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马洪连 著

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121209444

商品编码：29717670186

包装：平装

出版时间：2013-07-01

基本信息

书名:嵌入式电路设计教程

：39.00元

售价：27.3元,便宜11.7元,折扣70

作者:马洪连

出版社：电子工业出版社

出版日期：2013-07-01

ISBN：9787121209444

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

　　（1）应用性强，讲求实用；（2）系统性好，内容全面且重点突出；（3）注重分析和设计，提高综合设计能力。

内容提要

　　本书根据课堂教学和实践操作的要求，以培养“会设计、能发展”具有创新精神和实践能力的人才、提高实际工程设计能力为目的，全面、系统地对嵌入式电路设计技术及相关知识和应用实例作了介绍，使读者通过本书的学习能够初步了解和掌握嵌入式电路设计的基本内容及实用技术。全书共9章，主要内容包括嵌入式处理器和嵌入式系统简介、基本电路设计与实现、信号检测与信息获取电路设计、人机交互接口电路设计、信息输出通道电路设计、通信接口电路设计及系统抗干扰和低功耗电路设计，后还介绍了EDA与可编程逻辑器件的相关知识，以及电路原理图与电路PCB的设计与实现过程。各章均配有相应的习题与思考题，可供教学选用。

目录

章 嵌入式处理器与嵌入式系统简介
1.1 概述
1.2 嵌入式处理器
1.2.1 嵌入式微控制器
1.2.2 嵌入式微处理器
1.2.3 嵌入式DSP处理器
1.2.4 嵌入式片上系统
1.3 嵌入式系统简介
1.3.1 嵌入式系统组织结构概述
1.3.2 嵌入式硬件系统
1.3.3 嵌入式软件系统
1.4 嵌入式系统的开发模式
习题与思考题
第2章 基本电路的设计与实现
2.1 系统时钟电路与复位电路的设计
2.1.1 嵌入式处理器时钟电路的设计
2.1.2 系统复位电路的设计
2.2 嵌入式存储系统的设计与实现
2.2.1 概述
2.2.2 存储系统的构成及工作原理
2.2.3 存储器系统的设计实例
2.3 系统电源部分的设计与实现
2.3.1 直流稳压电源概述
2.3.2 串联型直流稳压电源
2.3.3 DC/DC变换电路
2.3.4 交流/电池供电切换电路
2.3.5 稳压电源设计实例
习题与思考题
第3章 信号检测与信息获取电路设计
3.1 传感器
3.1.1 概述
3.1.2 传感器的选用原则
3.1.3 常用传感器
3.2 自动识别技术与接口电路设计
3.2.1 概述
3.2.2 条形码接口电路设计
3.2.3 无线射频识别技术与接口电路设计
3.3 模拟信号检测电路设计
3.3.1 检测系统结构组成
3.3.2 信号调理电路设计
3.3.3 模/数转换器接口电路设计
3.4 数字信号与非电量参数的检测技术
3.4.1 开关量信号的检测
3.4.2 时间型信号的检测
3.4.3 频率及周期型信号的检测
3.4.4 视频、图形与声音信号的检测技术
习题与思考题
第4章 人机交互接口电路设计
4.1 按键式接口电路设计
4.1.1 概述
4.1.2 键盘接口电路设计
4.2 显示器接口电路设计
4.2.1 液晶显示器接口设计
4.2.2 LED显示器接口设计
4.3 触摸屏接口电路设计
4.3.1 电阻式触摸屏
4.3.2 电容式触摸屏
4.3.3 触摸屏接口电路设计实例
习题与思考题
第5章 信息输出通道电路设计
5.1 模拟信号输出通道
5.1.1 概述
5.1.2 DAC的结构组成与工作原理
5.1.3 DAC的主要技术指标
5.1.4 DAC与微控制器接口电路设计
5.1.5 模拟信号的功率放大
5.2 开关量输出与驱动电路设计
习题与思考题
第6章 通信接口电路设计
6.1 概述
6.2 有线通信接口电路设计
6.2.1 通用异步收发器
6.2.2 RS-232C标准串行通信
6.2.3 通用串行总线USB
6.2.4 内部集成电路串行通信
6.2.5 串行外围设备接口
6.2.6 RS-485标准串行通信
6.3 无线通信与定位系统接口电路设计
6.3.1 蓝牙无线通信
6.3.2 ZigBee无线通信
6.3.3 GPRS、CDMA与3G通信技术
6.3.4 全球卫星定位系统
6.3.5 电力线载波通信
习题与思考题
第7章 系统抗干扰与低功耗电路设计
7.1 噪声与干扰
7.2 抗干扰电路设计
7.2.1 硬件抗干扰电路设计
7.2.2 软件抗干扰措施
7.3 系统低功耗电路设计
7.3.1 低功耗设计技术概述
7.3.2 硬件低功耗设计技术
7.3.3 软件低功耗设计技术
习题与思考题
第8章 EDA与可编程逻辑器件
8.1 电子设计自动化技术
8.1.1 概述
8.1.2 常用的EDA工具
8.2 硬件描述语言
8.2.1 VHDL描述语言
8.2.2 Verilog 描述语言
8.2.3 Verilog HDL和VHDL的比较
8.3 可编程逻辑器件
8.3.1 CPLD和FPGA概述
8.3.2 CPLD和FPGA的结构特点和用途
8.4 主流的CPLD/FPGA开发工具
8.4.1 MAX Plus II
8.4.2 Quartus II
8.4.3 Synplify Pro
8.5 CPLD/FPGA的设计流程
习题与思考题
第9章 电路原理图与电路PCB的设计与实现
9.1 Altium（Protel）电路设计软件工具
9.2 硬件电路设计基本知识
9.2.1 电路原理图设计要求
9.2.2 印制电路板图的基础知识
9.3 硬件电路的原理图绘制
9.3.1 硬件电路原理图的设计流程
9.3.2 电路原理图的设计注意事项
9.3.3 电路原理图的应用设计举例
9.4 硬件电路的PCB板图绘制
9.4.1 PCB板图设计的工作流程
9.4.2 PCB设计技巧与注意事项
9.4.3 PCB设计原则与抗干扰措施
9.4.4 PCB板图的应用设计举例
习题与思考题
参考文献

