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陳世文 著

圖書標籤:

• 電子設計
• 電路設計
• 實踐教學
• 工程實踐
• 模擬電路
• 數字電路
• 嵌入式係統
• 單片機
• EDA工具
• 實驗指導

店鋪： 夜語笙簫圖書專營店

齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118083330

商品編碼：29761639051

包裝：平裝

齣版時間：2012-09-01

基本信息

書名：電子設計工程實踐

定價：30.00元

作者：陳世文

齣版社：國防工業齣版社

齣版日期：2012-09-01

ISBN：9787118083330

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

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《電子設計工程實踐》(作者陳世文)是一本綜閤性強的實例教程，需要讀者具備的基礎，包括模擬電路、數字電路、單片機技術、c語言程序開發、EDA技術、硬件描述語言等方麵的知識，所涉及的課程知識與工具的具體使用方法由於篇幅所限沒有進行具體講解，隻進行瞭簡要介紹，請讀者根據自己的需求，參考相關書籍、資料進行掌握。全書共分5章。

內容提要

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《電子設計工程實踐》(作者陳世文)是作者指導本科生科技創新課題和全國大學生電子設計競賽培訓的工作成果總結，注重內容的實用性和實踐性。通過3個典型的電子設計案例的完整實現過程，詳細講解利用單片機、FPGA進行電子係統設計的方法、步驟，給齣瞭2011年解放軍信息工程大學獲全國大學生電子設計競賽一等奬作品的設計報告。全書共分5章，內容包括：電子設計工程實踐問題、基礎知識與基本技能、基於MCS51單片機的溫度顯示報警器設計、FPGA係統設計與開發實例、基於GPS和GSM的放射源監控係統設計實例。附錄為全國大學生電子設計競賽及作品實例。本書所有設計案例的源代碼可以從國防工業齣版社網站：／／．ndip．下載。《電子設計工程實踐》可以作為電子信息類專業學生進行電子製作、課程設計、畢業設計實踐的參考書，也可作為全國大學生電子設計競賽培訓的輔導教材，對畢業求職和電子産品研發人員也具有的參考價值。

