基本信息
书名：电路实验技术
定价：14.00元
作者：薛同泽,李翠英
出版社：人民邮电出版社
出版日期：2003-08-01
ISBN：9787115114655
字数：225000
页码：143
版次：1
装帧：平装
开本：
商品重量：0.4kg
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内容提要
本书共分两部分。部分为实验内容，主要包括直流电路、交流电路、系统时域分析、系统频域分析及可编程控制器等方面的综合性实验。第二部分为仪器仪表及使用，主要包括常用电工电子仪器仪表的原理及使用方法。
本书可作为《电路》、《电工技术》的配套实验教材，也可作为《电路实验》独立设课教材。
目录
作者介绍
文摘
序言
《精通嵌入式系统开发：从原理到实践》 内容简介 在当今数字化浪潮席卷全球的背景下，嵌入式系统以其强大的生命力和广泛的应用前景，正在深刻地改变着我们的生活和工作方式。从智能家居设备到尖端医疗器械，从汽车电子到工业自动化，无处不在的嵌入式系统构成了现代科技的基石。本书旨在为读者提供一个全面、深入的学习平台，系统性地讲解嵌入式系统开发的方方面面，帮助读者掌握从基础理论到高级应用的完整技能链条，从而能够独立设计、开发和调试高性能的嵌入式系统。 本书结构与内容详述 本书共分为四个主要部分，循序渐进地引导读者进入嵌入式系统开发的奇妙世界。 第一部分：嵌入式系统基础理论与硬件架构 本部分将为读者打下坚实的理论基础，确保读者对嵌入式系统的本质有清晰的认识。 第一章：嵌入式系统概述 1.1 什么是嵌入式系统？ 深入剖析嵌入式系统的定义、特点（专用性、实时性、集成性、紧凑性、可靠性、低功耗等）以及其在现代社会中的重要性。 探讨嵌入式系统与通用计算机系统的区别与联系，以及嵌入式系统在不同应用领域的广泛分布（消费电子、工业控制、通信、医疗、汽车、航空航天等）。 1.2 嵌入式系统的发展历程与趋势 回顾嵌入式系统从早期概念到如今高度复杂化的发展演变。 分析当前嵌入式系统发展的主要趋势，如物联网（IoT）的兴起、人工智能（AI）与嵌入式系统的融合、异构计算、低功耗设计、安全性增强等。 1.3 嵌入式系统的基本组成 详细介绍嵌入式系统的核心组成部分：微处理器/微控制器（MCU/MPU）、存储器（RAM, ROM, Flash）、输入/输出（I/O）接口、时钟电路、电源管理单元、以及其他外围设备（传感器、执行器、通信模块等）。 解释各组成部分的功能和相互协作关系，为后续的硬件选型和设计打下基础。 第二章：微控制器（MCU）与微处理器（MPU）架构 2.1 微控制器（MCU）的核心概念 深入讲解MCU的定义、工作原理以及与CPU的区别。 分析MCU内部集成的关键模块，如CPU核心、存储器、定时器/计数器、中断控制器、ADC/DAC、PWM发生器、通信接口（UART, SPI, I2C, CAN等）。 介绍主流MCU架构，如ARM Cortex-M系列、AVR、PIC等，及其各自的优势与适用场景。 2.2 微处理器（MPU）的架构与特点 讲解MPU的架构，通常拥有更强的处理能力和更复杂的指令集，适用于需要运行复杂操作系统和高性能计算的应用。 介绍MPU与MCU在性能、功耗、成本、外围支持等方面的差异。 探讨常见MPU架构，如ARM Cortex-A系列、x86等，以及它们在嵌入式领域的应用。 2.3 典型嵌入式处理器选型指南 提供一套实用的处理器选型框架，帮助读者根据项目需求（性能、功耗、成本、接口、实时性、生态系统等）选择合适的MCU或MPU。 分析不同类型处理器的优缺点，并结合实际案例进行说明。 第三章：嵌入式系统的硬件接口与总线 3.1 通用输入/输出（GPIO）接口 详细讲解GPIO的工作原理，包括输入模式、输出模式、上拉/下拉电阻、开漏/推挽输出等。 介绍GPIO的配置和控制方法，以及在不同应用中的常见用法。 