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馬洪連 著

圖書標籤:

• 嵌入式係統
• 電路設計
• 電子工程
• 教程
• 嵌入式開發
• 硬件設計
• 單片機
• 數字電路
• 實踐
• 學習

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齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121209444

商品編碼：29717670186

包裝：平裝

齣版時間：2013-07-01

基本信息

書名:嵌入式電路設計教程

：39.00元

售價：27.3元,便宜11.7元,摺扣70

作者:馬洪連

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2013-07-01

ISBN：9787121209444

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

　　（1）應用性強，講求實用；（2）係統性好，內容全麵且重點突齣；（3）注重分析和設計，提高綜閤設計能力。

內容提要

　　本書根據課堂教學和實踐操作的要求，以培養“會設計、能發展”具有創新精神和實踐能力的人纔、提高實際工程設計能力為目的，全麵、係統地對嵌入式電路設計技術及相關知識和應用實例作瞭介紹，使讀者通過本書的學習能夠初步瞭解和掌握嵌入式電路設計的基本內容及實用技術。全書共9章，主要內容包括嵌入式處理器和嵌入式係統簡介、基本電路設計與實現、信號檢測與信息獲取電路設計、人機交互接口電路設計、信息輸齣通道電路設計、通信接口電路設計及係統抗乾擾和低功耗電路設計，後還介紹瞭EDA與可編程邏輯器件的相關知識，以及電路原理圖與電路PCB的設計與實現過程。各章均配有相應的習題與思考題，可供教學選用。

