數字電路與係統教學實驗教程 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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周祖成，程曉軍，馬卓釗 著

圖書標籤:

• 數字電路
• 係統設計
• 教學實驗
• 電子技術
• 電路分析
• 邏輯電路
• Verilog
• FPGA
• 實驗教程
• 高等教育

店鋪： 博學精華圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030286376

商品編碼：29714251506

包裝：平裝

齣版時間：2010-08-01

基本信息

書名:數字電路與係統教學實驗教程

：28.00元

售價：19.0元,便宜9.0元,摺扣67

作者:周祖成,程曉軍,馬卓釗

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2010-08-01

ISBN：9787030286376

字數：373000

頁碼：251

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.481kg

編輯推薦

內容提要

本書介紹瞭EDA和FPGA的相關基礎知識，重點介紹瞭在寬帶無綫多媒體教學平颱上如何用Altera的工具做電路與係統的設計。全書提供瞭近20個教學實驗的例子，讀者一步一步、由淺入深地使用FPGA實現電路與係統的設計。為瞭方便教學，隨教學平颱提供配套光盤。
本書可以作為通信、信息、計算機、人工智能、光機電一體化、圖像和工業自動化類專業專、本科生及研究生數字電路與係統、信號處理、計算機接口和編程設計語言、多媒體、通信及IC設計等課程的教學實驗用書，還可以作為電子技能大賽的指導用書。

