基于單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)

前言

計(jì)算機(jī)發(fā)展的歷史就是計(jì)算機(jī)應(yīng)用的歷史，計(jì)算機(jī)之所以能在所有學(xué)科中以最快速度發(fā)展，首先是由于應(yīng)用需求的拉動(dòng)，再加上電子信息科學(xué)與技術(shù)的推動(dòng)。計(jì)算機(jī)分兩大分支發(fā)展，一是以通用計(jì)算為特征的具有典型計(jì)算機(jī)形態(tài)的通用計(jì)算機(jī)，追求高速海量數(shù)值計(jì)算能力，被廣泛應(yīng)用于科學(xué)與工程數(shù)值計(jì)算、文字處理、知識(shí)處理、圖像處理、多媒體處理、人工智能、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、模擬仿真等領(lǐng)域：二是以嵌入式控制為特征的隱蔽計(jì)算機(jī)形態(tài)的嵌入式系統(tǒng)，這方面的應(yīng)用則是不斷滲透到各個(gè)領(lǐng)域，遍及科學(xué)實(shí)驗(yàn)、工程應(yīng)用、生產(chǎn)實(shí)踐、日常生活，幾乎是無處不在。嵌入式系統(tǒng)是具有針對(duì)性的個(gè)性應(yīng)用，追求系統(tǒng)實(shí)用、適用、簡(jiǎn)單、方便、容錯(cuò)和高性價(jià)比，而且在實(shí)時(shí)性、體積、形狀、成本、功耗、可靠性、速度、工作溫度范圍、電磁兼容性、抗干擾能力等方面都有不同程度的特定要求?；趩纹瑱C(jī)的嵌入式系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)是一門綜合性很強(qiáng)的學(xué)科，是從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，以單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)為主介紹微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想、方法、步驟、開發(fā)工具和一系列相關(guān)的開發(fā)實(shí)用技術(shù)。力求理論與實(shí)際緊密結(jié)合，解決尚未討論或無法涉及的一些綜合因素和系統(tǒng)整體問題。通過本書的學(xué)習(xí)，讀者應(yīng)能自行編寫一般基于單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)監(jiān)控管理程序以及完成構(gòu)成系統(tǒng)的各種常用的基本設(shè)計(jì)。書中給出了較為詳細(xì)的各種模塊的硬件電路和軟件程序供讀者模仿和套用。單片機(jī)應(yīng)用和嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的教材和書籍已經(jīng)數(shù)以百計(jì)，但總的來說，它們的共同特點(diǎn)都是僅介紹嵌入式系統(tǒng)主體的兩大部分，一是硬件電路設(shè)計(jì)，二是軟件程序設(shè)計(jì)，包括作者本人在此之前出版過的六本這類書籍。但在教學(xué)和工程項(xiàng)目開發(fā)實(shí)踐過程中，越來越體會(huì)到嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)并不僅是硬件電路的設(shè)計(jì)和軟件程序的設(shè)計(jì)。我國(guó)的很多工業(yè)和民用電子產(chǎn)品與歐美和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家的產(chǎn)品在使用舒適度和方便性上有較大的差距，從而影響產(chǎn)品的使用效率。嵌入式系統(tǒng)的硬件電路和軟件程序的設(shè)計(jì)，達(dá)到一定水準(zhǔn)后，國(guó)內(nèi)與國(guó)外的差別并不大，從某種程度上看，最大的差別就是我國(guó)設(shè)計(jì)人員普遍缺乏系統(tǒng)設(shè)計(jì)的概念和人性化設(shè)計(jì)的理念，不注重設(shè)備適應(yīng)操作者需求的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，而最終恰恰是這些細(xì)節(jié)決定了很多產(chǎn)品在市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。所以嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)師必須具備一些現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)中不可或缺的概念、理念、常識(shí)和掌握相關(guān)的基本設(shè)計(jì)要求，包括系統(tǒng)設(shè)計(jì)、人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、造型設(shè)計(jì)、熱設(shè)計(jì)、電磁兼容性設(shè)計(jì)、防護(hù)設(shè)計(jì)等設(shè)備工程設(shè)計(jì)，硬件和軟件的功能劃分和協(xié)同設(shè)計(jì)等。這是作者撰寫這本書的出發(fā)點(diǎn)和目標(biāo)，希望能把系統(tǒng)設(shè)計(jì)、人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)和工程設(shè)計(jì)的思想綜合貫穿全書，把作者二十七年的理論教學(xué)和工程設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及體會(huì)融入書中。這正是本書與其他同類書籍的不同之處和特點(diǎn)。本書不是一本單片機(jī)應(yīng)用的基礎(chǔ)教程，而是在學(xué)習(xí)了單片機(jī)原理及應(yīng)用后，用于嵌入式系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)提高性的實(shí)用教程和工程技術(shù)參考書。教學(xué)采用課堂理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的方法。實(shí)踐教學(xué)采用模塊化漸進(jìn)組合的方法，后面的實(shí)驗(yàn)是在前面實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，系統(tǒng)功能不斷得到加強(qiáng)，最后完成一個(gè)完整的系統(tǒng)，還備有一些選做實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)有一定難度，所花時(shí)間可能稍多，首先需要學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前充分預(yù)習(xí)和準(zhǔn)備(特別是編好程序)才能完成。在完成本課程基本實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，還可以通過課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)進(jìn)一步消化和掌握單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論和技術(shù)。