目錄

章 嵌入式處理器與嵌入式係統簡介
1.1 概述
1.2 嵌入式處理器
1.2.1 嵌入式微控製器
1.2.2 嵌入式微處理器
1.2.3 嵌入式DSP處理器
1.2.4 嵌入式片上係統
1.3 嵌入式係統簡介
1.3.1 嵌入式係統組織結構概述
1.3.2 嵌入式硬件係統
1.3.3 嵌入式軟件係統
1.4 嵌入式係統的開發模式
習題與思考題
第2章 基本電路的設計與實現
2.1 係統時鍾電路與復位電路的設計
2.1.1 嵌入式處理器時鍾電路的設計
2.1.2 係統復位電路的設計
2.2 嵌入式存儲係統的設計與實現
2.2.1 概述
2.2.2 存儲係統的構成及工作原理
2.2.3 存儲器係統的設計實例
2.3 係統電源部分的設計與實現
2.3.1 直流穩壓電源概述
2.3.2 串聯型直流穩壓電源
2.3.3 DC/DC變換電路
2.3.4 交流/電池供電切換電路
2.3.5 穩壓電源設計實例
習題與思考題
第3章 信號檢測與信息獲取電路設計
3.1 傳感器
3.1.1 概述
3.1.2 傳感器的選用原則
3.1.3 常用傳感器
3.2 自動識彆技術與接口電路設計
3.2.1 概述
3.2.2 條形碼接口電路設計
3.2.3 無綫射頻識彆技術與接口電路設計
3.3 模擬信號檢測電路設計
3.3.1 檢測係統結構組成
3.3.2 信號調理電路設計
3.3.3 模/數轉換器接口電路設計
3.4 數字信號與非電量參數的檢測技術
3.4.1 開關量信號的檢測
3.4.2 時間型信號的檢測
3.4.3 頻率及周期型信號的檢測
3.4.4 視頻、圖形與聲音信號的檢測技術
習題與思考題
第4章 人機交互接口電路設計
4.1 按鍵式接口電路設計
4.1.1 概述
4.1.2 鍵盤接口電路設計
4.2 顯示器接口電路設計
4.2.1 液晶顯示器接口設計
4.2.2 LED顯示器接口設計
4.3 觸摸屏接口電路設計
4.3.1 電阻式觸摸屏
4.3.2 電容式觸摸屏
4.3.3 觸摸屏接口電路設計實例
習題與思考題
第5章 信息輸齣通道電路設計
5.1 模擬信號輸齣通道
5.1.1 概述
5.1.2 DAC的結構組成與工作原理
5.1.3 DAC的主要技術指標
5.1.4 DAC與微控製器接口電路設計
5.1.5 模擬信號的功率放大
5.2 開關量輸齣與驅動電路設計
習題與思考題
第6章 通信接口電路設計
6.1 概述
6.2 有綫通信接口電路設計
6.2.1 通用異步收發器
6.2.2 RS-232C標準串行通信
6.2.3 通用串行總綫USB
6.2.4 內部集成電路串行通信
6.2.5 串行外圍設備接口
6.2.6 RS-485標準串行通信
6.3 無綫通信與定位係統接口電路設計
6.3.1 藍牙無綫通信
6.3.2 ZigBee無綫通信
6.3.3 GPRS、CDMA與3G通信技術
6.3.4 全球衛星定位係統
6.3.5 電力綫載波通信
習題與思考題
第7章 係統抗乾擾與低功耗電路設計
7.1 噪聲與乾擾
7.2 抗乾擾電路設計
7.2.1 硬件抗乾擾電路設計
7.2.2 軟件抗乾擾措施
7.3 係統低功耗電路設計
7.3.1 低功耗設計技術概述
7.3.2 硬件低功耗設計技術
7.3.3 軟件低功耗設計技術
習題與思考題
第8章 EDA與可編程邏輯器件
8.1 電子設計自動化技術
8.1.1 概述
8.1.2 常用的EDA工具
8.2 硬件描述語言
8.2.1 VHDL描述語言
8.2.2 Verilog 描述語言
8.2.3 Verilog HDL和VHDL的比較
8.3 可編程邏輯器件
8.3.1 CPLD和FPGA概述
8.3.2 CPLD和FPGA的結構特點和用途
8.4 主流的CPLD/FPGA開發工具
8.4.1 MAX Plus II
8.4.2 Quartus II
8.4.3 Synplify Pro
8.5 CPLD/FPGA的設計流程
習題與思考題
第9章 電路原理圖與電路PCB的設計與實現
9.1 Altium（Protel）電路設計軟件工具
9.2 硬件電路設計基本知識
9.2.1 電路原理圖設計要求
9.2.2 印製電路闆圖的基礎知識
9.3 硬件電路的原理圖繪製
9.3.1 硬件電路原理圖的設計流程
9.3.2 電路原理圖的設計注意事項
9.3.3 電路原理圖的應用設計舉例
9.4 硬件電路的PCB闆圖繪製
9.4.1 PCB闆圖設計的工作流程
9.4.2 PCB設計技巧與注意事項
9.4.3 PCB設計原則與抗乾擾措施
9.4.4 PCB闆圖的應用設計舉例
習題與思考題
參考文獻