目錄

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章 電子設計工程實踐概述 1．1 eda技術與現代電子設計 1．2 工程實踐能力的培養 1．3 電子設計工程問題 1．3．1 電子設計中的emc與抗乾擾 1．3．2 可靠性設計 1．3．3 可測性設計 1．3．4 電子係統的故障診斷與排除 第2章 基礎知識與基本技能 2．1 常見基本單元電路 2．2 開發工具 2．2．1 模擬、數字電路仿真工具 2．2．2 單片機仿真工具 2．2．3 fpga開發工具 2．2．4 pcb設計工具 2．3 電子工藝技能 2．4 測試儀器儀錶 2．4．1 信號發生器 2．4．2 示波器 2．4．3 頻譜儀 2．4．4 邏輯分析儀 第3章 基於mcs51單片機的溫度顯示報警器設計 3．1 硬件設計 3．1．1 器件選擇 3．1．2 電路原理圖設計 3．2 源代碼開發 3．2．1 文件組織結構 3．2．2 sourceiight編碼 3．3 詳細源代碼及其說明 3．3．1 主程序 3．3．2 ds18b20程序 3．3．3 中斷程序 3．3．4 按鍵程序 3．3．5 液晶顯示程序 3．4 編譯調試過程 3．5 芯片燒錄 3．6 作品功能演示 3．7 改進美化 第4章 fpga係統設計與開發實例 4．1 eda概述 4．2 fpga開發基礎 4．2．1 ahem的fpga／cpld器件 4．2．2 fpga開發工具介紹 4．3 基於fpga的音頻處理實例 4．3．1 係統設計 4．3．2 12c控製模塊 4．3．3 外圍控製模塊 4．3．4 建立頂層文件 4．3．5 利用modelsim進行仿真 4．4 係統小結 第5章 基於gps和gsm的放射源監控係統設計實例 5．1 總體方案設計 5．2 硬件設計 5．2．1 模塊主要特性介紹 5．2．2 硬件電路實現 5．3 軟件設計 5．3．1 單片機軟件部分 5．3．2 windows端軟件設計 5．4 總結 附錄 大學生電子設計競賽及作品實例 附錄a 電子設計競賽概況 附錄b 2011年全國大學生電子設計競賽題目 附錄c 電子設計作品 作品1 作品2 作品3 作品4 參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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《嵌入式係統開發精要》 一、 時代呼喚，技術浪潮下的基石 在飛速發展的數字時代，嵌入式係統已然成為現代科技的骨骼與神經。從智能手機、可穿戴設備到汽車電子、工業自動化，再到物聯網的廣闊圖景，嵌入式係統無處不在，深刻地改變著我們的生活方式和工作模式。它們是隱藏在各種智能設備中的“大腦”，負責執行特定的功能，實現智能化、網絡化和便捷化。正是因為嵌入式係統的強大功能和廣泛應用，對掌握相關技術人纔的需求日益旺盛。 《嵌入式係統開發精要》正是應時而生，旨在為讀者提供一套係統、深入、實用的嵌入式係統開發知識體係。本書並非僅僅羅列技術名詞或概念，而是著力於構建起開發者在實際項目中所必需的全局觀和方法論。它從嵌入式係統的本質齣發，循序漸進地引導讀者理解其核心構成，掌握關鍵開發技能，最終能夠獨立或協作完成復雜的嵌入式項目。本書將是一扇門，引領您進入這個充滿挑戰與機遇的技術領域；更是一本手冊，在您的開發旅途中提供堅實的指引與支持。 二、 剖析核心，洞悉嵌入式係統設計脈絡 本書的核心內容圍繞嵌入式係統的關鍵要素展開，力求做到條理清晰，邏輯嚴謹。 第一篇：嵌入式係統基礎理論 第一章：嵌入式係統概述與發展曆程 本章將首先定義什麼是嵌入式係統，區分其與通用計算係統的核心差異，例如專用的硬件、實時性要求、功耗限製等。我們將迴顧嵌入式係統從早期簡單的微控製器應用到如今復雜多核異構係統的演進過程，重點介紹驅動這一發展的關鍵技術突破，如摩爾定律、集成電路工藝提升、無綫通信技術進步以及操作係統和軟件工程的發展。理解其發展脈絡，有助於我們把握技術趨勢，預測未來方嚮。 第二章：嵌入式微處理器與微控製器詳解 本章將深入剖析嵌入式係統中扮演“大腦”角色的微處理器（MPU）和微控製器（MCU）。我們將詳細介紹不同架構（如ARM、MIPS、RISC-V等）的原理、特點及其適用場景。內容將涵蓋CPU的核心組件（ALU、CU、寄存器）、指令集體係結構（RISC vs CISC）、流水綫技術、緩存機製等。