3.2 串行通信接口 UART/USART: 讲解异步串行通信原理、波特率、数据位、停止位、校验位等概念，以及UART在设备间通信中的应用。 SPI (Serial Peripheral Interface): 介绍SPI的总线架构（MOSI, MISO, SCLK, CS）、主从模式、工作时序，以及SPI在连接传感器、存储器等外设中的优势。 I2C (Inter-Integrated Circuit): 讲解I2C的双线架构（SDA, SCL）、主/从设备地址、 ACK/NACK机制，以及I2C在连接多个低速设备时的便利性。 3.3 并行通信接口 介绍并行接口的原理和特点，虽然在现代嵌入式系统中应用逐渐减少，但了解其基本概念有助于理解历史和特定场景的应用。 3.4 其他重要接口 ADC (Analog-to-Digital Converter): 讲解ADC的基本原理、采样率、分辨率、量化误差，以及如何从传感器读取模拟信号。 DAC (Digital-to-Analog Converter): 介绍DAC的工作原理，如何将数字信号转换为模拟信号，应用于音频输出、控制信号生成等。 PWM (Pulse Width Modulation): 讲解PWM的原理、占空比、频率，以及在电机控制、LED亮度调节等方面的广泛应用。 3.5 总线与互联技术 介绍CAN (Controller Area Network) 总线在汽车电子和工业自动化中的应用，及其可靠的通信机制。 探讨USB (Universal Serial Bus) 在嵌入式设备与PC之间的数据传输和调试中的作用。 简要介绍以太网、Wi-Fi等网络通信接口在联网嵌入式系统中的配置和应用。 第二部分：嵌入式软件开发环境与工具链 本部分将引导读者搭建和使用高效的嵌入式软件开发环境，掌握软件编写、调试和优化的关键技能。 第四章：嵌入式开发工具链 4.1 集成开发环境（IDE） 介绍主流嵌入式IDE，如Keil MDK, IAR Embedded Workbench, STM32CubeIDE, VS Code (配合插件) 等。 演示IDE的基本操作：工程创建、文件管理、代码编辑、编译、链接等。 4.2 编译器（Compiler）与链接器（Linker） 深入理解编译器的作用：将高级语言代码转换为汇编代码。 讲解链接器的作用：将多个编译后的目标文件和库文件链接成可执行文件。 介绍编译选项和链接脚本的作用，以及它们如何影响最终生成的可执行文件的内存布局。 4.3 调试器（Debugger）与仿真器（Emulator） 详解调试器的功能：断点设置、单步执行、变量查看、内存监视、寄存器查看等。 介绍仿真器（如JTAG, SWD）的工作原理，以及它们如何实现对目标硬件的在线调试。 分享高效调试技巧，帮助读者快速定位和解决软件bug。 4.4 版本控制系统（VCS） 强调版本控制的重要性，介绍Git等主流VCS的使用方法：代码提交、分支管理、合并、回滚等，以提升团队协作效率和代码管理安全性。 第五章：嵌入式 C/C++ 编程基础 5.1 C 语言在嵌入式系统中的应用 回顾C语言的核心特性，重点强调指针、位操作、内存管理、结构体等在嵌入式开发中的重要性。 讲解如何利用C语言进行硬件寄存器操作，实现对GPIO、定时器等外设的控制。 5.2 C++ 语言在嵌入式系统中的应用 介绍C++语言的面向对象特性（类、对象、继承、多态）如何应用于嵌入式软件设计，提升代码的模块化和可维护性。 讨论C++在嵌入式开发中的优势与挑战，如内存开销、实时性等。 讲解STL（Standard Template Library）在嵌入式开发中的应用，以及如何选择性地使用C++特性。 5.3 嵌入式程序设计模式 介绍常见的嵌入式程序设计模式，如状态机（State Machine）、事件驱动（Event-Driven）、轮询（Polling）与中断（Interrupt）相结合等。 通过实例演示不同设计模式的应用，帮助读者构建健壮、高效的嵌入式程序。 