微型计算机原理（第三版）/普通高等教育“十一五”国家级规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王忠民 著

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• 微型计算机原理
• 计算机基础
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• 计算机硬件
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出版社： 西安电子科技大学出版社

ISBN：9787560639192

版次：3

商品编码：12244793

包装：平装

丛书名： 普通高等教育“十一五”国家级规划教材

开本：16开

出版时间：2017-11-01

用纸：胶版纸

内容简介

　　本书结合大量实例，全面、系统、深入地介绍了微型计算机的工作原理、汇编语言程序设计以及常用可编程接口芯片的工作原理与应用技术。
　　全书共8章，内容包括：微型计算机系统导论，计算机中的数制和编码，80x86微处理器，80x86指令系统，汇编语言程序设计，半导体存储器，输入/输出与中断，可编程接口芯片及应用等。每章开始给出本章的主要内容、重点难点以及本章内容在整个课程中所处的地位，每章后给出本章小结和习题。为了便于组织教学和自学，本书配有多媒体CAI教学光盘和实验指导书。
　　本书结构合理，实例丰富，深入浅出，文笔流畅，既可作为高等院校计算机及相关专业“微型计算机原理”课程的教材及成人高等教育的教材，也可供广大从事计算机软、硬件开发的工程技术人员参考。

《嵌入式系统设计与实践》 内容概述 本书深入探讨嵌入式系统设计与实践的各个核心方面，旨在为读者提供全面、系统且具有高度实践指导意义的知识体系。从基础理论到前沿技术，本书力求覆盖嵌入式系统开发的全生命周期，强调理论与实践的紧密结合，帮助读者掌握构建高效、可靠、创新的嵌入式解决方案所需的关键技能。 第一部分：嵌入式系统基础 本部分旨在为读者打下坚实的嵌入式系统基础。 第一章 嵌入式系统概述： 定义与特点： 详细阐述嵌入式系统的概念，区分其与通用计算机系统的根本差异。深入分析嵌入式系统的典型特点，如专用性、实时性、集成度高、功耗低、体积小、可靠性强等，并结合实际应用场景进行举例说明。 发展历程与趋势： 回顾嵌入式系统从早期发展到如今的演变过程，介绍关键技术突破和里程碑事件。探讨当前嵌入式系统领域的发展趋势，如物联网（IoT）、人工智能（AI）、边缘计算、低功耗设计、安全性增强等，预测未来发展方向。 典型应用领域： 全面介绍嵌入式系统在各个领域的广泛应用，包括但不限于消费电子（智能手机、智能家居、可穿戴设备）、工业自动化（PLC、机器人、传感器网络）、汽车电子（ECU、ADAS、信息娱乐系统）、医疗设备（监护仪、诊断设备）、航空航航天、通信设备等。通过具体案例分析，展示嵌入式系统在现代社会中的重要作用。 系统架构与构成： 介绍嵌入式系统的基本硬件架构，包括微处理器（CPU）或微控制器（MCU）、存储器（RAM、ROM、Flash）、输入/输出（I/O）接口、外围设备（传感器、执行器、显示器、通信模块）等。详细讲解各组成部分的协同工作原理。 第二章 微控制器（MCU）与微处理器（MPU）详解： MCU的结构与工作原理： 深入剖析微控制器（MCU）的内部结构，包括CPU核、存储器、定时器/计数器、中断控制器、ADC/DAC、PWM发生器、通信接口（UART, SPI, I2C, USB, CAN等）等。讲解CPU的工作流程、指令集、寻址方式以及中断处理机制。 MPU的特点与应用： 介绍微处理器（MPU）与MCU在性能、功能、成本、功耗等方面的差异。重点讲解MPU在复杂嵌入式系统中的应用，以及其与操作系统、高性能外设的配合。 选择与评估： 提供选择合适MCU或MPU的指导原则，包括性能需求、功耗预算、成本考量、开发生态、外设支持、开发工具链等。