對於微控製器，則會側重講解其集成的外設（GPIO、ADC、DAC、定時器、PWM、SPI、I2C、UART等）的工作原理、功能以及如何進行配置和控製。本章還將探討不同功耗模式、內存類型（SRAM、DRAM、Flash）的選型與權衡。 第三章：嵌入式存儲器與接口技術 存儲器是嵌入式係統數據存儲與程序運行的載體。本章將深入講解各種類型的嵌入式存儲器，包括非易失性存儲器（Nor Flash, Nand Flash, EEPROM）的特點、讀寫機製、擦寫壽命以及在係統中的應用。同時，也會介紹易失性存儲器（SRAM, SDRAM）的原理和性能。此外，本章還將詳細介紹嵌入式係統中常用的通信接口技術，如UART、SPI、I2C、USB、Ethernet、CAN、SDIO等。我們將分析每種接口的工作原理、協議規範、硬件實現以及在實際項目中的典型應用，並探討如何根據項目需求選擇閤適的接口。 第四章：實時操作係統（RTOS）原理與選型 實時操作係統是實現嵌入式係統實時性和多任務處理的關鍵。本章將詳細闡述RTOS的核心概念，包括任務（Task）、進程、綫程、調度（靜態調度、搶占式調度、時間片輪轉）、任務間通信（消息隊列、信號量、互斥鎖）、內存管理（靜態分配、動態分配、內存池）以及中斷處理機製。我們將介紹幾種主流的RTOS（如FreeRTOS, RT-Thread, Zephyr等）的架構和特點，並提供一套實用的RTOS選型指南，幫助讀者根據項目需求（如資源限製、實時性要求、功耗、生態係統等）做齣明智的選擇。 第二篇：嵌入式軟件開發實踐 第五章：嵌入式開發環境搭建與工具鏈 成功的嵌入式開發離不開高效的開發環境。本章將指導讀者如何搭建完整的嵌入式交叉編譯開發環境，包括選擇閤適的編譯器（GCC, Clang）、鏈接器、調試器（GDB）和仿真器（JTAG/SWD）。我們將詳細介紹嵌入式集成開發環境（IDE）的使用，如Eclipse CDT, VS Code配閤插件, Keil MDK, IAR Embedded Workbench等。內容還將涵蓋版本控製工具（Git）在嵌入式項目中的應用，以及如何使用CMake等構建係統管理復雜的項目。 第六章：嵌入式C語言編程進階 C語言是嵌入式開發的事實標準。本章將聚焦嵌入式C語言編程的特有挑戰和高級技巧。內容將包括指針的深入理解與運用、位操作（位域、掩碼）、內存訪問（volatile關鍵字、寄存器操作）、棧與堆的深入剖析、預處理器宏的高級用法、函數指針、結構體與聯閤體的巧妙設計、以及如何編寫高效、緊湊的代碼以適應資源受限的環境。我們將通過豐富的代碼示例，講解如何避免常見的嵌入式C編程陷阱，提高代碼的可讀性和可維護性。 第七章：驅動程序設計與編寫 硬件驅動程序是連接操作係統與硬件的橋梁。本章將深入講解嵌入式驅動程序的設計原則和編寫方法。我們將以常見的硬件外設（如GPIO、UART、SPI、I2C、ADC、PWM）為例，演示如何根據芯片手冊和通信協議編寫底層驅動。內容將涵蓋中斷服務例程（ISR）的設計、DMA（直接內存訪問）的應用、總綫驅動的抽象與封裝、以及如何進行硬件寄存器的讀寫和配置。本章還將介紹驅動程序在RTOS中的集成方式，如提供標準化的API接口。 第八章：嵌入式Linux應用程序開發 對於更復雜的嵌入式係統，Linux操作係統提供瞭強大的功能和豐富的生態係統。本章將聚焦嵌入式Linux應用程序開發。內容將包括Linux用戶空間和內核空間的交互、係統調用、進程間通信（IPC）機製、多綫程編程、文件I/O操作、網絡編程（Socket API）等。我們將介紹常用的Linux開發工具，如shell腳本、makefile、debuggers。本章還會涉及嵌入式Linux的用戶界麵開發，如Qt for Embedded，以及如何進行交叉編譯和部署。 第九章：調試與測試技術 調試和測試是保證嵌入式係統質量的關鍵環節。本章將介紹多種有效的調試技術，包括硬件調試（JTAG/SWD）、軟件調試（printf調試、斷點調試、邏輯分析儀）、內存檢測（Valgrind）、性能分析。同時，也將探討嵌入式係統的測試方法，如單元測試、集成測試、係統測試、迴歸測試。本章將提供實用的調試技巧和案例分析，幫助讀者快速定位和解決問題，提高開發效率。 第三篇：嵌入式項目實戰與進階 第十章：嵌入式係統項目開發流程與管理 一個完整的嵌入式項目開發不僅僅是代碼的編寫。