基于單片機(jī)的嵌入式工程開發(fā)詳解

前言

作為一名硬件工程開發(fā)人員，回顧以往的學(xué)習(xí)、工作經(jīng)歷，有太多感慨。當(dāng)初剛剛走出校門的時(shí)候是躊躇滿志，對(duì)將要從事的硬件開發(fā)，自認(rèn)為在學(xué)校已經(jīng)學(xué)到了很多知識(shí)，比如：?jiǎn)纹瑱C(jī)原理、數(shù)電、模電、C語言編程、電路板制作等，覺得自己可以大顯身手了，可一到實(shí)際的工程中，情況就不一樣了。有一種“紙上得來終覺淺”的感覺，覺得以往學(xué)習(xí)的知識(shí)在實(shí)際中不知該如何著手。因此，積累一定的工程經(jīng)驗(yàn)也就相當(dāng)重要了，而這是我們?cè)趯W(xué)校的教材中所不能學(xué)到的?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)硬件工程開發(fā)的人員同樣也面臨相同的問題，為此我們就想把自己的一段工程開發(fā)經(jīng)驗(yàn)寫下來，以噬讀者：“絕知此事要躬行?！爆F(xiàn)在市面上有很多關(guān)于單片機(jī)的書籍，這些書大多先從單片機(jī)基本原理講起，然后講其開發(fā)環(huán)境，再講外圍電路硬件模塊，最后講軟件實(shí)現(xiàn)，并且使用的多是匯編語言。若要學(xué)習(xí)單片機(jī)的原理，這些書籍相當(dāng)不錯(cuò)，但要想通過學(xué)完這樣的一本書就能開發(fā)產(chǎn)品，是很困難的。因此在本書中，編者沒有按照教科書式的寫法，而是以工程開發(fā)流程為線索，不是一開始就把單片機(jī)的基本原理和編程語言呈現(xiàn)給讀者，而是在工程開發(fā)中遇到相關(guān)的問題時(shí)進(jìn)行引用并且進(jìn)行詳細(xì)的補(bǔ)充講解，這也符合工程開發(fā)中遇到一個(gè)問題解決一個(gè)問題的思想?，F(xiàn)在很多工程技術(shù)人員在工程開發(fā)中遇到問題，就會(huì)系統(tǒng)地把整個(gè)理論都從頭學(xué)習(xí)一遍，這種方法對(duì)于知識(shí)的積累和總結(jié)來說，無可厚非，但工程開發(fā)是有時(shí)間限制的，不允許人們花很長(zhǎng)的時(shí)間來系統(tǒng)學(xué)習(xí)。另外，本書中會(huì)把一些芯片資料詳細(xì)地提供給大家，這也是為了讓讀者養(yǎng)成閱讀廠家提供的芯片資料的習(xí)慣。另外，本書還有一大特點(diǎn)，所有的軟件代碼都用C語言編寫，方便讀者閱讀和應(yīng)用?，F(xiàn)在嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)很熱門，大量的書籍和宣傳讓初學(xué)者形成了一個(gè)誤區(qū)，認(rèn)為嵌入式開發(fā)就必須是在ARM級(jí)別或更高主頻的芯片上才能實(shí)現(xiàn)，在單片機(jī)上是不可能實(shí)現(xiàn)嵌入式軟件開發(fā)的。其實(shí)嵌入式技術(shù)只是一種開發(fā)應(yīng)用程序的方法，適合任何硬件的開發(fā)，同樣也適合單片機(jī)。市面上已經(jīng)有許多介紹單片機(jī)實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)的書籍，但很少有關(guān)于實(shí)際工程應(yīng)用的。本書基于一款嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，詳細(xì)地講解嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)Small RTOS5 l在工程上的應(yīng)用。本書本著理論與實(shí)踐相結(jié)合的原則，以通俗易懂的語言描述，應(yīng)該適合以下幾類讀者：·初步了解單片機(jī)原理，但缺乏實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)的初學(xué)者；·從事單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)的工程技術(shù)人員：·從事開發(fā)操作系統(tǒng)應(yīng)用的技術(shù)人員；·用C語言編寫應(yīng)用程序的開發(fā)者。本書內(nèi)容涵蓋廣泛，總體分為三個(gè)部分。如果讀者是初涉單片機(jī)的新手，那么應(yīng)該首先閱讀第一部分的基礎(chǔ)篇即第1章；如果讀者已經(jīng)熟悉單片機(jī)的基本原理和編譯環(huán)境，可以跳過第l章，從第二部分的工程硬件篇開始閱讀，這部分從第2章至第12章；第三部分為工程軟件篇，包括第13章、第14章。在學(xué)習(xí)完第二部分的各章節(jié)后再學(xué)習(xí)第三部分內(nèi)容。第二部分以后的各章是循序漸進(jìn)的，所以要依次閱讀。