內(nèi)容概要

本書全面、系統(tǒng)、深人地介紹了基于單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)原理和技術(shù)，內(nèi)容實(shí)用、豐富、翔實(shí)，在論述上力求深入淺出，通俗易懂，利于自學(xué)。這是一本用于嵌入式系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)提高性的實(shí)用教程和工程技術(shù)參考書。    本書共5篇，分為15章，主要內(nèi)容包括：嵌入式系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)概論；嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用模式，嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想、實(shí)現(xiàn)途徑和方法；液晶模塊驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)和編程技術(shù)；串行總線和接口應(yīng)用技術(shù)；電源供給和低功耗系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)；存儲(chǔ)器應(yīng)用和斷電數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)；可靠性和抗干擾設(shè)計(jì)技術(shù)；系統(tǒng)容錯(cuò)設(shè)計(jì)技術(shù)；系統(tǒng)安全和加密技術(shù)：語音芯片應(yīng)用技術(shù)；無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)；基本功能模塊設(shè)計(jì)；常用程序設(shè)計(jì)算法；典型設(shè)計(jì)實(shí)例，課程實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)的指導(dǎo)材料。    本書可以用于大、中專院校計(jì)算機(jī)應(yīng)用、電子信息工程、電子信息科學(xué)與技術(shù)等相關(guān)專業(yè)師生的教材或教學(xué)參考書，也可供廣大從事單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的工程技術(shù)人員參考。

作者簡(jiǎn)介

竇振中，單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用知名學(xué)者、碩士生導(dǎo)師。曾于1991-1993年在美國(guó)德克薩斯州立大學(xué)做訪問學(xué)者從事計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，長(zhǎng)期從事嵌入式系統(tǒng)方面的研究和教學(xué)。曾完成國(guó)內(nèi)外嵌入式系統(tǒng)工程項(xiàng)目和產(chǎn)品設(shè)計(jì)10余項(xiàng)，創(chuàng)造逾億的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。在海內(nèi)外出版著作、研究生和本科生教材、技術(shù)工具書10本。在國(guó)際IEEE出版物和國(guó)內(nèi)《計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展》、《系統(tǒng)工程與電子技術(shù)》、《計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究》、《單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用》等刊物及會(huì)議發(fā)表論文60余篇。獲得省市科技進(jìn)步獎(jiǎng)6項(xiàng)和全國(guó)學(xué)術(shù)會(huì)議優(yōu)秀論文獎(jiǎng)等各種獎(jiǎng)項(xiàng)30余項(xiàng)。