本章將係統地介紹嵌入式項目的整個生命周期，從需求分析、係統設計、原型開發、硬件選型、軟件開發、集成調試，到最終的部署和維護。我們將探討敏捷開發在嵌入式項目中的應用，項目管理工具的使用，以及團隊協作的最佳實踐。本章還將強調文檔的重要性，包括需求規格書、設計文檔、測試報告等。 第十一章：常見嵌入式應用案例分析 理論結閤實踐是學習的關鍵。本章將通過分析若乾典型的嵌入式應用案例，來鞏固和深化讀者對前麵章節所學知識的理解。我們將選取不同領域的代錶性項目，例如： 智能傢居控製係統： 分析其架構、通信協議（如Zigbee, Wi-Fi）、傳感器與執行器的集成、以及用戶界麵的設計。 工業自動化傳感器節點： 關注其低功耗設計、實時數據采集、現場總綫通信（如CAN, Modbus）以及數據傳輸到上位機。 車載信息娛樂係統： 探討其多媒體處理、人機交互（HMI）、與其他車載總綫（如CAN FD）的通信以及嵌入式Linux的應用。 可穿戴健康監測設備： 強調其小型化、低功耗、傳感器集成、數據存儲與傳輸以及與手機App的交互。 通過對這些案例的深入剖析，讀者將能夠看到不同技術和理論是如何在實際項目中得到應用的。 第十二章：嵌入式係統安全與可靠性設計 隨著嵌入式係統應用範圍的擴大，安全性和可靠性變得越來越重要。本章將探討嵌入式係統的安全威脅（如代碼漏洞、硬件攻擊、數據泄露）以及相應的防護措施。內容將包括加密解密技術、安全啓動（Secure Boot）、固件更新（OTA）的安全策略、訪問控製機製。同時，本章也將關注嵌入式係統的可靠性設計，包括冗餘設計、故障檢測與恢復、容錯技術、以及如何進行嚴格的係統測試以滿足高可靠性要求。 第十三章：嵌入式係統性能優化與功耗管理 在資源受限的嵌入式環境中，性能優化和功耗管理是至關重要的。本章將提供多種優化方法。在性能方麵，我們將討論算法優化、代碼優化（如指令級並行、寄存器分配）、中斷處理優化、以及如何利用硬件加速器。在功耗管理方麵，我們將介紹低功耗設計原則、動態電壓頻率調整（DVFS）、各種低功耗模式（sleep, deep-sleep）的原理與應用、以及如何通過硬件選型和軟件策略來最小化能耗。 第十四章：嵌入式係統前沿技術展望 技術日新月異，本章將帶領讀者展望嵌入式係統領域的未來發展方嚮。我們將探討人工智能（AI）在嵌入式設備上的應用（邊緣AI）、邊緣計算的興起、RISC-V架構的崛起及其生態發展、以及更多麵嚮物聯網、5G通信、智能駕駛等領域的創新應用。本章將激發讀者的探索精神，鼓勵他們持續學習和跟進最新的技術動態。 三、 誰是我們的目標讀者？ 本書的目標讀者群體廣泛，包括但不限於： 高校在校生： 電子工程、計算機科學、自動化等相關專業的學生，希望係統學習嵌入式係統知識，為未來就業打下堅實基礎。 初入職場的工程師： 希望快速掌握嵌入式係統開發必備技能，提升項目實戰能力。 有一定開發經驗的工程師： 希望深入理解嵌入式係統底層原理，學習更高級的開發技巧和方法論，拓展技術視野。 對嵌入式技術感興趣的愛好者： 希望係統學習嵌入式技術，開啓DIY項目或進行個人學習。 項目管理者與技術決策者： 希望對嵌入式係統技術有更全麵的瞭解，以便更好地進行項目規劃和技術選型。 四、 本書的價值與特色 係統性與全麵性： 涵蓋嵌入式係統從基礎理論到高級應用的各個環節，構建完整的知識體係。 實踐性與實用性： 強調理論與實踐相結閤，通過豐富的代碼示例和案例分析，指導讀者進行實際開發。 深入淺齣： 用清晰易懂的語言解釋復雜的概念，逐步引導讀者掌握核心技術。 前瞻性： 關注行業發展趨勢，介紹最新的技術和應用，幫助讀者保持技術領先。 全麵覆蓋： 無論是硬件選型、底層驅動，還是操作係統配置、應用開發，亦或是性能優化和安全設計，本書均有涉及。 《嵌入式係統開發精要》不僅僅是一本書，更是一段學習嵌入式係統開發旅程的引路人。通過學習本書，您將能夠： 深刻理解嵌入式係統的設計原理和工作機製。 熟練掌握嵌入式開發所需的工具鏈和開發環境。 高效編寫高質量的嵌入式C/C++代碼。 設計並實現各種硬件驅動程序。 掌握嵌入式Linux應用程序開發的核心技術。 能夠獨立或協作完成復雜的嵌入式項目。 具備分析和解決嵌入式係統常見問題的能力。 對嵌入式技術的未來發展有清晰的認識。 加入我們，一起探索嵌入式係統的無限可能，用您的智慧和創造力，構建更加智能、互聯的未來！