作者介紹

文摘

序言

《數字信號處理原理與應用》 一、 內容概述 《數字信號處理原理與應用》是一本全麵介紹數字信號處理（DSP）核心概念、算法和實際應用的教材。本書旨在為讀者提供紮實的理論基礎，並引導他們掌握在各種工程領域中應用DSP技術的關鍵技能。內容涵蓋瞭從基礎的離散時間信號和係統分析，到復雜的數字濾波器設計、傅裏葉變換及其在信號分析中的應用，再到實際的DSP係統構建和實現。本書特彆強調理論與實踐相結閤，通過豐富的實例和代碼示例，幫助讀者深入理解抽象的數學概念，並能將其轉化為解決實際問題的工具。 二、 核心章節亮點 1. 離散時間信號與係統基礎（第一、二章）： 信號的定義與分類： 詳細闡述瞭離散時間信號的概念，包括其采樣、量化等基本過程，並對周期信號、非周期信號、能量信號、功率信號等進行分類介紹。特彆關注瞭單位脈衝信號、單位階躍信號等基本信號的性質及其在係統分析中的重要性。 係統性質分析： 深入探討瞭綫性、時不變性（LTI）、因果性、穩定性等係統基本性質，並詳細講解瞭如何通過分析係統的差分方程和衝激響應來判斷其特性。強調瞭LTI係統在DSP中的核心地位，以及其在捲積運算中的作用。 捲積運算： 詳盡講解瞭離散時間捲積的定義、計算方法和性質，並演示瞭如何利用捲積運算來描述LTI係統的輸齣。通過圖示和算例，幫助讀者直觀理解捲積操作的物理意義。 2. 傅裏葉變換及其應用（第三、四章）： 離散時間傅裏葉變換（DTFT）： 詳細介紹瞭DTFT的定義、性質以及其在描述連續時間信號的頻譜特性方麵的作用。重點分析瞭DTFT的收斂條件和周期性。 離散傅裏葉變換（DFT）與快速傅裏葉變換（FFT）： 深入講解瞭DFT的定義、性質以及它在數字計算中的重要性。詳細介紹瞭FFT算法的原理，包括蝶形運算、基-2 FFT算法等，並展示瞭FFT在提高計算效率方麵的巨大優勢。 傅裏葉級數與傅裏葉變換的應用： 闡述瞭傅裏葉級數和傅裏葉變換在信號頻譜分析、係統頻率響應分析等方麵的應用。通過實例，展示如何利用傅裏葉變換來揭示信號的頻率成分，以及如何理解和設計濾波器。 3. 數字濾波器設計（第五、六章）： 數字濾波器的基本概念： 介紹濾波器的定義、分類（IIR和FIR）以及設計目標（通帶、阻帶、過渡帶）。詳細闡述瞭濾波器的幅度響應和相位響應的概念。 無限衝激響應（IIR）濾波器設計： 重點介紹瞭IIR濾波器的幾種常用設計方法，包括巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）和橢圓（Elliptic）濾波器。詳細闡述瞭從模擬濾波器原型到數字濾波器的轉換過程，如雙綫性變換法、脈衝響應不變法等。 有限衝激響應（FIR）濾波器設計： 詳細介紹瞭FIR濾波器的設計方法，特彆是窗函數法（如矩形窗、漢寜窗、海明窗、巴lett窗、布萊剋曼窗等）和頻率采樣法。分析瞭不同窗函數的特性及其對濾波器性能的影響。 4. Z變換及其應用（第七章）： Z變換的定義與性質： 詳細介紹瞭Z變換的定義、收斂域（ROC）以及Z變換的各種重要性質，如綫性、時移、尺度變換、捲積定理等。 係統函數與零極點分析： 講解瞭如何利用Z變換來錶示LTI係統的係統函數，以及如何通過分析係統函數的零極點來判斷係統的穩定性、因果性以及其頻率響應特性。 5. 離散捲積與相關（第八章）： 離散捲積的實現： 進一步深化對離散捲積的理解，並提供實際的算法實現方法，如直接捲積法和FFT捲積法。 相關函數： 介紹信號的相關函數，包括自相關和互相關，以及它們在信號檢測、參數估計等方麵的應用。 6. 采樣理論與重構（第九章）： 采樣定理： 詳細闡述瞭奈奎斯特采樣定理，解釋瞭采樣頻率與信號帶寬的關係，以及欠采樣和過采樣的後果。 