介绍常用的评估指标和方法。 典型MCU/MPU系列介绍： 简要介绍当前主流的MCU/MPU系列，如ARM Cortex-M系列、Cortex-A系列、RISC-V架构、AVR、PIC等，并分析其各自的优势和适用场景。 第三章 嵌入式存储器技术： 存储器类型与分类： 详细介绍嵌入式系统中常用的存储器类型，包括RAM（SRAM, DRAM）、ROM（Mask ROM, PROM, EPROM, EEPROM）、Flash存储器（NOR Flash, NAND Flash）。 存储器特性与选择： 分析各种存储器的读写速度、存取时间、功耗、成本、容量、可靠性等关键特性。指导读者根据应用需求选择最适合的存储器。 存储器接口与时序： 讲解存储器与CPU之间的接口方式，如并行接口、串行接口。深入分析存储器访问的时序图，理解数据读写过程中的时序要求。 非易失性存储技术： 重点介绍Flash存储器的擦写机制、寿命限制、坏块管理等关键技术。探讨NOR Flash和NAND Flash在性能和成本上的权衡。 第四章 嵌入式系统常用接口与通信： 串行通信接口： 详细讲解UART（通用异步收发器）、SPI（串行外设接口）、I2C（集成电路总线）的工作原理、通信协议、硬件实现及应用场景。 并行通信接口： 介绍并行接口的基本原理，以及在数据传输中的优势和局限。 总线技术： 探讨USB（通用串行总线）、CAN（控制器局域网）、Ethernet（以太网）等在嵌入式系统中的应用，分析其通信协议、物理层特性和性能特点。 无线通信接口： 介绍Wi-Fi、Bluetooth、Zigbee、LoRa等无线通信技术在嵌入式系统中的集成和应用。 接口选型与匹配： 提供接口选型的指导，包括数据速率、通信距离、功耗、成本、协议兼容性等因素的考虑。 第二部分：嵌入式软件开发 本部分聚焦于嵌入式系统的软件开发过程，涵盖操作系统、编程语言、开发工具和调试技术。 第五章 嵌入式操作系统（RTOS） RTOS核心概念： 深入讲解实时操作系统（RTOS）的核心概念，包括任务（Task）、任务状态（就绪、运行、阻塞、挂起）、任务调度（优先级、轮转、时间片）、任务同步与通信（信号量、互斥锁、消息队列、事件标志组）、中断处理、内存管理等。 RTOS架构与设计： 分析RTOS的内核结构、中断服务程序（ISR）与任务的关系、系统调用机制。 常用RTOS介绍： 介绍目前广泛应用的RTOS，如FreeRTOS、RT-Thread、uC/OS-III、Zephyr等，并对其特点、优势、适用场景进行比较分析。 RTOS应用： 讲解如何在实际嵌入式项目中移植、配置和使用RTOS，以及如何通过RTOS实现复杂系统的多任务并发和实时性。 第六章 嵌入式C/C++编程 嵌入式C语言特性： 重点讲解C语言在嵌入式开发中的特殊性，如指针、内存管理、位操作、宏定义、预处理器指令的应用。 嵌入式C++语言特性： 介绍C++在嵌入式系统中的优势，如面向对象编程、模板、STL等，以及其在复杂项目中的应用。 硬件抽象层（HAL）： 讲解HAL层的概念和作用，如何通过HAL层屏蔽底层硬件差异，提高代码的可移植性。 嵌入式代码风格与优化： 强调嵌入式代码的编写规范，包括命名约定、注释、模块化设计。介绍代码优化技术，如编译优化、算法优化、内存优化、功耗优化。 第七章 嵌入式开发工具链 集成开发环境（IDE）： 介绍常用的嵌入式IDE，如Keil MDK, IAR Embedded Workbench, SEGGER Embedded Studio, VS Code (配合插件) 等，讲解IDE的功能，包括代码编辑、项目管理、编译、链接、调试等。 交叉编译与链接： 详细讲解交叉编译的概念，以及如何配置交叉编译器（如GCC for ARM）和链接器脚本，实现目标代码的生成。 代码调试技术： 深入探讨嵌入式系统的调试方法，包括仿真器（Emulator）、在线仿真器（JTAG/SWD）、逻辑分析仪、示波器等硬件调试工具的使用。讲解断点、单步执行、查看内存/寄存器、性能分析等调试技巧。 