作者介绍

文摘

序言

《数字信号处理原理与应用》 一、 内容概述 《数字信号处理原理与应用》是一本全面介绍数字信号处理（DSP）核心概念、算法和实际应用的教材。本书旨在为读者提供扎实的理论基础，并引导他们掌握在各种工程领域中应用DSP技术的关键技能。内容涵盖了从基础的离散时间信号和系统分析，到复杂的数字滤波器设计、傅里叶变换及其在信号分析中的应用，再到实际的DSP系统构建和实现。本书特别强调理论与实践相结合，通过丰富的实例和代码示例，帮助读者深入理解抽象的数学概念，并能将其转化为解决实际问题的工具。 二、 核心章节亮点 1. 离散时间信号与系统基础（第一、二章）： 信号的定义与分类： 详细阐述了离散时间信号的概念，包括其采样、量化等基本过程，并对周期信号、非周期信号、能量信号、功率信号等进行分类介绍。特别关注了单位脉冲信号、单位阶跃信号等基本信号的性质及其在系统分析中的重要性。 系统性质分析： 深入探讨了线性、时不变性（LTI）、因果性、稳定性等系统基本性质，并详细讲解了如何通过分析系统的差分方程和冲激响应来判断其特性。强调了LTI系统在DSP中的核心地位，以及其在卷积运算中的作用。 卷积运算： 详尽讲解了离散时间卷积的定义、计算方法和性质，并演示了如何利用卷积运算来描述LTI系统的输出。通过图示和算例，帮助读者直观理解卷积操作的物理意义。 2. 傅里叶变换及其应用（第三、四章）： 离散时间傅里叶变换（DTFT）： 详细介绍了DTFT的定义、性质以及其在描述连续时间信号的频谱特性方面的作用。重点分析了DTFT的收敛条件和周期性。 离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT）： 深入讲解了DFT的定义、性质以及它在数字计算中的重要性。详细介绍了FFT算法的原理，包括蝶形运算、基-2 FFT算法等，并展示了FFT在提高计算效率方面的巨大优势。 傅里叶级数与傅里叶变换的应用： 阐述了傅里叶级数和傅里叶变换在信号频谱分析、系统频率响应分析等方面的应用。通过实例，展示如何利用傅里叶变换来揭示信号的频率成分，以及如何理解和设计滤波器。 3. 数字滤波器设计（第五、六章）： 数字滤波器的基本概念： 介绍滤波器的定义、分类（IIR和FIR）以及设计目标（通带、阻带、过渡带）。详细阐述了滤波器的幅度响应和相位响应的概念。 无限冲激响应（IIR）滤波器设计： 重点介绍了IIR滤波器的几种常用设计方法，包括巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）和椭圆（Elliptic）滤波器。详细阐述了从模拟滤波器原型到数字滤波器的转换过程，如双线性变换法、脉冲响应不变法等。 有限冲激响应（FIR）滤波器设计： 详细介绍了FIR滤波器的设计方法，特别是窗函数法（如矩形窗、汉宁窗、海明窗、巴lett窗、布莱克曼窗等）和频率采样法。分析了不同窗函数的特性及其对滤波器性能的影响。 4. Z变换及其应用（第七章）： Z变换的定义与性质： 详细介绍了Z变换的定义、收敛域（ROC）以及Z变换的各种重要性质，如线性、时移、尺度变换、卷积定理等。 