目錄

作者介紹

文摘

序言

《微控製器嵌入式係統設計與應用》 內容簡介 本書深入探討瞭微控製器嵌入式係統的設計、開發與應用，旨在為讀者提供一套全麵、實用的學習工具。內容涵蓋瞭嵌入式係統的基本概念、微控製器架構、外設接口、實時操作係統、軟件開發流程以及典型應用場景，力求使讀者在理解理論知識的同時，也能掌握實際的工程實現能力。 第一章 嵌入式係統概論 本章將帶領讀者走進嵌入式係統的世界。我們將從嵌入式係統的定義、特點、發展曆程齣發，闡述其在現代科技中的重要地位。通過對嵌入式係統組成部分的詳細介紹，包括微處理器、存儲器、輸入/輸齣設備以及相關軟件，讀者將建立起對嵌入式係統整體架構的初步認識。我們將深入分析嵌入式係統的關鍵特性，如實時性、可靠性、功耗、成本以及專用性，並探討這些特性對係統設計提齣的挑戰與要求。此外，本章還將概述嵌入式係統的發展趨勢，如物聯網（IoT）、人工智能（AI）在嵌入式領域的融閤，以及對高性能、低功耗、安全性的日益增長的需求，為後續的學習打下堅實的基礎。 第二章 微控製器體係結構與選型 本章將聚焦於嵌入式係統的核心——微控製器（MCU）。我們將詳細剖析經典微控製器（如ARM Cortex-M係列）的體係結構，包括CPU核心、指令集、流水綫、中斷控製器、存儲器管理單元（MMU）或內存保護單元（MPU）等關鍵組件的功能與工作原理。深入理解CPU的工作模式、寄存器組織以及中斷響應機製是掌握微控製器編程的關鍵。我們還將詳細介紹常見的微控製器外設，如定時器/計數器、PWM控製器、ADC/DAC、SPI、I2C、UART等接口，闡述它們的功能、工作原理以及在實際應用中的作用。此外，本章還將提供一套全麵的微控製器選型指南，指導讀者根據應用需求（如性能、功耗、成本、外設接口、開發生態等）選擇最閤適的微控製器。通過對比不同係列微控製器的優缺點，讀者將學會如何進行有效的權衡與決策，為項目的設計奠定堅實的基礎。 第三章 嵌入式軟件開發基礎 掌握嵌入式軟件開發是實現嵌入式係統功能的關鍵。本章將從基礎的C語言在嵌入式開發中的應用講起，重點介紹嵌入式C語言的特性，如位操作、指針、內存管理以及對硬件的直接訪問等。我們將探討嵌入式開發常用的工具鏈，包括交叉編譯器、匯編器、鏈接器以及調試器，並講解其工作流程和基本使用方法。針對嵌入式係統特有的資源限製和實時性要求，本章將重點介紹嵌入式操作係統的概念、原理與分類，如裸機開發、RTOS（實時操作係統）以及嵌入式Linux。我們將深入分析RTOS的核心概念，如任務調度、進程間通信（IPC）、信號量、互斥量、事件標誌等，並介紹如何使用RTOS來管理多任務並發執行。此外，本章還將介紹嵌入式軟件的調試技術，包括仿真器、JTAG/SWD調試接口的使用，以及在綫調試、斷點、單步執行、內存查看等常用調試手段，幫助讀者快速定位和解決程序中的錯誤。 第四章 微控製器外設接口編程 本章將深入講解如何利用微控製器的各種外設接口與外部世界進行交互。我們將以具體微控製器平颱為例，詳細介紹GPIO（通用輸入輸齣）接口的配置與使用，包括輸入/輸齣模式、上拉/下拉電阻、速度設置等。對於定時器/計數器，我們將講解其工作模式（如定時、計數、PWM生成）、預分頻器、重載值等參數的配置，以及如何利用定時器實現精確延時、脈衝生成和事件測量。ADC（模數轉換器）和DAC（數模轉換器）是實現模擬信號與數字信號相互轉換的關鍵，本章將深入講解它們的采樣率、分辨率、轉換模式以及如何進行校準和使用，並結閤實際案例演示如何讀取傳感器數據或生成模擬信號。對於常用的通信接口，如UART（通用異步收發器）、SPI（串行外設接口）和I2C（集成電路總綫），我們將詳細闡述它們的通信協議、數據傳輸方式、時序關係以及在嵌入式係統中的應用場景，並提供實際的編程示例，指導讀者如何與外部設備（如傳感器、存儲器、顯示屏）進行高效通信。 第五章 嵌入式係統實時性與任務管理 實時性是嵌入式係統設計的核心挑戰之一。本章將深入探討嵌入式係統的實時性要求，包括硬實時和軟實時概念的區分，以及影響係統實時性的關鍵因素，如中斷響應時間、任務切換開銷、算法復雜度等。我們將詳細介紹實時操作係統（RTOS）在保障係統實時性方麵的重要作用，並深入講解RTOS的任務管理機製。這包括任務的創建、刪除、掛起、恢復等生命周期管理，以及任務的優先級、調度算法（如固定優先級調度、輪轉調度、時間片輪轉調度）和調度策略。此外，本章還將重點講解任務之間的通信與同步機製，包括消息隊列、信號量、互斥量、事件標誌組等，以及如何利用這些機製解決多任務並發訪問共享資源時可能齣現的競態條件、死鎖等問題。通過本章的學習，讀者將能夠設計齣滿足嚴格實時性要求的嵌入式係統。 第六章 嵌入式係統開發流程與工具鏈 高效的開發流程與強大的工具鏈是嵌入式項目成功的關鍵。本章將係統介紹嵌入式係統的典型開發流程，從需求分析、係統設計、硬件選型、軟件架構、代碼實現、單元測試、集成測試到係統調試和部署。我們將詳細介紹集成開發環境（IDE）的配置與使用，包括代碼編輯器、編譯器、調試器、仿真器等組件的協同工作。針對嵌入式開發中常見的版本控製係統（如Git）的使用，本章將講解其基本操作，如代碼提交、分支管理、閤並等，以提高團隊協作效率和代碼管理能力。此外，本章還將介紹嵌入式係統代碼優化技術，包括代碼效率、內存占用和功耗優化等方麵，幫助讀者編寫齣更高效、更精簡的嵌入式程序。最後，我們將簡要介紹嵌入式係統固件更新（OTA）的常見方法和技術，為産品的迭代升級提供指導。 第七章 嵌入式通信協議與網絡 隨著物聯網的興起，嵌入式通信能力變得尤為重要。本章將詳細介紹嵌入式係統中常用的通信協議，包括低速串行通信協議（如RS-232、RS-485）、高速串行通信協議（如USB）以及網絡通信協議。我們將深入講解TCP/IP協議族的原理，包括IP地址、端口號、TCP與UDP的區彆與應用，以及HTTP、MQTT、CoAP等物聯網應用層協議。本章還將介紹無綫通信技術在嵌入式係統中的應用，如Wi-Fi、藍牙、Zigbee、LoRa等，並分析它們的特點、優缺點及適用場景。通過學習本章內容，讀者將能夠為嵌入式設備設計可靠、高效的通信方案，並將其接入互聯網，實現遠程監控、數據采集與控製。 第八章 嵌入式係統安全 在日益互聯的世界中，嵌入式係統的安全性不容忽視。本章將深入探討嵌入式係統的安全威脅，包括硬件攻擊、軟件漏洞、數據泄露、拒絕服務攻擊等。我們將介紹常見的嵌入式安全防護技術，如加密算法（AES、RSA）、數字簽名、安全啓動、固件加密、訪問控製等。本章還將講解安全通信協議的應用，如TLS/SSL，以保護設備之間的數據傳輸安全。此外，我們將探討安全的代碼編寫實踐，以及如何進行安全審計和漏洞掃描。通過本章的學習，讀者將能夠認識到嵌入式係統安全的重要性，並掌握設計安全可靠的嵌入式係統的基本方法。 第九章 典型嵌入式係統應用實例 為瞭幫助讀者鞏固所學知識，本章將通過一係列典型的嵌入式係統應用實例，展示理論知識在實際工程中的應用。我們將選取智能傢居、工業自動化、醫療設備、汽車電子等領域的典型案例，對它們的係統架構、關鍵技術、硬件選型、軟件設計以及實現細節進行深入分析。每個案例都將從需求齣發，逐步展開設計思路，並提供相應的代碼片段和硬件原理圖（或邏輯框圖）。通過對這些實例的剖析，讀者將能夠更直觀地理解嵌入式係統設計的完整過程，並從中學習到解決實際工程問題的思路和方法。這些實例將覆蓋本教程中介紹的各類技術點，幫助讀者融會貫通，提升實踐能力。 第十章 嵌入式係統性能優化與可靠性設計 本章將聚焦於提升嵌入式係統的性能和可靠性。我們將深入探討各種性能優化技術，包括算法優化、代碼優化、硬件加速以及並行處理等，並結閤實際案例分析如何針對特定應用場景進行有效的優化。在可靠性設計方麵，我們將講解容錯技術、故障檢測與恢復機製、冗餘設計以及軟件魯棒性設計等方法，以提高係統的穩定性和可用性。此外，本章還將介紹嵌入式係統在極端環境下的設計考慮，如溫度、濕度、振動等，以及相應的防護措施。通過本章的學習，讀者將能夠設計齣既高效又穩定可靠的嵌入式係統，滿足復雜應用場景的需求。 本書適閤於計算機科學、電子工程、自動化等相關專業的本科生、研究生，以及從事嵌入式係統開發、硬件工程師、軟件工程師等專業技術人員。通過本書的學習，讀者將能夠係統地掌握嵌入式係統的設計與開發技術，為未來在嵌入式領域的深入研究與實踐奠定堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

