斥量、事件标志组等，以及如何利用这些机制解决多任务并发访问共享资源时可能出现的竞态条件、死锁等问题。通过本章的学习，读者将能够设计出满足严格实时性要求的嵌入式系统。 第六章 嵌入式系统开发流程与工具链 高效的开发流程与强大的工具链是嵌入式项目成功的关键。本章将系统介绍嵌入式系统的典型开发流程，从需求分析、系统设计、硬件选型、软件架构、代码实现、单元测试、集成测试到系统调试和部署。我们将详细介绍集成开发环境（IDE）的配置与使用，包括代码编辑器、编译器、调试器、仿真器等组件的协同工作。针对嵌入式开发中常见的版本控制系统（如Git）的使用，本章将讲解其基本操作，如代码提交、分支管理、合并等，以提高团队协作效率和代码管理能力。此外，本章还将介绍嵌入式系统代码优化技术，包括代码效率、内存占用和功耗优化等方面，帮助读者编写出更高效、更精简的嵌入式程序。最后，我们将简要介绍嵌入式系统固件更新（OTA）的常见方法和技术，为产品的迭代升级提供指导。 第七章 嵌入式通信协议与网络 随着物联网的兴起，嵌入式通信能力变得尤为重要。本章将详细介绍嵌入式系统中常用的通信协议，包括低速串行通信协议（如RS-232、RS-485）、高速串行通信协议（如USB）以及网络通信协议。我们将深入讲解TCP/IP协议族的原理，包括IP地址、端口号、TCP与UDP的区别与应用，以及HTTP、MQTT、CoAP等物联网应用层协议。本章还将介绍无线通信技术在嵌入式系统中的应用，如Wi-Fi、蓝牙、Zigbee、LoRa等，并分析它们的特点、优缺点及适用场景。通过学习本章内容，读者将能够为嵌入式设备设计可靠、高效的通信方案，并将其接入互联网，实现远程监控、数据采集与控制。 第八章 嵌入式系统安全 在日益互联的世界中，嵌入式系统的安全性不容忽视。本章将深入探讨嵌入式系统的安全威胁，包括硬件攻击、软件漏洞、数据泄露、拒绝服务攻击等。我们将介绍常见的嵌入式安全防护技术，如加密算法（AES、RSA）、数字签名、安全启动、固件加密、访问控制等。本章还将讲解安全通信协议的应用，如TLS/SSL，以保护设备之间的数据传输安全。此外，我们将探讨安全的代码编写实践，以及如何进行安全审计和漏洞扫描。通过本章的学习，读者将能够认识到嵌入式系统安全的重要性，并掌握设计安全可靠的嵌入式系统的基本方法。 第九章 典型嵌入式系统应用实例 为了帮助读者巩固所学知识，本章将通过一系列典型的嵌入式系统应用实例，展示理论知识在实际工程中的应用。我们将选取智能家居、工业自动化、医疗设备、汽车电子等领域的典型案例，对它们的系统架构、关键技术、硬件选型、软件设计以及实现细节进行深入分析。每个案例都将从需求出发，逐步展开设计思路，并提供相应的代码片段和硬件原理图（或逻辑框图）。通过对这些实例的剖析，读者将能够更直观地理解嵌入式系统设计的完整过程，并从中学习到解决实际工程问题的思路和方法。这些实例将覆盖本教程中介绍的各类技术点，帮助读者融会贯通，提升实践能力。 第十章 嵌入式系统性能优化与可靠性设计 本章将聚焦于提升嵌入式系统的性能和可靠性。我们将深入探讨各种性能优化技术，包括算法优化、代码优化、硬件加速以及并行处理等，并结合实际案例分析如何针对特定应用场景进行有效的优化。在可靠性设计方面，我们将讲解容错技术、故障检测与恢复机制、冗余设计以及软件鲁棒性设计等方法，以提高系统的稳定性和可用性。此外，本章还将介绍嵌入式系统在极端环境下的设计考虑，如温度、湿度、振动等，以及相应的防护措施。通过本章的学习，读者将能够设计出既高效又稳定可靠的嵌入式系统，满足复杂应用场景的需求。 本书适合于计算机科学、电子工程、自动化等相关专业的本科生、研究生，以及从事嵌入式系统开发、硬件工程师、软件工程师等专业技术人员。通过本书的学习，读者将能够系统地掌握嵌入式系统的设计与开发技术，为未来在嵌入式领域的深入研究与实践奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

坦白讲，当我翻开这本教材时，最初的期待值其实是比较保守的，毕竟市面上关于数字电路的实验指导书汗牛充栋。然而，这本书真正展现出其价值的地方，在于它对“系统”二字的深刻诠释。它没有孤立地讲解每一个逻辑门或触发器，而是将它们有机地组织起来，引导读者构建出具有实际意义的子系统，比如简单的计数器、数据选择器阵列，乃至更复杂的有限状态机控制单元。这种自下而上的构建方式，让学习者能够清晰地看到，基础元件是如何协同工作，最终实现复杂功能的。尤其值得称赞的是，教程在描述实验现象和结果分析时所采用的语言风格，非常贴近工程实践中的问题解决思路。它不会简单地告诉你“这个电路应该工作”，而是会深入探讨“如果结果与预期不符，我们应该从哪些方面入手排查？”这种对故障排除方法的强调，对于培养读者的工程思维是极其关键的。此外，书中对实验器材的选择和使用也体现出一种务实的态度，所推荐的器件都是当前实验室中易于获取且经典的型号，这保证了教程的可操作性，避免了因器材限制而导致的理论学习受阻。我个人认为，这种注重联系实际应用、引导批判性思考的教学方式，是其超越一般实验手册的关键所在。

