微控制器 架构、编程、接口和系统设计

微控制器：架构、编程、接口和系统设计》全面介绍各种主流微处理器、控制与通信接口、嵌入式系统编程、嵌入式实时操作系统以及开发调试工具和系统设计等内容，系统完整地讨论了嵌入式系统开发的相关技术和知识，适合电学、电子学、计算机科学工程专业的本科生阅读。对嵌入式系统设计感兴趣的软件工程师和对单片机交互感兴趣的硬件工程师而言，《微控制器：架构、编程、接口和系统设计》也是难得的软硬件兼备的优秀参考书。《微控制器：架构、编程、接口和系统设计》从8051微控制器着眼，讲解使用8051、68HC11、80x96和ARM系列微控制器进行系统开发的方法，并通过实例对RTOS，软件构件块、中断处理机制、定时器、IDE和接口电路的使用进行详解。除微控制器的通用体系结构以外，《微控制器：架构、编程、接口和系统设计》还覆盖了程序设计、接口设计和系统设计等主题。

前言

第1章  微控制器的种类、选择和应用

本章目标

1.1  微控制器

1.1.1  中央处理单元

1.1.2  微处理器

1.1.3  微计算机

1.1.4  计算机系统

1.1.5  微控制器

1.1.6  嵌入式处理器

1.2  微控制器的种类

1.2.1  8位、16位、32位微控制器

1.2.2  全内嵌式和带外部存储器的微控制器

1.2.3  CISC和RISC结构微控制器

1.2.4  哈佛和普林斯顿存储结构微控制器

1.3  主流微控制器概览

1.3.1  8051、扩展8051XA和8051MX系列

1.3.2  MC68HCll/68HCl2系列

1.4  微控制器的选择

1.4.1  所需特性列表及需要考虑的因素

1.4.2  处理器和处理器系列的选择

1.4.3  基于片上资源的选择

1.4.4  软件构建块的选择

1.4.5  基于开发工具的选择

1.5  应用实例

1.5.1  自动加工控制

1.5.2  仪器应用

本章小结

关键术语

问题回顾

实践练习

多项选择题

第2章  微控制器的体系结构和资源概述

本章目标

2.1  微控制器体系结构

2.1.1  8048和8049微控制器体系结构的功能概述

2.1.2  8048系列微计算机的管脚和信号

2.2  系列成员

2.3  微控制器资源

2.3.1  总线宽度

2.3.2  程序和数据存储器

2.3.3  并口

2.3.4  EEPROM和Flash

2.3.5  脉宽调制输出

2.3.6  使用PWM或者定时器的片上D/A转换

2.3.7  片上A/D转换

2.3.8  复位电路

2.3.9  看门狗定时器设备

2.3.10  灵活位处理能力

2.3.11  节电模式

2.3.12  定时器

2.3.13  实时时钟

2.3.14  异步和同步串行通信接口

2.4  高级和下一代微控制器中的资源

本章小结

关键术语

问题回顾

实践练习

多项选择题

第3章  8051/8031系列的体系结构

本章目标

3.1  8051微控制器

3.1.1  硬件

3.1.2  端口和电路的10管脚

3.2  内部和外部存储器

3.3  计数器和定时器

3.4  Intel8051的同步串行和异步串行通信接口

3.4.1  串行同步通信

3.4.2  串行异步模式通信

3.4.3  与RS232连接

3.5  中断

本章小结

关键术语

问题回顾

实践练习

多项选择题

第4章  8501系列微控制器指令集

本章目标

4.1  基本汇编语言编程

4.1.1  机器码

4.1.2  指令中的操作码和操作数

4.1.3  指令周期

4.1.4  指令执行时间

4.1.5  作为指令集合的程序和例程

4.1.6  寻址模式

4.1.7  指令集的指令分类

4.2  数据传送指令

4.2.1  MOV指令

4.2.2  MOVC类型指令

4.2.3  MOVx类型指令

4.2.4  应用SP来使用堆栈区域的PUSH和POP指令

4.2.5  xCH类型指令

4.3  数据和位处理指令

4.3.1  字节数据处理(清除、求补、循环移位和交换)指令

4.3.2  布尔变量(位)处理和布尔处理指令

4.4  算术指令

4.5  对寄存器、内部RAM和SFR字节进行逻辑操作的指令

4.6  程序流控制指令

4.6.1  周期延迟(NOP)指令

4.6.2  长跳转、绝对跳转和短跳转

4.6.3  条件相对短跳转

4.6.4  递减然后根据是否为O进行条件跳转

4.6.5  比较后跳转

4.6.6  例程调用——无条件返回和从例程中返回

4.7  中断控制流程(RETI指令)