閱讀體驗上，這本書給我帶來的感受是專業而不失溫度。教材中的插圖質量非常高，無論是原理圖的清晰度，還是實驗接綫圖的準確性，都達到瞭專業齣版物的標準，這在很大程度上減少瞭讀者在對照實物操作時的睏擾。很多實驗項目都巧妙地結閤瞭軟件仿真工具（如Multisim或Logisim）的使用，使得實驗的迭代速度大大加快。我可以在不浪費太多硬件資源的情況下，反復測試和修改設計方案，這對於培養快速原型開發的能力至關重要。書中對每一個實驗目的的闡述都力求簡潔明瞭，直擊核心，避免瞭冗長空泛的理論迴顧，而是將重心放在“你將做什麼”和“你將從中學會什麼”上。更讓我覺得貼心的是，在某些難度較大的實驗環節後麵，作者會附帶一些“工程師提示”或“常見錯誤分析”，這些經驗性的總結，明顯是基於多年的教學實踐提煉齣來的，它們往往能在我即將陷入泥潭時，及時點亮一盞明燈，避免瞭大量無效的摸索時間。這種將前輩經驗“打包”傳遞給學習者的做法，使得學習過程更加高效和平順，體現瞭編者對學習者學習麯綫的深刻理解。

評分☆☆☆☆☆

從一個資深技術愛好者的角度來看待這本《數字電路與係統教學實驗教程》，我發現它在保持傳統實驗教學嚴謹性的同時，成功融入瞭現代設計理念。它的敘事風格非常注重邏輯鏈條的完整性，每一個實驗都像是在搭建一個更大“數字世界”的積木塊。我尤其欣賞它在介紹EDA工具集成應用時的處理方式。很多教程要麼完全側重理論，要麼完全依賴某個特定的商業軟件，而這本書的平衡點把握得很好——它教你如何用工具實現設計，但更強調背後的邏輯原理，確保學生不會淪為隻會點擊按鈕的“工具人”。例如，關於七段譯碼器的實驗，書中不僅演示瞭如何用邏輯門實現，還引導讀者思考如何用軟件描述（如VHDL或Verilog的簡化版）來實現，這種跨越硬件與軟件描述的教學思路，是當前行業非常推崇的“軟硬件協同設計”思想的早期啓濛。這本書無疑是為那些希望真正進入集成電路設計或嵌入式硬件開發領域的學生量身定做的，它打下的基礎是堅實而具有前瞻性的，能夠支撐起未來更復雜的學習任務。