內(nèi)容概要

本書通過51系列單片機(jī)芯片W78E516B開發(fā)信息采集終端的工程實(shí)例，以詳細(xì)的硬件電路開發(fā)流程和嵌入式軟件系統(tǒng)的構(gòu)建，讓讀者清楚地了解工程開發(fā)的整個(gè)過程。本書以工程實(shí)例的開發(fā)流程為線索，涵蓋了51系列單片機(jī)諸如存儲(chǔ)器擴(kuò)展、綜合電源控制、時(shí)鐘電路、定時(shí)器、I/O控制、A/D轉(zhuǎn)換、液晶顯示、串口通信、單片機(jī)中斷等主要應(yīng)用技術(shù)。同時(shí)詳細(xì)地介紹了實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)Small RTOS51的工程應(yīng)用。本書包含了大量實(shí)用程序代碼，并且都是基于C語言編寫，通過閱讀這些程序代碼，讀者可以深入理解Keil51 C語言編程思想和技巧。     本書對(duì)于已初步了解單片機(jī)原理，但缺乏實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)的初學(xué)者來說是一本不可多得的參考資料，也適合從事單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)的廣大工程技術(shù)人員和大專院校相關(guān)專業(yè)教材參考之用。

書籍目錄

第1部分：基礎(chǔ)篇　第1章　單片機(jī)與編譯環(huán)境    1.1 MCS-51簡(jiǎn)介    1.2  “Winbond 78E5168”芯片功能詳解　    1.2.1　芯片概述　    1.2.2　引腳描述　    1.2.3　功能框圖　    1.2.4　功能描述　    1.2.5　時(shí)序波形圖　    1.2.6　電氣特性    1.3　編譯環(huán)境  　  1.3.1  “Keil l.tVision2”主界面介紹　    1.3.2　創(chuàng)建項(xiàng)目　    1.3.3　編譯與連接  　  1.3.4　程序調(diào)試    1.4　本章小結(jié)第2部分：工程硬件篇　第2章　工程項(xiàng)目介紹    2.1　信息采集終端的工程背景    2.2　系統(tǒng)硬件方案設(shè)計(jì)  　  2.2.1　硬件設(shè)計(jì)框圖　    2.2.2　系統(tǒng)原理圖    2.3　本章小結(jié)　第3章　單片機(jī)最小系統(tǒng)  　3.1　最小系統(tǒng)功能介紹　  3.2　電路設(shè)計(jì)  　  3.2.1　單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖　    3.2.2　電源模塊　    3.2.3　時(shí)鐘電路　    3.2.4　復(fù)位電路　  3.3　軟件設(shè)計(jì)——“hell0，world”工程項(xiàng)目構(gòu)建　  3.4　本章小結(jié)　第4章　看門狗電路    4.1　看門狗原理介紹　    4.1.1　軟件看門狗采用純軟件程序來實(shí)現(xiàn)看門狗功能　    4.1.2　硬件看門狗  　4.2　電路設(shè)計(jì)　    4.2.1　系統(tǒng)電路圖　    4.2.2  “MAX813L”芯片介紹　    4.2.3　看門狗電路　  4.3　軟件設(shè)計(jì)——清狗功能實(shí)現(xiàn)　  4.4　本章小結(jié)　第5章　系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)    5.1　工程實(shí)例背景及功能分析    5.2　電路設(shè)計(jì)　    5.2.1　系統(tǒng)電源電路　    5.2.2　雙電源選擇輸入電路　    5.2.3  “MAXl659”芯片介紹　    5.2.4　喚醒電源Vcl電路　    5.2.5　主電源Vcc電路　    5.2.6　液晶背光控制電源“LED+”　    5.2.7  “MODEM”控制電源　    