書籍目錄

前言第1篇  系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)篇  第1章  嵌入式系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)概論    1.1  計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的應(yīng)用模式  　  1.1.1  通用計(jì)算應(yīng)用    　1.1.2  嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用　  1.2  微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成　    1.2.1  非控制類通用計(jì)算應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成及特點(diǎn)　    1.2.2  嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成及特點(diǎn)　  1.3  系統(tǒng)設(shè)計(jì)和人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)　    1.3.1  系統(tǒng)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、人工系統(tǒng)和人機(jī)系統(tǒng)　    1.3.2  人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)及其在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用　  1.4  硬件軟件的功能劃分和協(xié)同設(shè)計(jì)　    1.4.1  計(jì)算機(jī)硬件和軟件在性能上的特點(diǎn)及其功能劃分　    1.4.2  硬件軟件協(xié)同設(shè)計(jì)理論及其應(yīng)用　  1.5  嵌入式系統(tǒng)的設(shè)備工程設(shè)計(jì)　    1.5.1  機(jī)箱結(jié)構(gòu)和造型設(shè)計(jì)  　  1.5.2  熱設(shè)計(jì)　    1.5.3  電磁兼容性設(shè)計(jì)　第2章  嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計(jì)　  2.1  嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用模式　    2.1.1  嵌入式處理器　    2.1.2  嵌入式操作系統(tǒng)　    2.1.3  嵌入式系統(tǒng)單機(jī)應(yīng)用解決方案　    2.1.4  嵌入式系統(tǒng)多機(jī)應(yīng)用解決方案　  2.2  基于單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)　    2.2.1  嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)　    2.2.2  基于單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)模式　    2.2.3  基于單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程　    2.2.4  嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工具　  2.3  基于單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)　    2.3.1  嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本指導(dǎo)思想　    2.3.2  基于單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本要求　    2.3.3  嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法從單片機(jī)到單片系統(tǒng)的演化　    2.3.4  設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作和需要考慮的問題　    2.3.5  基于單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法第2篇  常用系統(tǒng)核心技術(shù)篇　第3章  液晶模塊驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)和編程技術(shù)  　3.1  液晶及其顯示器概述　  3.2  點(diǎn)陣字符型顯示模塊應(yīng)用技術(shù)　  3.3  點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊應(yīng)用技術(shù)　第4章  串行總線和接口應(yīng)用技術(shù)　  4.1  串行總線及串行接口芯片的應(yīng)用技術(shù)　    4.1.1  常見芯片間通信的串行接口總線　    4.1.2  常用串行接口芯片及其應(yīng)用　  4.2  常用設(shè)備串行接口應(yīng)用　    4.2.1  常用設(shè)備串行接口介紹　    4.2.2  單片機(jī)PC機(jī)串行通信　第5章  電源供給和低功耗系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)　  5.1  電源供給技術(shù)　    5.1.1  電源技術(shù)概述  　  5.1.2  嵌入式系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)　  5.2  低功耗系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)　    5.2.1  低功耗系統(tǒng)的概念及特點(diǎn)　    5.2.2  CMOS數(shù)字集成電路特點(diǎn)　    5.2.3  低功耗系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本思路　    5.2.4  低功耗系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的8×C51　    5.2.5  低功耗系統(tǒng)中存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)　    5.2.6  低功耗單片機(jī)系統(tǒng)的電源供給　第6章  存儲(chǔ)器應(yīng)用和斷電數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)　  6.1  存儲(chǔ)器應(yīng)用技術(shù)　    6.1.1  超過地址尋址范圍的大容量存儲(chǔ)器擴(kuò)展方法　    6.1.2  存儲(chǔ)器兼容設(shè)計(jì)技術(shù)　    6.1.3  Flash存儲(chǔ)器及其應(yīng)用　    6.1.4  非易失性鐵電隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器FRAM及其應(yīng)用　    6.1.5  多端口RAM及其應(yīng)用　  6.2  斷電數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)　第7章  可靠性和抗干擾設(shè)計(jì)技術(shù)　  7.1  嵌入式系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)　    7.1.1  嵌入式系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)概述　    7.1.2  可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)及應(yīng)用　  7.2  嵌入式系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)技術(shù)　    7.2.1  概述　    7.2.2  硬件的抗干擾設(shè)計(jì)　    7.2.3  軟件的抗干擾設(shè)計(jì)　第8章  系統(tǒng)容錯(cuò)設(shè)計(jì)技術(shù)　  8.1  硬件容錯(cuò)設(shè)計(jì)技術(shù)  　8.2  軟件容錯(cuò)設(shè)計(jì)技術(shù)　第9章  系統(tǒng)安全的加密技術(shù)　第10章  語音芯片應(yīng)用技術(shù)　第11章  無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)第3篇  基本功能模塊設(shè)計(jì)篇　第12章  單片機(jī)應(yīng)用基本功能模塊設(shè)計(jì)　第13章  常用程序設(shè)計(jì)算法第4篇  應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)例分析篇　第14章  應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)例分析第5篇  模塊漸進(jìn)組合實(shí)踐篇　第15章  課程實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)習(xí)題和思考題參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

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編輯推薦

《基于單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)》可以用于大、中專院校計(jì)算機(jī)應(yīng)用、電子信息工程、電子信息科學(xué)與技術(shù)等相關(guān)專業(yè)師生的教材或教學(xué)參考書，也可供廣大從事單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的工程技術(shù)人員參考。

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