評分☆☆☆☆☆

坦白講，當我翻開這本教材時，最初的期待值其實是比較保守的，畢竟市麵上關於數字電路的實驗指導書汗牛充棟。然而，這本書真正展現齣其價值的地方，在於它對“係統”二字的深刻詮釋。它沒有孤立地講解每一個邏輯門或觸發器，而是將它們有機地組織起來，引導讀者構建齣具有實際意義的子係統，比如簡單的計數器、數據選擇器陣列，乃至更復雜的有限狀態機控製單元。這種自下而上的構建方式，讓學習者能夠清晰地看到，基礎元件是如何協同工作，最終實現復雜功能的。尤其值得稱贊的是，教程在描述實驗現象和結果分析時所采用的語言風格，非常貼近工程實踐中的問題解決思路。它不會簡單地告訴你“這個電路應該工作”，而是會深入探討“如果結果與預期不符，我們應該從哪些方麵入手排查？”這種對故障排除方法的強調，對於培養讀者的工程思維是極其關鍵的。此外，書中對實驗器材的選擇和使用也體現齣一種務實的態度，所推薦的器件都是當前實驗室中易於獲取且經典的型號，這保證瞭教程的可操作性，避免瞭因器材限製而導緻的理論學習受阻。我個人認為，這種注重聯係實際應用、引導批判性思考的教學方式，是其超越一般實驗手冊的關鍵所在。

評分☆☆☆☆☆

這本書的編排邏輯給我一種非常流暢、層層遞進的感覺，如同一次精心規劃的徒步旅行，每一步都有明確的目標和風景。我特彆欣賞它在引入新概念時所采取的“鋪墊”策略。比如，在講解時序邏輯時，作者並未急於展示復雜的時鍾同步問題，而是先通過對異步電路的分析，讓讀者充分體會到“競爭與冒險”的弊端，從而自然而然地接受同步電路設計的必要性。這種因勢利導的教學方法，極大地降低瞭初學者的心理門檻。此外，書中對元器件的特性介紹也做得非常到位，它不僅僅停留在邏輯功能層麵，還涉及到瞭電平標準、功耗特性等實際應用中必須考慮的參數。這一點對於那些計劃未來從事硬件設計或嵌入式係統開發的學生來說，具有不可替代的價值。我甚至發現，書中的某些設計實例，比如一個簡單的串行數據接收模塊，其設計思路和結構都具有很高的參考價值，甚至可以作為小型項目開發的起點。唯一的遺憾是，如果能在一些前沿技術如低功耗設計或高速信號完整性方麵能有更深入的探討和實驗設計，那就更加完美瞭。盡管如此，就作為一本基礎與進階相結閤的實驗教程而言，它的完成度已經非常高瞭。

評分☆☆☆☆☆

這本關於《數字電路與係統教學實驗教程》的反饋，我得好好組織一下我的思緒。首先，我得說，這本書的內容深度和廣度確實給我留下瞭深刻的印象。它不僅僅是對基礎理論知識的羅列，更重要的是，它成功地將那些看似抽象的數字邏輯概念，通過詳實的實驗指導，轉化為瞭可觸摸、可驗證的實踐經驗。書中對於實驗步驟的描述，詳盡到令人贊嘆，即便是初次接觸數字電路實驗的新手，也能通過跟隨這些步驟，一步步搭建齣功能模塊，並理解背後的工作原理。特彆是對於一些常見的組閤邏輯電路和時序邏輯電路的設計與實現，教程提供瞭非常清晰的流程圖和仿真結果對比，這極大地幫助我驗證瞭理論與實際的差異，並學會瞭如何調試和優化。我記得有一章專門講解瞭FPGA的應用，那部分內容對於我理解現代數字係統設計流程至關重要，它沒有停留在傳統的麵包闆實驗層麵，而是直接引入瞭硬件描述語言（HDL）和綜閤工具的使用方法，這無疑拓寬瞭我的視野，讓我認識到當前電子工程領域的發展方嚮。從教材的排版來看，圖文並茂的設計也使得閱讀過程變得輕鬆不少，復雜的電路圖都有清晰的標注和分解說明，避免瞭閱讀時産生歧義或遺漏關鍵信息的情況。總的來說，它是一本兼顧理論深度和實踐操作性的優秀教材，對於希望真正掌握數字係統設計能力的讀者來說，無疑是一筆寶貴的財富。