静态分析与代码质量保证： 介绍静态代码分析工具（如PC-Lint, Cppcheck）在发现潜在bug、提高代码质量方面的作用。 第八章 嵌入式软件设计模式与架构 模块化设计： 强调将复杂系统分解为独立的、可重用的模块，降低耦合度，提高可维护性。 状态机（State Machine）： 讲解状态机的概念，以及如何在嵌入式系统中设计和实现状态机，用于处理事件驱动的逻辑。 事件驱动（Event-Driven）架构： 介绍事件驱动编程模型，以及如何利用中断和消息队列构建响应式的嵌入式系统。 驱动程序设计： 讲解编写设备驱动程序的原则和方法，包括硬件初始化、数据读写、中断处理等。 中间件与驱动层： 介绍中间件（如通信协议栈、文件系统、图形库）在嵌入式系统中的作用，以及其与驱动层的关系。 第三部分：嵌入式系统实践与应用 本部分将理论知识转化为实际的开发实践，涵盖项目开发流程、硬件设计基础、系统集成与测试以及前沿技术。 第九章 嵌入式项目开发流程 需求分析与规格定义： 强调详细的需求分析和技术规格的制定，为项目开发奠定基础。 系统设计与架构： 讲解如何进行整体系统设计，包括硬件选型、软件架构设计、接口定义等。 原型开发与验证： 介绍原型开发的重要性，以及如何快速搭建原型进行功能验证。 硬件/软件协同开发： 强调硬件工程师和软件工程师之间的紧密协作，如何有效沟通和解决集成问题。 测试与验证： 详细介绍不同阶段的测试方法，包括单元测试、集成测试、系统测试、验收测试。 部署与维护： 讨论嵌入式系统的部署策略，以及后期维护和升级的考虑。 第十章 嵌入式硬件设计基础 电路原理图设计： 讲解如何使用EDA（电子设计自动化）软件绘制清晰、规范的电路原理图。 PCB布局与布线： 介绍PCB（印刷电路板）设计的基本原则，包括器件布局、走线规则、电源/地线处理、信号完整性、电磁兼容性（EMC）考虑。 电源管理与低功耗设计： 探讨嵌入式系统中电源设计的重要性，包括稳压、滤波、低功耗模式的设计。 信号完整性与EMC/EMI： 深入分析高速信号传输中的信号完整性问题，以及如何通过PCB设计和元器件选择来满足EMC/EMI要求。 硬件调试与故障排除： 介绍常用的硬件调试工具（如示波器、逻辑分析仪、万用表）的使用，以及常见的硬件故障分析和排除方法。 第十一章 系统集成与调试 硬件与软件集成： 讲解如何将编写好的嵌入式软件烧录到目标硬件中，并进行初步的集成测试。 联合调试： 介绍硬件和软件工程师如何协同进行联合调试，解决集成过程中出现的问题。 性能优化与稳定性提升： 针对已集成的系统，进行性能瓶颈分析，并采取措施进行优化，确保系统的稳定运行。 错误处理与异常管理： 强调在嵌入式系统中实现健壮的错误处理和异常管理机制。 第十二章 前沿技术与发展 物联网（IoT）应用开发： 介绍构建物联网节点、网关以及与云平台通信的整体解决方案，包括传感器数据采集、通信协议（MQTT, CoAP）、安全通信等。 人工智能（AI）与嵌入式系统： 探讨边缘AI的概念，介绍在嵌入式设备上部署机器学习模型的方法，如TensorFlow Lite, PyTorch Mobile等，以及相关的硬件加速技术。 嵌入式安全（Embedded Security）： 关注嵌入式系统的安全问题，包括固件安全、数据安全、通信安全、访问控制等，介绍相关的安全设计和防护技术。 嵌入式Linux系统开发： 深入介绍嵌入式Linux的构建、移植、驱动开发、应用开发等关键技术，包括Bootloader、Kernel、Root Filesystem等。 新型嵌入式硬件平台： 介绍FPGA（现场可编程门阵列）在嵌入式系统中的应用，以及RISC-V架构的兴起及其带来的机遇。 结论 本书通过对嵌入式系统各个层面的深入剖析，从底层硬件到上层应用，从基础理论到前沿技术，为读者构建了一个完整的知识框架。本书注重理论与实践的结合，提供了丰富的实例和实用的开发技巧，旨在帮助读者成为一名优秀的嵌入式系统工程师，能够独立设计、开发和调试复杂的嵌入式产品，并跟上技术发展的步伐。