评分☆☆☆☆☆

这本关于《数字电路与系统教学实验教程》的反馈，我得好好组织一下我的思绪。首先，我得说，这本书的内容深度和广度确实给我留下了深刻的印象。它不仅仅是对基础理论知识的罗列，更重要的是，它成功地将那些看似抽象的数字逻辑概念，通过详实的实验指导，转化为了可触摸、可验证的实践经验。书中对于实验步骤的描述，详尽到令人赞叹，即便是初次接触数字电路实验的新手，也能通过跟随这些步骤，一步步搭建出功能模块，并理解背后的工作原理。特别是对于一些常见的组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计与实现，教程提供了非常清晰的流程图和仿真结果对比，这极大地帮助我验证了理论与实际的差异，并学会了如何调试和优化。我记得有一章专门讲解了FPGA的应用，那部分内容对于我理解现代数字系统设计流程至关重要，它没有停留在传统的面包板实验层面，而是直接引入了硬件描述语言（HDL）和综合工具的使用方法，这无疑拓宽了我的视野，让我认识到当前电子工程领域的发展方向。从教材的排版来看，图文并茂的设计也使得阅读过程变得轻松不少，复杂的电路图都有清晰的标注和分解说明，避免了阅读时产生歧义或遗漏关键信息的情况。总的来说，它是一本兼顾理论深度和实践操作性的优秀教材，对于希望真正掌握数字系统设计能力的读者来说，无疑是一笔宝贵的财富。

评分☆☆☆☆☆

从一个资深技术爱好者的角度来看待这本《数字电路与系统教学实验教程》，我发现它在保持传统实验教学严谨性的同时，成功融入了现代设计理念。它的叙事风格非常注重逻辑链条的完整性，每一个实验都像是在搭建一个更大“数字世界”的积木块。我尤其欣赏它在介绍EDA工具集成应用时的处理方式。很多教程要么完全侧重理论，要么完全依赖某个特定的商业软件，而这本书的平衡点把握得很好——它教你如何用工具实现设计，但更强调背后的逻辑原理，确保学生不会沦为只会点击按钮的“工具人”。例如，关于七段译码器的实验，书中不仅演示了如何用逻辑门实现，还引导读者思考如何用软件描述（如VHDL或Verilog的简化版）来实现，这种跨越硬件与软件描述的教学思路，是当前行业非常推崇的“软硬件协同设计”思想的早期启蒙。这本书无疑是为那些希望真正进入集成电路设计或嵌入式硬件开发领域的学生量身定做的，它打下的基础是坚实而具有前瞻性的，能够支撑起未来更复杂的学习任务。

评分☆☆☆☆☆

阅读体验上，这本书给我带来的感受是专业而不失温度。教材中的插图质量非常高，无论是原理图的清晰度，还是实验接线图的准确性，都达到了专业出版物的标准，这在很大程度上减少了读者在对照实物操作时的困扰。很多实验项目都巧妙地结合了软件仿真工具（如Multisim或Logisim）的使用，使得实验的迭代速度大大加快。我可以在不浪费太多硬件资源的情况下，反复测试和修改设计方案，这对于培养快速原型开发的能力至关重要。书中对每一个实验目的的阐述都力求简洁明了，直击核心，避免了冗长空泛的理论回顾，而是将重心放在“你将做什么”和“你将从中学会什么”上。更让我觉得贴心的是，在某些难度较大的实验环节后面，作者会附带一些“工程师提示”或“常见错误分析”，这些经验性的总结，明显是基于多年的教学实践提炼出来的，它们往往能在我即将陷入泥潭时，及时点亮一盏明灯，避免了大量无效的摸索时间。这种将前辈经验“打包”传递给学习者的做法，使得学习过程更加高效和平顺，体现了编者对学习者学习曲线的深刻理解。

评分☆☆☆☆☆

这本书的编排逻辑给我一种非常流畅、层层递进的感觉，如同一次精心规划的徒步旅行，每一步都有明确的目标和风景。我特别欣赏它在引入新概念时所采取的“铺垫”策略。比如，在讲解时序逻辑时，作者并未急于展示复杂的时钟同步问题，而是先通过对异步电路的分析，让读者充分体会到“竞争与冒险”的弊端，从而自然而然地接受同步电路设计的必要性。这种因势利导的教学方法，极大地降低了初学者的心理门槛。此外，书中对元器件的特性介绍也做得非常到位，它不仅仅停留在逻辑功能层面，还涉及到了电平标准、功耗特性等实际应用中必须考虑的参数。这一点对于那些计划未来从事硬件设计或嵌入式系统开发的学生来说，具有不可替代的价值。我甚至发现，书中的某些设计实例，比如一个简单的串行数据接收模块，其设计思路和结构都具有很高的参考价值，甚至可以作为小型项目开发的起点。唯一的遗憾是，如果能在一些前沿技术如低功耗设计或高速信号完整性方面能有更深入的探讨和实验设计，那就更加完美了。尽管如此，就作为一本基础与进阶相结合的实验教程而言，它的完成度已经非常高了。