系统函数与零极点分析： 讲解了如何利用Z变换来表示LTI系统的系统函数，以及如何通过分析系统函数的零极点来判断系统的稳定性、因果性以及其频率响应特性。 5. 离散卷积与相关（第八章）： 离散卷积的实现： 进一步深化对离散卷积的理解，并提供实际的算法实现方法，如直接卷积法和FFT卷积法。 相关函数： 介绍信号的相关函数，包括自相关和互相关，以及它们在信号检测、参数估计等方面的应用。 6. 采样理论与重构（第九章）： 采样定理： 详细阐述了奈奎斯特采样定理，解释了采样频率与信号带宽的关系，以及欠采样和过采样的后果。 信号重构： 介绍如何利用插值技术，如线性插值、sinc插值等，从采样信号中重构原始连续信号，并讨论了理想采样器和保持器的作用。 7. 多速率信号处理（第十章）： 抽取与内插： 详细介绍了抽取（下采样）和内插（上采样）的操作原理，以及它们在改变信号采样率时的作用。 多速率系统与应用： 阐述了多速率信号处理在信号压缩、信源编码、信道编码等领域的应用，并介绍了一些基本的多速率系统结构。 8. 统计信号处理基础（第十一章）： 随机信号与概率理论： 简要回顾概率论和随机过程的基本概念，介绍随机信号的统计特性，如均值、方差、自相关函数等。 功率谱密度： 介绍功率谱密度的概念，并讲解如何利用傅里叶变换来估计信号的功率谱密度，以及其在信号分析中的重要性。 9. DSP系统实现与应用（第十二章）： DSP处理器简介： 简要介绍DSP处理器（如TI C6000系列、Analog Devices SHARC系列等）的架构特点和指令集，以及它们在高性能计算方面的优势。 算法实现考量： 讨论在实际DSP系统中实现DSP算法时需要考虑的因素，如计算复杂度、存储需求、实时性要求等。 典型应用实例： 结合实际工程应用，展示DSP技术在语音信号处理（如回声消除、语音识别）、图像处理（如滤波、边缘检测）、通信系统（如调制解调、信道均衡）、生物医学信号处理（如心电图、脑电图分析）等领域的应用。 三、 目标读者与学习价值 本书的目标读者为高等院校电子信息工程、通信工程、自动化、计算机科学等专业的本科生、研究生，以及从事相关领域研发工作的工程师和技术人员。 学习本书将使读者： 掌握DSP核心理论： 深刻理解离散时间信号与系统、傅里叶变换、Z变换等DSP领域的基础理论。 精通DSP算法： 熟练掌握数字滤波器设计、FFT算法、卷积与相关等关键算法。 具备DSP应用能力： 能够运用DSP技术解决实际工程问题，并理解DSP在不同领域的应用。 提升工程实践能力： 通过丰富的实例和代码示例，将理论知识转化为实践技能。 为进一步深入学习打下坚实基础： 为学习更高级的DSP主题，如自适应滤波、小波变换、机器学习在DSP中的应用等，提供必要的知识储备。 四、 学习方法建议 理论与实践相结合： 在学习理论知识的同时，积极动手进行编程实践，利用MATLAB、Python等工具实现书中介绍的算法。 深入理解数学原理： DSP的核心在于数学，务必花时间理解各种变换和算法背后的数学原理。 多做练习题： 书中的习题是检验学习效果的重要手段，通过练习可以加深对知识点的理解。 查阅相关文献： 对感兴趣的应用方向，可以进一步查阅相关的期刊论文和技术文档，拓展视野。 《数字信号处理原理与应用》将是您进入数字信号处理世界的理想指南。