信號重構： 介紹如何利用插值技術，如綫性插值、sinc插值等，從采樣信號中重構原始連續信號，並討論瞭理想采樣器和保持器的作用。 7. 多速率信號處理（第十章）： 抽取與內插： 詳細介紹瞭抽取（下采樣）和內插（上采樣）的操作原理，以及它們在改變信號采樣率時的作用。 多速率係統與應用： 闡述瞭多速率信號處理在信號壓縮、信源編碼、信道編碼等領域的應用，並介紹瞭一些基本的多速率係統結構。 8. 統計信號處理基礎（第十一章）： 隨機信號與概率理論： 簡要迴顧概率論和隨機過程的基本概念，介紹隨機信號的統計特性，如均值、方差、自相關函數等。 功率譜密度： 介紹功率譜密度的概念，並講解如何利用傅裏葉變換來估計信號的功率譜密度，以及其在信號分析中的重要性。 9. DSP係統實現與應用（第十二章）： DSP處理器簡介： 簡要介紹DSP處理器（如TI C6000係列、Analog Devices SHARC係列等）的架構特點和指令集，以及它們在高性能計算方麵的優勢。 算法實現考量： 討論在實際DSP係統中實現DSP算法時需要考慮的因素，如計算復雜度、存儲需求、實時性要求等。 典型應用實例： 結閤實際工程應用，展示DSP技術在語音信號處理（如迴聲消除、語音識彆）、圖像處理（如濾波、邊緣檢測）、通信係統（如調製解調、信道均衡）、生物醫學信號處理（如心電圖、腦電圖分析）等領域的應用。 三、 目標讀者與學習價值 本書的目標讀者為高等院校電子信息工程、通信工程、自動化、計算機科學等專業的本科生、研究生，以及從事相關領域研發工作的工程師和技術人員。 學習本書將使讀者： 掌握DSP核心理論： 深刻理解離散時間信號與係統、傅裏葉變換、Z變換等DSP領域的基礎理論。 精通DSP算法： 熟練掌握數字濾波器設計、FFT算法、捲積與相關等關鍵算法。 具備DSP應用能力： 能夠運用DSP技術解決實際工程問題，並理解DSP在不同領域的應用。 提升工程實踐能力： 通過豐富的實例和代碼示例，將理論知識轉化為實踐技能。 為進一步深入學習打下堅實基礎： 為學習更高級的DSP主題，如自適應濾波、小波變換、機器學習在DSP中的應用等，提供必要的知識儲備。 四、 學習方法建議 理論與實踐相結閤： 在學習理論知識的同時，積極動手進行編程實踐，利用MATLAB、Python等工具實現書中介紹的算法。 深入理解數學原理： DSP的核心在於數學，務必花時間理解各種變換和算法背後的數學原理。 多做練習題： 書中的習題是檢驗學習效果的重要手段，通過練習可以加深對知識點的理解。 查閱相關文獻： 對感興趣的應用方嚮，可以進一步查閱相關的期刊論文和技術文檔，拓展視野。 《數字信號處理原理與應用》將是您進入數字信號處理世界的理想指南。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和視覺呈現是它的一大亮點，讀起來非常舒適，完全沒有傳統技術手冊那種枯燥沉悶的感覺。大量的彩色圖錶和電路原理圖被精心設計，使得原本復雜的硬件連接邏輯一目瞭然。我特彆欣賞作者在代碼示例上的選擇——它們都簡潔、高效，並且完全可以獨立編譯運行。每當講解到一個新的模塊或功能時，總會附帶一個完整的、可運行的小程序作為支撐，這極大地鼓勵瞭動手實踐。我嘗試著敲入書中關於I2C通信協議的示例代碼，不到五分鍾，我就成功地讓兩個微控製器之間實現瞭數據交換，這種即時的成就感是閱讀純理論書籍無法比擬的。不過，書中對版本控製和持續集成（CI/CD）在嵌入式項目中的應用討論略顯不足，考慮到現代軟件開發的趨勢，增加一些關於Git在固件開發中應用，或者如何自動化測試流程的內容，會使這本教程在現代開發流程的適應性上更具前瞻性。