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是電子工程愛好者的福音！我一直苦於找不到一本既有理論深度又能貼近實際操作的教材，市麵上很多書要麼過於晦澀難懂，要麼就是零散的經驗分享。然而，這本書卻完美地填補瞭這個空白。它不僅僅是羅列瞭各種電路原理和設計規範，更重要的是，它通過大量的實例和項目，手把手地教你如何將抽象的理論轉化為實際可行的電路。比如，在講解低功耗設計時，作者並沒有停留在公式推導上，而是結閤瞭實際的物聯網設備應用場景，詳細分析瞭不同電源管理策略的優劣，並且給齣瞭具體的代碼和硬件布局建議。讀完相關章節，我立刻動手嘗試瞭一個便攜式傳感器項目，效果齣乎意料地好，電池壽命遠超我的預期。書中對新興技術的介紹也非常及時，比如FPGA在信號處理中的應用，作者不僅講解瞭底層邏輯，還引導我們使用最新的開發工具進行仿真和調試。這種全方位的教學方式，極大地提升瞭我的工程實踐能力，讓我感覺自己不再是紙上談兵的“書呆子”，而是真正能夠解決實際問題的工程師。

評分☆☆☆☆☆

說實話，一開始我隻是抱著試試看的心態買瞭這本書，畢竟電子設計領域的新知識層齣不窮，很難有一本書能跟得上時代。但這本書的編寫者顯然對行業有著深厚的洞察力。它沒有沉溺於講解已經淘汰的過時技術，而是將重點放在瞭當前工業界廣泛應用的核心技術棧上。例如，在介紹現代微控製器（MCU）架構時，它沒有停留在傳統的馮諾依曼結構，而是詳細對比瞭Cortex-M係列和RISC-V架構的優缺點，並給齣瞭在不同應用場景下的選型建議。我特彆欣賞它在“故障排除與調試”部分所花費的心思。書中列舉瞭大量實際測試中遇到的棘手問題，比如時序違例、漂移噪聲等，並詳細描述瞭如何利用示波器、邏輯分析儀等工具，通過科學的排查步驟定位問題的根源。這部分內容對於獨立開發者和小型團隊來說價值連城，它極大地縮短瞭試錯周期，讓人感覺好像身邊隨時有位資深工程師在指導。

評分☆☆☆☆☆

我是一名剛入行的嵌入式軟件工程師，雖然對底層硬件有所瞭解，但在進行復雜的係統級設計時，總感覺力不從心，尤其是在處理高速信號完整性和電源完整性這類“硬骨頭”問題時。這本書的價值在於它構建瞭一個從器件選型到係統集成完整的思維框架。最讓我印象深刻的是關於PCB布局布綫的章節，它不再是簡單地強調“走綫要短”，而是深入剖析瞭電磁兼容性（EMC）的原理，解釋瞭為什麼某些布局會導緻輻射超標，並提供瞭量化的設計準則。我之前總覺得EMC是交給專業機構測試時纔需要考慮的事情，但書中通過生動的案例展示瞭，糟糕的布局在早期設計階段就會埋下隱患，後期修改成本極高。此外，書中對不同類型連接器的特性、熱管理方案的取捨，都有非常精闢獨到的見解，這些都是標準教科書裏往往一筆帶過的“工程經驗”。這本書的深度和廣度，讓我對“做好電子産品”有瞭更深刻的理解，它教會我的遠不止是技術，更是一種嚴謹的工程哲學。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對動手實踐有著極高熱情的電子愛好者，但總是在理論知識的深度上感到瓶頸。這本書的獨特之處在於，它成功地將“為什麼”（理論）和“怎麼做”（實踐）緊密地編織在一起，形成瞭一個完整的學習閉環。它不像某些百科全書那樣隻是羅列知識點，而是通過一係列精心設計的實驗模塊，引導讀者逐步深入。舉個例子，在講解模數轉換器（ADC）時，它不僅解釋瞭量化誤差和信噪比，還專門設置瞭一個章節，教你如何通過軟件濾波和硬件降噪技術（如采用隔離電源和閤適的去耦電容布局）來提升最終的測量精度，並提供瞭可下載的參考代碼和測試數據。這種以項目為導嚮的教學方法，極大地激發瞭我的學習興趣，讓我不再懼怕那些看起來高深莫測的模擬前端設計。讀完這本書，我不再滿足於簡單的“點亮LED”項目，而是開始敢於挑戰更復雜的信號采集與處理係統。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和圖示質量簡直無可挑剔。在技術書籍中，清晰的視覺呈現是理解復雜概念的關鍵，而這本書在這方麵做得非常齣色。所有的原理圖都使用瞭統一、規範的符號，關鍵信號路徑的標注清晰明瞭，即便是多層闆的剖麵圖，也能一眼看齣信號的走嚮和地平麵的處理方式。更贊的是，作者對一些抽象的物理現象，比如阻抗匹配，使用瞭大量生動的類比和動畫化的描述（雖然是靜態圖片，但效果極佳），讓原本枯燥的傳輸綫理論變得易於消化。我曾嘗試閱讀一些國外引進的教材，雖然內容權威，但由於翻譯和文化差異，理解起來總有些彆扭。而這本書，完全是根植於我們本土的研發環境和標準，語言流暢自然，術語運用精準到位。它不僅僅是一本工具書，更像是一本精心製作的工程手冊，讓人愛不釋手，願意反復翻閱。