本章小结

关键术语

问题回顾

实践练习

多项选择题

第5章  实时控制：中断

本章目标

5.1  MCU的中断处理结构

5.1.1  例程、中断和中断服务例程

5.1.2  8051中的中断服务

5.1.3  中断源的标识

5.1.4  中断服务例程的地址

5.2  中断等待时间和中断最终期限

5.3  多重中断源

5.4  不可屏蔽中断源

5.5  中断源的使能(解除屏蔽)或者禁用

5.6  轮询来确定中断源及其优先级分配

5.6.1  轮询更高优先级中断源的优点

5.6.2  在ISR结束时轮询更高优先级待响应中断源的优点

5.7  Intel805l中的中断结构

本章小结

关键术语

问题回顾

实践练习

多项选择题

第6章  实时控制：定时器

本章目标

6.1.MCU中的可编程定时器

6.1.1  编程特性

6.1.2  溢出事件

6.2  自由运行计数器和实时控制

6.2.1  使用输出比较寄存器以及作为自由运行计数器运行的定时器

6.2.2  使用输入采集寄存器

6.2.3  实时钟中断

6.2.4  软件定时器

6.3  中断间隔和密度、约束

6.3.1  中断服务延迟

6.3.2  中断服务间隔

6.3.3  中断密度

6.3.4  中断约束

本章小结

关键术语

问题回顾

实践练习

多项选择题

第7章  系统设计：外设与接口

本章目标

7.1  8251串行10USART通信接口

7.1.1  825l的编程

7.1.2  处理器和DCE的连接

7.2  8255并行端口接口

7.2.1  8255编程

7.2.2  连接8255到处理器

7.3  8257可编程DMA控制器

7.3.1  10事务的方法

7.3.2  8257编程

7.3.3  连接到8086、8085、8096和86HCll12

7.4  可编程中断控制器8259

7.5  ADC电路接口

7.6  DAC电路接口

7.7  内部集成电路接口(I2C总线标准)

本章小结

关键术语

问题回顾

实践练习

多项选择题

第8章  系统设计：数字和模拟接口方法

本章目标

8.1  开关、小键盘和键盘接口

8.1.1  单键按键(开关)及其接口

8.1.2  按键阵列和它的接口

8.1.3  小键盘或者键盘(按键矩阵)和它的接口

8.2  LED和LED阵列

8.2.1  LED和LED信号器

8.2.2  LED或信号器的阵列

8.2.3  7段十六进制数字的LED阵列

8.3  键盘/显示器控制器(8279)

8.4  文字数字式设备——显示系统和它的接口

8.4.1  16段数码显示器

8.4.2  点阵显示器

8.4.3  LCD显示器

8.4.4  LCD显示器控制器

8.4.5  LcD显示控制器的接口连接

8.4.6  Hitachi44780、OptrexDMC16xx、DMCl6  xxx、DMC20xxx和DMC24XXX系列兼容LCD控制器的编程

8.5  打印机接口

8.5.1  并行接口来连接打印机中的打印控制器

8.5.2  串行RS232C：接口来连接打印机中的打印控制器

8.6  使用IEEE488(GPIB)总线来实现可编程指令接口

8.7  与Flash存储器连接的接口

8.8  其他一些接口

8.8.1  将MCU端口10管脚与连接的物理系统光隔离

8.8.2  与线圈的接口

8.8.3  与扩音器的接口

8.8.4  在音乐播放盒中与小键盘和扬声器的接口

8.8.5  在机器人、打印机或工业驱动器中与步进电机的接口

8.9  与大功率设备连接的接口

8.9.1  与输入和输出模块连接的接口

8.9.2  与大功率电机和加热器连接的接口

8.9.3  使用高级微控制器来与功率器件连接的接口

8.10  模拟输入接口

8.11  模拟输出接口

8.11.1  DC电机控制

8.11.2  伺服电机控制

8.12  光学电机转轴编码器

8.12.1  增量式转动编码器

8.12.2  旋转绝对角度编码器

8.13  工业控制

8.13.1  控制应用

8.13.2  基于MCU的刻度尺

8.14  工业过程控制系统

8.15  基于MCU测量仪表的原型

8.16  机器人和嵌入式控制

8.17  数字信号处理和数字滤波器

8.17.1  数字信号处理

8.17.2  数字滤波器

本章小结

关键术语

问题回顾

实践练习

多项选择题

第9章  编程框架：汇编语言和C语言编程

本章目标

9.1  编程基础

9.1.1  寄存器

9.1.2  Intel80518位PSW(程序状态字)

9.1.3  Intel80x9616位PSW(程序状态字)

9.1.4  Motorola8位68HC11CCR(状态条件码)

9.1.5  累加器

9.1.6  指向内存的寄存器(变址寄存器和基址寄存器)

9.1.7  通用数据/地址寄存器和临时内存或寄存器文件

9.1.8  位可访问寄存器

9.1.9  cPU寄存器结构的考虑

9.1.1  0指令和寻址模式

9.2  CPU寄存器和内部RAM的结构

9.3  汇编语言编程

9.4  汇编程序

9.5  在中断期间保持CPU状态

9.6  传递参数

9.6.1  传递参数

9.6.2  将参数传递到堆栈中

9.7  控制结构

9.7.1  N路分支(决策块)

9.7.2  循环

9.8  运行时计算分支转移目的地

9.9  C语言编程和使用GNU工具

9.9.1  用C语言编程

9.9.2  内嵌代码

9.9.3  参数传递

9.9.4  程序编译过程和开发工具

9.9.5  GNU工具

本章小结

关键术语

问题回顾

实践练习

多项选择题

第10章  编程框架：软件构建模块

本章目标

10.1  堆栈

10.2  队列

10.3  表

lO.3.1  表数据和软件构建模块

10.3.2  查询表

10.3.3  Hash表

10.4  字符串

10.4.1  字符串作为可变长度的字符数组

10.4.2  将字符串作为程序存储中的常量使用

10.5  状态机

10.6  按键处理

10.6.1  实际使用中的按键处理

第11章  系统设计中的实时操作系统

第12章  微控制器应用程序开发工具

第13章  16位微控制器809680196系列

第14章  MotorolaMC68HCll系列

第15章  ARM32位McU：架构、编程和开发工具

附录A

附录B

附录C

附录D

附录E

附录F

附录G

多项选择题答案

参考文献