評分☆☆☆☆☆

我發現這本書在處理“軟件工程”與“硬件實現”的交匯點時，展現齣瞭極高的成熟度。它不僅僅告訴你“如何做”，更重要的是告訴你“為什麼應該這樣做”。例如，在講解接口設計時，書中詳細對比瞭SPI、UART和CAN總綫在不同應用場景下的優劣，從時延、帶寬、抗乾擾能力等多個維度進行瞭量化分析，這比單純羅列協議規範要有用得多。作者對異常處理和錯誤恢復機製的強調也值得稱贊，書中列舉瞭多個實際中可能發生的硬件故障場景，並給齣瞭健壯的軟件應對策略，這極大地提升瞭代碼的可靠性和係統的穩定性。對於那些正在將個人項目轉化為商業産品的工程師來說，書中關於固件升級（OTA）安全性和可靠性的討論，提供瞭寶貴的參考框架。這本書確實超越瞭簡單的操作指南，更像是一部關於構建穩定、可靠、麵嚮未來的嵌入式係統的哲學指南。

評分☆☆☆☆☆

這本關於嵌入式係統的入門讀物，實在讓人耳目一新。作者顯然對初學者抱有極大的耐心和理解，從最基礎的電子元件知識講起，逐步過渡到復雜的係統集成。我特彆欣賞它在理論講解與實際應用之間的平衡把握。許多教材往往陷於晦澀的公式推導，讓人望而卻步，但這本教材卻巧妙地將復雜的概念，比如中斷機製或者定時器配置，通過生動的比喻和詳盡的圖示進行闡釋。例如，在講解狀態機設計時，書中用瞭一個生活化的例子來描述不同輸入如何觸發不同的狀態轉換，這使得原本抽象的邏輯變得異常清晰。此外，書中對不同微控製器架構的選型考量也十分實用，沒有盲目推薦某種特定昂貴的芯片，而是教導讀者如何根據項目需求進行閤理的硬件選型。對於那些希望從零開始搭建自己的第一個物聯網項目，或者準備進入硬件開發領域的讀者來說，這本書無疑是一份非常紮實且易於消化的路綫圖。它不僅僅是一本參考手冊，更像是一位經驗豐富的導師，在你探索嵌入式世界的每一步都給予恰當的引導。

評分☆☆☆☆☆

這本書的視角非常獨特，它沒有將“嵌入式”局限於傳統的單片機範疇，而是將目光投嚮瞭更廣闊的領域，例如邊緣計算和低功耗無綫技術。書中有一章專門探討瞭如何優化代碼以最大限度地延長電池壽命，這對於開發可穿戴設備或遠程傳感器節點的用戶來說，簡直是雪中送炭。作者詳盡地分析瞭各種功耗模式，如休眠、深度睡眠，並給齣瞭相應的喚醒源配置指南，計算過程清晰明瞭，考慮到瞭溫度漂移等實際環境因素的影響。這種將“性能”與“能耗”置於同等重要地位的講解方式，展現瞭作者對實際産品開發痛點的深刻理解。如果說有什麼可以改進的地方，那就是對新興的RISC-V架構的介紹可以更加豐富一些，目前篇幅略顯保守，希望能看到更多基於該架構的實戰案例，以應對未來芯片領域的趨勢變化。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本技術書籍，我的第一感受是它的內容編排結構非常嚴謹，邏輯鏈條清晰得令人印象深刻。它仿佛搭建瞭一個層層遞進的知識階梯，從硬件層麵的底層驅動到軟件層麵的操作係統概念，過渡得水到渠成，毫無跳躍感。特彆是關於實時操作係統（RTOS）的部分，作者沒有僅僅停留在概念層麵，而是深入到瞭任務調度算法的細節，並用僞代碼展示瞭如何實現一個簡單的優先級搶占調度器。這對於我這種希望深入理解係統內核的讀者來說，價值巨大。書中對內存管理，尤其是堆棧的分配和使用規則講解得極為透徹，這在處理資源受限的嵌入式設備時至關重要，能有效避免常見的內存泄漏和棧溢齣問題。遺憾的是，如果能在調試技巧和常見錯誤排查方麵增加一些“實戰經驗分享”的章節，比如如何利用示波器或邏輯分析儀定位時序錯誤，那這本書的實用性將提升一個檔次。總的來說，這是一本深度足夠，適閤有一定電子基礎，渴望精進底層開發技能的工程師的優秀教材。