微控制器

前言

本書為電學、電子學、計算機科學工程專業(yè)的大學生而寫，也為對系統(tǒng)設計感興趣的軟件工程師和對單片機交互感興趣的硬件工程師而寫。本書首先介紹經(jīng)典的805l單片機的內(nèi)容，然后闡述設計嵌入式系統(tǒng)所必須了解的一些概念。第1章首先介紹8051的體系結(jié)構(gòu)，然后講述其指令系統(tǒng)、中斷服務結(jié)構(gòu)、編程和交互方法。這些概念的學習將便于我們開發(fā)基于像805 1、80x96、68HC：1l／12／16，還有最新基于ARM的高性能低功耗的單片機的系統(tǒng)。各章的組織如下：第1章介紹了單片機的類型，列出了多種流行的單片機及其應用程序?qū)嵗５?章描述了單片機的總體結(jié)構(gòu)，并介紹了單片機硬件片上資源，例如內(nèi)存，端口，定時設備，脈寬調(diào)制器，IO串口通信設備，數(shù)模轉(zhuǎn)換器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器。第3章通過三步法解釋了805 1單片機家族的結(jié)構(gòu)。描述了805 1片上資源——專用函數(shù)寄存器（SFR）和內(nèi)部存儲器地址、單個位地址、內(nèi)部程序和數(shù)據(jù)地址、外部程序和數(shù)據(jù)地址、內(nèi)存映射的片上端口、內(nèi)部定時器、串口通信和通用異步接收發(fā)送器（UART）。同時也描述了8051的中斷資源以及內(nèi)部和外部設備中斷的特殊的服務特征。還會介紹一種外部8051的變體和Philips novel 8051MX的變體。第4章描述了805 1的指令集。解釋了數(shù)據(jù)傳輸指令、數(shù)據(jù)和位操作指令、算數(shù)和邏輯運算指令、程序流控制和中斷控制指令等多種指令的使用。第5章是微處理器和單片機中有關(guān)中斷結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新性的展現(xiàn)。本章詳細闡明了中斷向量、優(yōu)先級和中斷屏蔽的概念以及來自多個內(nèi)部和外部中斷源的多種中斷服務的方式。第6章涉及單片機定時器、時鐘對比、輸入捕獲和內(nèi)部時鐘程序的內(nèi)容。本章也闡述了中斷延遲、密度和限制。這些概念在單片機定時器設備應用程序編程中得到了廣泛的使用。這些軟件定時器和真實的時鐘中斷也會詳細討論。

內(nèi)容概要

本書全面介紹各種主流微處理器、控制與通信接口、嵌入式系統(tǒng)編程、嵌入式實時操作系統(tǒng)以及開發(fā)調(diào)試工具和系統(tǒng)設計等內(nèi)容，系統(tǒng)完整地討論了嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的相關(guān)技術(shù)和知識，適合電學、電子學、計算機科學工程專業(yè)的本科生閱讀。對嵌入式系統(tǒng)設計感興趣的軟件工程師和對單片機交互感興趣的硬件工程師而言，本書也是難得的軟硬件兼?zhèn)涞膬?yōu)秀參考書。

作者簡介

Raj Kamal，在印度理工學院獲得博士學位，是一名具有33年教學經(jīng)驗的計算機和電子專業(yè)的資深教授。他的研究領(lǐng)域包括嵌入式系統(tǒng)、微控制器、Internet、Web技術(shù)和計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等，在國內(nèi)外雜志上發(fā)表過大量研究論文。