第六章：嵌入式操作系统（RTOS）入门 6.1 什么是实时操作系统（RTOS）？ 定义RTOS及其与通用操作系统的区别，重点强调其实时性、确定性、任务调度、资源管理等特性。 介绍RTOS在处理多任务、并发执行、优先级管理等方面的作用。 6.2 RTOS 的核心概念 任务（Task）/线程（Thread）: 讲解任务的创建、删除、状态切换（就绪、运行、阻塞、挂起）。 任务调度: 介绍常见的调度算法，如优先级调度（抢占式、非抢占式）、时间片轮转调度等。 进程间通信（IPC）: 讲解信号量（Semaphore）、互斥锁（Mutex）、消息队列（Message Queue）、事件标志（Event Flags）等IPC机制，用于任务间的数据交换和同步。 中断服务例程（ISR）与任务切换: 阐述ISR在响应硬件中断时的作用，以及ISR如何触发任务切换。 6.3 常用 RTOS 简介与选型 介绍FreeRTOS, RT-Thread, uCOS等主流开源RTOS的特点、架构和应用场景。 提供RTOS选型指南，帮助读者根据项目需求选择合适的RTOS。 6.4 基于 RTOS 的应用开发实践 通过实际案例，演示如何在RTOS环境下创建任务、实现任务间通信、处理中断等。 指导读者学习如何使用RTOS提供的API进行应用程序开发。 第三部分：嵌入式系统通信与网络 本部分将深入探讨嵌入式系统在现代互联世界中的通信能力，包括设备间通信、传感器网络以及物联网应用。 第七章：低功耗无线通信技术 7.1 蓝牙（Bluetooth）技术 介绍经典蓝牙（Classic Bluetooth）和低功耗蓝牙（BLE）的区别与应用。 讲解BLE的优势（低功耗、快速连接），及其在可穿戴设备、智能家居等领域的应用。 介绍BLE的核心概念： GATT、服务（Service）、特征（Characteristic）、设备角色（Central/Peripheral）。 7.2 Wi-Fi 技术在嵌入式系统中的应用 讲解Wi-Fi模组在嵌入式设备中的集成和配置。 介绍嵌入式设备连接Wi-Fi网络的方法，以及TCP/IP协议栈在嵌入式系统中的实现。 探讨Wi-Fi在智能家居、工业物联网等场景中的应用。 7.3 LoRa（Long Range）与 NB-IoT（Narrow Band IoT） 介绍LoRa作为一种长距离、低功耗的无线通信技术，在物联网领域的应用。 讲解NB-IoT作为一种蜂窝物联网技术，其特点和应用优势。 分析LoRa和NB-IoT在不同场景下的适用性。 第八章：物联网（IoT）平台与应用开发 8.1 物联网架构与关键技术 介绍典型的物联网架构：感知层、网络层、平台层、应用层。 讲解MQTT, CoAP等物联网通信协议。 介绍云平台（如AWS IoT, Azure IoT Hub, Google Cloud IoT）在物联网中的作用。 8.2 嵌入式设备与云平台集成 演示如何将嵌入式设备连接到主流的物联网云平台。 讲解设备数据上报、远程控制、固件升级（OTA）等关键功能。 介绍如何在云平台上进行数据存储、分析和可视化。 8.3 基于 ESP32/ESP8266 的物联网项目实践 以ESP32/ESP8266等流行的Wi-Fi/蓝牙一体化芯片为例，指导读者完成一个完整的物联网项目，从传感器数据采集、上传到云端，再到远程控制执行。 第四部分：嵌入式系统进阶与项目实践 本部分将深入探讨嵌入式系统的进阶技术，并结合实际项目，帮助读者巩固所学知识，提升实战能力。 第九章：嵌入式系统性能优化与功耗管理 9.1 代码优化技术 讲解如何通过算法优化、数据结构选择、编译器优化选项等提升程序执行效率。 介绍代码剖析（Profiling）工具的使用，以识别性能瓶颈。 9.2 内存管理优化 深入分析嵌入式系统中的内存使用情况，讲解动态内存分配、静态内存分配的优缺点。 介绍内存泄漏检测方法，以及如何优化内存使用以减少碎片。 9.3 低功耗设计策略 讲解不同功耗模式（如睡眠模式、待机模式）的原理和应用。 