5.2.8　傳感器供電控制電路    5.3　軟件設(shè)計(jì)——電源控制功能的實(shí)現(xiàn)    5.4　本章小結(jié)　第6章　外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展  　6.1　工程實(shí)例背景及功能分析　    6.1.1　系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)　    6.1.2　存儲(chǔ)器擴(kuò)展方式　    6.1.3　工程實(shí)例應(yīng)用    6.2　電路設(shè)計(jì)  　  6.2.1　系統(tǒng)電路圖　    6.2.2  “DSl230Y”芯片介紹　    6.2.3  “MC74HC573”芯片介紹　    6.2.4　片外RAM擴(kuò)展電路及功能說明    6.3　軟件設(shè)計(jì)  　  6.3.1　Keil C51編譯器環(huán)境下存儲(chǔ)空間的訪問　    6.3.2　程序舉例    6.4　本章小結(jié)　第7章　基本“I/O”功能及擴(kuò)展　第8章　實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路　第9章　鍵盤輸入和電源指示電路　第10章　LCD顯示的實(shí)現(xiàn)　第11章　采樣接口與A/D轉(zhuǎn)換電路　第12章　RS-232C通信電路第3部分：工程軟件篇　第13章　嵌入式實(shí)例操作系統(tǒng)Small RTOS51　第14章　軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第1章　單片機(jī)與編譯環(huán)境什么是單片機(jī)，單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是什么?許多單片機(jī)教材都做了很好的定義和說明，在這里就不再贅述。與同類書相比，本書是直接面向工程設(shè)計(jì)的。因此，在本章中，通過釋義和講解一款單片機(jī)芯片的資料，讓大家初步了解單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理。當(dāng)然，這些只是一些初步的知識(shí)，隨著后面開發(fā)的深入，讀者逐漸會(huì)更清楚、更深刻地理解單片機(jī)。1.1　MCS．51簡(jiǎn)介單片機(jī)也被稱為微控制器（Microcontroler），是因?yàn)樗钤绫挥迷诠I(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有的CPU專用處理器發(fā)展而來。MCS一51是指由“Intel”公司生產(chǎn)的系列單片機(jī)的總稱，它的基本型產(chǎn)品是“8031”，“8051”和“8751”。其中“8051”是最早、最典型的產(chǎn)品，其他單片機(jī)都是在“8051”的基礎(chǔ)上改制而來的，所以人們習(xí)慣于用“8051”來稱呼MCS-51系列單片機(jī)?！癐ntel”公司將MCS-51的核心技術(shù)授權(quán)給了很多公司，所以很多公司在做以“8051”為核心的系列單片機(jī)，如“Winbond 78E5168”就是由臺(tái)灣華邦電子公司開發(fā)生產(chǎn)的，本書所介紹的工程項(xiàng)目就是用“Winbond 78E5168”單片機(jī)來完成的。

編輯推薦

《基于單片機(jī)的嵌入式工程開發(fā)詳解》對(duì)于已初步了解單片機(jī)原理，但缺乏實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)的初學(xué)者來說是一本不可多得的參考資料，也適合從事單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)的廣大工程技術(shù)人員和大專院校相關(guān)專業(yè)教材參考之用。

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