書籍目錄

出版者的話譯者序前言第1章　微控制器的種類、選擇和應用  本章目標  1.1　微控制器 　 1.1.1　中央處理單元　  1.1.2　微處理器　  1.1.3　微計算機　  1.1.4　計算機系統(tǒng)　  1.1.5　微控制器  　1.1.6　嵌入式處理器  1.2　微控制器的種類    1.2.1　8位、16位、32位微控制器    1.2.2　全內(nèi)嵌式和帶外部存儲器的微控制器　  1.2.3　CISC和RISC結(jié)構(gòu)微控制器　  1.2.4　哈佛和普林斯頓存儲結(jié)構(gòu)微控制器  1.3　主流微控制器概覽    1.3.1　8051、擴展8051XA和8051MX系列    1.3.2　MC68HCll／68HCl2系列  1.4　微控制器的選擇    1.4.1　所需特性列表及需要考慮的因素    1.4.2　處理器和處理器系列的選擇    1.4.3　基于片上資源的選擇    1.4.4　軟件構(gòu)建塊的選擇    1.4.5　基于開發(fā)工具的選擇  1.5　應用實例    1.5.1　自動加工控制    1.5.2　儀器應用  本章小結(jié)  關(guān)鍵術(shù)語  問題回顧  實踐練習  多項選擇題第2章　微控制器的體系結(jié)構(gòu)和資源概述  本章目標  2.1　微控制器體系結(jié)構(gòu)  　2.1.1　8048和8049微控制器體系結(jié)構(gòu)的功能概述　  2.1.2　8048系列微計算機的管腳和信號  2.2　系列成員  2.3　微控制器資源  　2.3.1　總線寬度　  2.3.2　程序和數(shù)據(jù)存儲器　  2.3.3　并口　  2.3.4　EEPROM和Hash  　2.3.5　脈寬調(diào)制輸出　  2.3.6　使用PWM或者定時器的片上D／A轉(zhuǎn)換　  2.3.7　片上A／D轉(zhuǎn)換　  2.3.8　復位電路　  2.3.9　看門狗定時器設備　  2.3.10　靈活位處理能力　  2.3.11　節(jié)電模式　  2.3.12　定時器　  2.3.13　實時時鐘　  2.3.14　異步和同步串行通信接口  2.4　高級和下一代微控制器中的資源  本章小結(jié)  關(guān)鍵術(shù)語  問題回顧  實踐練習  多項選擇題第3章　8051／8031系列的體系結(jié)構(gòu)  本章目標  3.1　8051微控制器    3.1.1　硬件……第4章　8501系列微控制器指令集第5章　實時控制：中斷第6章　實時控制：定時器第7章　系統(tǒng)設計：外設與接口第8章　系統(tǒng)設計：數(shù)字和模擬接口方法第9章　編程框架：匯編語言和C語言編程　第10章　編程框架：軟件構(gòu)建模塊　第11章　系統(tǒng)設計的中實時操作系統(tǒng)　第12章　微控制器應用程序開發(fā)工具第13章　16位微控制器8096　80196系列第14章　Motorola MC68HC11系列第15章　ARM 32位MCU：架構(gòu)、編程和開發(fā)工具附錄A附錄B附錄C附錄D附錄E附錄F附錄G多項選擇題答案參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：1．1．5微控制器微控制器是集成在單芯片或者VLSI核中的微計算機，其他一些面向應用的設備也包括其中。它是一個實時控制系統(tǒng)或者通信系統(tǒng)中被集成的部分。它具備專門的計算能力和增強的IO操作能力。為方便起見后面微控制器將簡稱為MCIJ。MCU（見圖1-4）包含一個能夠在節(jié)電模式和空閑模式下運行的微計算機電路。它還包括下列設備?！つ軌蝽憫狢PLJ的位操作指令的端口設備，這些指令使能對接口延遲和切換的控制；·同步和異步串行IO設備；·用于系統(tǒng)時鐘、實時鐘、軟件定時器、事件或者信號實時監(jiān)測（時間比較或者截取事件發(fā)生時的時間）的定時設備，及看門狗定時器設備；·脈寬調(diào)制（PWM）設備；·模數(shù)轉(zhuǎn)換（ADC）設備；·調(diào)制解調(diào)設備；·數(shù)字信號處理（DSP）端口，相應地CPU存在．DSP指令處理電路；·帶非線性控制器CP[J處理指令的端口；·帶網(wǎng)絡接口及網(wǎng)絡處理相關(guān)CPLJ處理指令的端口；·帶移動和無線接口以及對應CPLJ處理指令的端口；·USB／PCI／12C／CAN／JTAG／GPIB接口設備。1．1．6嵌入式處理器嵌入式處理器是一個面向快速、精確、復雜計算及復雜實時應用的專用微處理器。它提供快速上下文切換能力及解決共享數(shù)據(jù)相關(guān)問題的方法，并且讓嵌入式軟件使用RISC核來處理快速、高精度、密集的計算。與微控制器一樣，嵌入式處理器也可以內(nèi)嵌片上資源。

編輯推薦

《微控制器:架構(gòu)、編程、接口和系統(tǒng)設計》由機械工業(yè)出版社出版?！段⒖刂破?架構(gòu)、編程、接口和系統(tǒng)設計》特點：·詳細描述了8051微控制器的體系結(jié)構(gòu)．指令和內(nèi)部資源?！ど钊霚\出地介紹了RTOS、IPC、IDE、軟件構(gòu)件塊、中斷處理機制和實時控制中定時器以及同步的使用?！ずw8251、8255、8237、8279、8259以及AOC和DAC等外設?！そ榻B與鍵盤、LCD顯示器、打印機、Flash存儲器、步進電機和直流馬達、伺服電動機、光編碼器、加工控制、機器人、電源控制和DSP系統(tǒng)等外部設備的接口的電路設計。·介紹8051、68HC11、80x96和ARM系列微控制器的實際應用?！段⒖刂破?架構(gòu)、編程、接口和系統(tǒng)設計》從8051微控制器著眼．講解使用8051、68HCll、80x96和ARM系列微控制器進行系統(tǒng)開發(fā)的方法，并通過實例對RTOS、軟件構(gòu)件塊、中斷處理機制、定時器、IDE和接口電路的使用進行詳解除微控制器的通用體系結(jié)構(gòu)以外，《微控制器:架構(gòu)、編程、接口和系統(tǒng)設計》還覆蓋了程序設計、接口設計和系統(tǒng)設計等主題。

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