单片机原理与工程应用——从MCS-51到ARM

1.MCS-51和ARM属于两种架构的单片机，前者是后者的基础，后者是前者的递进。本书结合作者的科研项目经历和工程设计经验，着重从实用化的角度阐述两种单片机的核心技术，并采用对比的方式讲述二者的知识点与应用技术的异同，使读者能够全面掌握单片机原理与应用技术；2.本书作者具有丰富的教学与科研经历，形成了较好的教学积累（讲义、课件、习题）、工程技术积累（项目与工程实践案例、学生电子竞赛作品），为编写本书提供了大量的素材；3.教材内容注重多学科交叉融合；注重理论与实践相融合；注重科研教学相融合；考虑普及性，强调实用型，力求“通用、实用、易用”；4.融入新技术、新方法，体现教材的时代性、优选性；5.本书以激发学生学习兴趣为出发点，让学生在探究中学习，能够使学生将学习过程由被动变为主动；6.本书配有多媒体教学课件和相关科研项目案例；本书是吉林大学本科“十三五”规划教材。

MCS-51系列单片机与ARM单片机是目前嵌入式系统应用中的两种重要单片机机型，在传感、通信、计算机、控制等四大信息支柱技术领域均具有广泛的应用。单片机的应用属于芯片级应用，需要设计者掌握单片机的硬件结构与指令系统，了解其它集成电路的应用技术，并熟悉设计单片机系统所需要的相关理论和技术方法。作者结合自身在单片机应用技术与系统集成方面的科研经历和教学积累，以MCS-51单片机、ARM9单片机为主要对象，系统介绍了两种单片机的原理与应用技术。具体内容包括：单片机发展与应用概述、嵌入式系统及其设计方法、单片机的硬件架构与原理、单片机的软件设计、单片机存储系统的扩展、单片机的定时/计数器及应用、单片机的并行口及其扩展与应用、单片机的中断/异常及应用、单片机的串行通信及应用、单片机的数据采集及应用、单片机的输出控制及应用、单片机的人机交互系统设计与应用。本书着重从实用化的角度阐述两种单片机的核心技术，并采用对比的方式讲述二者的知识点与应用技术的异同，使读者能够全面掌握单片机原理与应用技术。本书可作为电子信息类相关专业的本科生、研究生的教学用书，也可作为从事自动控制、智能仪器仪表、电力电子、机电一体化以及各类单片机应用的工程技术人员、科研人员、电子爱好者的参考用书。

郑传涛，1982年10月生，河南商丘人。现任吉林大学电子科学与工程学院、集成光电子学国家联合重点实验室教授、博士生导师。2005、2007、2010年分别获得吉林大学学士、硕士和博士学位，2010年7月留校任教，2013年9月被聘为副教授、硕士生导师，2016年12月被破格聘为博士生导师，2018年9月被聘为教授。吉林省中青年科技创新领军人才及团队项目负责人（2018），吉林省光学学会理事、光谱专业委员会副主任委员，吉林大学电子科学与技术学科学位评定委员会委员。在科研方面，主要研究红外激光光谱学与气体传感系统，承担国家自然科学基金、国家重点研发计划子课题、国家科技支撑计划子课题等项目17项，已发表第一／通讯作者论文160余篇（被SCI检索110余篇，被EI检索50篇），申请国家发明专利12项（授权7项），出版学术专著1本，获吉林省自然科学学术成果奖1项。在教学方面，主讲“单片机原理与应用”“ARM单片机”“ARM单片机实验”“模拟电子技术”“信息论”等本科生和研究生课程，主持吉林大学教改及教材建设项目2项，获得吉林大学学院教学比赛一等奖、学校教学比赛二等奖、学校本科课堂教学优秀奖、优秀本科毕业论文指导教师、优秀研究生学位论文指导教师、全国大学生电子设计竞赛国家二等奖／省级一等奖指导教师等荣誉或称号。