介绍如何通过硬件配置、软件算法优化来最大限度地降低系统功耗，延长电池寿命。 分析功耗测量方法。 第十章：嵌入式系统安全性 10.1 嵌入式系统面临的安全威胁 分析物理攻击、软件漏洞、通信窃听、固件篡改等常见的安全威胁。 讨论不安全的嵌入式系统可能带来的风险。 10.2 安全设计原则与实践 介绍最小权限原则、纵深防御策略、安全编码规范等。 讲解加密算法（如AES, RSA）、哈希函数在嵌入式系统中的应用。 探讨安全启动、安全存储、安全通信等技术。 介绍安全更新（OTA）的重要性。 第十一章：综合项目实战 11.1 项目一：智能温湿度监测与数据记录系统 使用MCU，连接温湿度传感器，通过LCD显示实时数据，并使用SD卡进行数据记录。 学习传感器接口使用、LCD驱动编写、文件系统操作。 11.2 项目二：基于 BLE 的远程控制小车 使用支持BLE的MCU，连接电机驱动模块，开发一个可以通过手机App或BLE遥控器进行控制的小车。 重点在于BLE通信协议的实现，以及电机控制。 11.3 项目三：简易智能家居网关 搭建一个能够连接多种智能设备的网关，例如，通过Wi-Fi连接一个智能灯泡，通过Zigbee连接一个传感器，并通过MQTT协议将数据汇聚到云平台。 涉及多协议通信、设备管理、与云平台集成。 附录 附录A：嵌入式开发常用术语表 附录B：常用嵌入式芯片平台资源汇总 附录C：参考资料与进阶阅读推荐 目标读者 本书适合以下人群： 对嵌入式系统开发感兴趣的初学者，希望系统学习嵌入式开发的理论知识和实践技能。 在校的电子工程、计算机科学、自动化等专业的学生，作为课程学习或毕业设计的参考。 有一定硬件或软件基础，希望转型或深入学习嵌入式开发的工程师。 希望将创意转化为实际产品的创客和爱好者。 阅读本书，您将能够： 深刻理解嵌入式系统的基本原理、硬件架构和软件开发流程。 熟练掌握主流嵌入式开发工具链的使用，高效地进行代码编写、调试和优化。 掌握嵌入式 C/C++ 编程技巧，能够编写高效、健壮的嵌入式应用程序。 了解和应用实时操作系统（RTOS），提升嵌入式系统多任务处理能力。 掌握常见的嵌入式通信接口和协议，实现设备间的互联互通。 理解物联网技术，并能够开发简单的物联网应用。 学习嵌入式系统性能优化、功耗管理和安全性的重要概念。 通过大量的项目实践，将理论知识转化为实际动手能力。 《精通嵌入式系统开发：从原理到实践》将是您踏入嵌入式开发领域、迎接技术挑战、实现创新梦想的得力助手。
这本书的封面设计简洁大气，但翻开之后，里面的内容却着实让我大吃一惊。它的实验设计非常巧妙，很多实验都紧密结合了现代电子技术的发展趋势。例如，书中提到了关于传感器接口的实验，以及一些简单的数字信号处理的实现。这让我感到非常兴奋，因为这不仅仅是学习传统的模拟电路，更是与时俱进的技能提升。 我最看重的是它在实验讲解中融入的“排错”思路。书中不仅仅告诉你如何成功完成实验，更重要的是，它会预设一些常见的实验故障，比如器件损坏、接线错误、参数设置不当等，然后引导你去分析故障原因，并给出相应的解决方法。这种“教我如何钓鱼”而不是“给我一条鱼”的教学方式，对我来说非常有价值。 书中对于实验报告的撰写也给出了很好的范例和指导。它详细地讲解了实验报告的构成要素，包括标题、摘要、引言、实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据、实验结果分析、结论以及参考文献等。这对我们在学术上规范自己的实验过程非常有帮助。 我特别喜欢它对一些复杂电路进行模块化分解的讲解方式。它会将一个复杂的系统分解成几个易于理解和实现的小模块，然后逐个进行实验。这样一来，即使是对于初学者，也能逐步建立起对整体电路的理解，而不至于被复杂的电路图吓倒。 总的来说，这本书的实验设计理念非常先进，它注重培养读者的独立思考能力和解决实际问题的能力。它不仅仅是一个实验手册，更像是一个引导者，帮助我们在这个日新月异的电子技术领域里不断学习和进步。