评分☆☆☆☆☆

这本书在我学习微型计算机的道路上，起到了至关重要的作用。它不仅仅是一本技术手册，更像是一份详尽的指南。我一直对输入输出设备的工作原理感到好奇，特别是各种接口是如何与CPU进行交互的。这本书在这方面提供了非常深入的讲解。它详细介绍了串行通信、并行通信、DMA（直接内存访问）等不同的I/O模式，并解释了它们各自的优缺点以及适用场景。书中对各种接口芯片的工作原理，如UART、SPI、I2C等，也进行了细致的分析，并提供了相应的寄存器配置和通信时序图。这让我能够理解，为什么不同的外设需要不同的接口，以及这些接口是如何实现数据的高效传输的。此外，书中还对一些常见的微型计算机系统总线，如ISA、PCI等，进行了介绍，分析了它们的总线结构、仲裁机制以及信号协议。这让我对整个计算机系统的互联互通有了更深刻的认识。最让我印象深刻的是，书中还讨论了嵌入式系统中常用的总线协议，如AMBA。这让我意识到，微型计算机原理的学习，并不仅仅局限于传统的PC架构，而是能够延伸到更广泛的应用领域。

评分☆☆☆☆☆

这本书让我对微型计算机的硬件构成有了前所未有的清晰认识。我之前总觉得计算机内部像一个神秘的黑盒子，各种芯片之间是如何通信的，指令是如何被执行的，一直都模糊不清。这本书就像一位耐心的老师，一步步揭开了这层神秘的面纱。它从最基本的逻辑门电路讲起，然后引申到CPU内部的组成，比如ALU、寄存器、控制器等。在讲解CPU内部结构时，书中使用了大量的时序图和状态图，让我能够清晰地看到CPU在执行一条指令时，各个部件是如何协同工作的。更让我惊喜的是，这本书还涉及了微处理器的工作模式，比如实模式和保护模式，以及它们之间的转换机制。这对于理解操作系统的启动过程以及内存管理至关重要。我通过学习这部分内容，才真正理解了为什么我们常说的“32位”或“64位”处理器，以及它们在内存寻址能力上的差异。书中对各种中断和异常的处理机制也进行了非常详尽的讲解，这让我明白，当程序出错或者硬件发生意外时，CPU是如何进行响应和恢复的。

评分☆☆☆☆☆

初次翻开这本书，就被它厚重的篇幅和严谨的排版吸引了。作为一名初涉微型计算机领域的学习者，我之前接触过一些零散的资料，但总感觉缺乏系统性和深度。这本书的出现，恰似一盏明灯，照亮了我前进的方向。它从最基础的微处理器架构讲起，一步步深入到指令集、存储器接口、I/O设备控制等核心内容。最令我印象深刻的是，作者并没有止步于理论的讲解，而是通过大量的实例和图示，将抽象的概念具象化。例如，在讲解总线时，书中不仅详细阐述了地址总线、数据总线和控制总线的概念，还配有清晰的电路图，让我能够直观地理解数据是如何在CPU、内存和外设之间传输的。这种“由浅入深，循序渐进”的讲解方式，对于我这种初学者来说，实在是太友好了。而且，书中的语言虽然专业，但并不晦涩难懂，作者在关键概念的阐述上，往往会用生动形象的比喻来辅助理解。比如，将CPU比作计算机的“大脑”，将内存比作“工作台”，将I/O设备比作“输入输出的窗口”，这些类比让我瞬间茅塞顿开，对复杂的计算机工作原理有了更清晰的认识。这本书的优点在于，它不仅教会了“是什么”，更重要的是教会了“为什么”和“怎么做”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值，在于它提供了看待微型计算机世界的一个宏观视角，并且在细节处又丝丝入扣。我之前一直对各种接口电路的工作原理感到困惑，比如端口映射和存储器映射的区别，以及中断机制的实现细节。这本书对这些问题进行了非常系统和深入的探讨。作者并没有直接给出现成的结论，而是引导读者一步步思考，从最基本的信号时序分析，到复杂的控制逻辑设计，层层剥茧。尤其是在讲解中断控制器时，书中通过流程图和详细的时序图，清晰地展示了中断请求、中断响应、中断服务以及中断返回的全过程。这让我深刻理解了CPU是如何在执行当前任务的同时，又能及时响应外部事件的。此外，书中还涉及了一些经典的微处理器型号，如8086系列，并对其指令集进行了详尽的介绍。通过学习这些经典指令，我不仅掌握了汇编语言编程的基础，更重要的是，我开始理解底层硬件是如何与软件指令一一对应的。这本书让我意识到，微型计算机的运行，绝不仅仅是代码的堆砌，而是硬件和软件之间精妙协作的结果。它帮助我建立了对计算机底层运作机制的整体认知，这对于我日后深入学习操作系统、嵌入态系统等相关领域，打下了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

说实话，一开始抱着试试看的心态入手的这本书，没想到给我带来了巨大的惊喜。它在理论的深度和广度上都做得相当出色，而且更重要的是，它非常注重实用性。在学习过程中，我发现书中提供的很多例子，都非常贴近实际的硬件开发。例如，书中在讲解存储器扩展时，不仅仅是理论上的地址译码，还结合了实际的电路设计，包括芯片选通、地址线连接等细节。这让我能够将书本上的知识，直接应用到实际的电路板设计和调试中。而且，书中还专门有一章讲解了汇编语言与高级语言的结合，这对于很多想深入理解程序是如何被翻译成机器指令的开发者来说，是极其宝贵的。我通过学习书中提供的汇编代码示例，逐步理解了函数调用、参数传递、变量存储等高级语言特性在底层是如何实现的。这种“由上而下”和“由下而上”的双重视角，让我的理解更加全面和深入。这本书的叙述风格也很有特色，它不是那种枯燥乏味的教科书，而是带有一定的人文关怀，作者在讲解一些复杂概念时，会穿插一些历史背景或者趣闻轶事，让学习过程更加轻松有趣。