第1章单片机的发展与应用概述
1.151单片机的发展现状与趋势
1.2ARM单片机的发展与现状
1.3单片机的技术特点
1.4单片机的应用领域
1.5单片机的应用选型
1.651与ARM单片机的发展历史与技术特点对比
思考题
第2章嵌入式系统及其设计方法
2.1嵌入式系统的概念及发展历程
2.2嵌入式系统的组成及功能
2.3嵌入式系统的硬件
2.4嵌入式系统的软件
2.5相关理论知识
2.6嵌入式系统的选型
2.6.1硬件平台选型
2.6.2操作系统选型
2.7嵌入式系统的开发
2.8嵌入式系统的集成与测试
思考题
第3章单片机的硬件架构与原理
3.1单片机的片上结构
3.2单片机的时钟系统
3.3单片机的中央处理器
3.4单片机的流水线架构
3.5单片机的存储器组织
3.6单片机的特殊功能寄存器
3.7单片机的堆栈
3.8单片机的异常与中断
3.9单片机的引脚与功能
3.10单片机的工作方式
3.11单片机的程序固化方式
3.12单片机的最小系统
3.1351与ARM单片机的硬件架构和资源对比
思考题
第4章单片机的软件设计
4.1单片机的编程
4.2单片机的汇编语言程序设计
4.3单片机的C语言程序设计
4.4单片机的C与汇编混合编程
4.5单片机的程序设计方法
4.651与ARM单片机的程序设计对比
思考题
第5章单片机存储系统的扩展
5.1外部并行总线的扩展
5.251单片机的存储系统扩展
5.3ARM单片机的存储系统扩展
5.451与ARM单片机的存储资源对比
思考题
第6章单片机的定时/计数器及应用
6.1定时/计数器的一般工作原理
6.251单片机的定时/计数器
6.3ARM9单片机的定时/计数器
6.4ARM9单片机的看门狗定时器
6.551与ARM单片机的定时/计数器资源对比
思考题
第7章单片机的并行口及其扩展与应用
7.1输入/输出口特征及其一般扩展方法
7.251单片机的输入/输出口及其扩展
7.3ARM单片机的输入/输出口及应用
7.451与ARM单片机输入/输出并口资源及功能对比
思考题
第8章单片机的中断/异常及应用
8.1中断/异常概述
8.251单片机的中断系统及应用
8.3ARM单片机的异常/中断系统及应用
8.451与ARM单片机的中断资源的对比
思考题
第9章单片机的串行通信及应用
9.1通信的概念
9.2串行通信
9.351单片机的异步串行通信与应用
9.4ARM单片机的异步串行通信设计与应用
9.5异步串行通信电平及转换
9.6多机通信
9.7同步串行通信
9.7.1IIC
9.7.2SPI
9.7.3USB
9.851与ARM单片机的串行通信性能对比
思考题
第10章单片机的数据采集及应用
10.1开关量的采集
10.2数字量的采集
10.3脉冲量的采集
10.4基于ADC的模拟量采集与应用
10.5基于VF变换的模拟量采集与应用
10.651与ARM单片机的数据采集功能对比
思考题
第11章单片机的输出控制及应用
11.1开关量的输出与控制应用
11.2数字量的输出与控制应用
11.3脉冲量的输出与控制应用
11.4模拟量的输出与控制应用
11.551与ARM单片机的输出控制资源对比
思考题
第12章单片机的人机交互系统设计与应用
12.1单片机应用系统的输入和输出
12.2按键输入设备的接口设计与编程
12.3触摸屏输入设备的接口设计与编程
12.4字符型输出设备的接口设计与编程
12.5数码管的接口设计与编程
12.6字符型LCD输出设备的接口设计与编程
12.7点阵型LCD的接口设计与编程
12.8彩色LCD的接口设计与编程
12.9语音输出设备的接口设计与编程
12.1051与ARM单片机的人机交互功能对比
思考题
参考文献
附录