评分☆☆☆☆☆

这本书的视角非常独特，它没有将“嵌入式”局限于传统的单片机范畴，而是将目光投向了更广阔的领域，例如边缘计算和低功耗无线技术。书中有一章专门探讨了如何优化代码以最大限度地延长电池寿命，这对于开发可穿戴设备或远程传感器节点的用户来说，简直是雪中送炭。作者详尽地分析了各种功耗模式，如休眠、深度睡眠，并给出了相应的唤醒源配置指南，计算过程清晰明了，考虑到了温度漂移等实际环境因素的影响。这种将“性能”与“能耗”置于同等重要地位的讲解方式，展现了作者对实际产品开发痛点的深刻理解。如果说有什么可以改进的地方，那就是对新兴的RISC-V架构的介绍可以更加丰富一些，目前篇幅略显保守，希望能看到更多基于该架构的实战案例，以应对未来芯片领域的趋势变化。

评分☆☆☆☆☆

这本关于嵌入式系统的入门读物，实在让人耳目一新。作者显然对初学者抱有极大的耐心和理解，从最基础的电子元件知识讲起，逐步过渡到复杂的系统集成。我特别欣赏它在理论讲解与实际应用之间的平衡把握。许多教材往往陷于晦涩的公式推导，让人望而却步，但这本教材却巧妙地将复杂的概念，比如中断机制或者定时器配置，通过生动的比喻和详尽的图示进行阐释。例如，在讲解状态机设计时，书中用了一个生活化的例子来描述不同输入如何触发不同的状态转换，这使得原本抽象的逻辑变得异常清晰。此外，书中对不同微控制器架构的选型考量也十分实用，没有盲目推荐某种特定昂贵的芯片，而是教导读者如何根据项目需求进行合理的硬件选型。对于那些希望从零开始搭建自己的第一个物联网项目，或者准备进入硬件开发领域的读者来说，这本书无疑是一份非常扎实且易于消化的路线图。它不仅仅是一本参考手册，更像是一位经验丰富的导师，在你探索嵌入式世界的每一步都给予恰当的引导。

评分☆☆☆☆☆

读完这本技术书籍，我的第一感受是它的内容编排结构非常严谨，逻辑链条清晰得令人印象深刻。它仿佛搭建了一个层层递进的知识阶梯，从硬件层面的底层驱动到软件层面的操作系统概念，过渡得水到渠成，毫无跳跃感。特别是关于实时操作系统（RTOS）的部分，作者没有仅仅停留在概念层面，而是深入到了任务调度算法的细节，并用伪代码展示了如何实现一个简单的优先级抢占调度器。这对于我这种希望深入理解系统内核的读者来说，价值巨大。书中对内存管理，尤其是堆栈的分配和使用规则讲解得极为透彻，这在处理资源受限的嵌入式设备时至关重要，能有效避免常见的内存泄漏和栈溢出问题。遗憾的是，如果能在调试技巧和常见错误排查方面增加一些“实战经验分享”的章节，比如如何利用示波器或逻辑分析仪定位时序错误，那这本书的实用性将提升一个档次。总的来说，这是一本深度足够，适合有一定电子基础，渴望精进底层开发技能的工程师的优秀教材。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和视觉呈现是它的一大亮点，读起来非常舒适，完全没有传统技术手册那种枯燥沉闷的感觉。大量的彩色图表和电路原理图被精心设计，使得原本复杂的硬件连接逻辑一目了然。我特别欣赏作者在代码示例上的选择——它们都简洁、高效，并且完全可以独立编译运行。每当讲解到一个新的模块或功能时，总会附带一个完整的、可运行的小程序作为支撑，这极大地鼓励了动手实践。我尝试着敲入书中关于I2C通信协议的示例代码，不到五分钟，我就成功地让两个微控制器之间实现了数据交换，这种即时的成就感是阅读纯理论书籍无法比拟的。不过，书中对版本控制和持续集成（CI/CD）在嵌入式项目中的应用讨论略显不足，考虑到现代软件开发的趋势，增加一些关于Git在固件开发中应用，或者如何自动化测试流程的内容，会使这本教程在现代开发流程的适应性上更具前瞻性。

评分☆☆☆☆☆

我发现这本书在处理“软件工程”与“硬件实现”的交汇点时，展现出了极高的成熟度。它不仅仅告诉你“如何做”，更重要的是告诉你“为什么应该这样做”。例如，在讲解接口设计时，书中详细对比了SPI、UART和CAN总线在不同应用场景下的优劣，从时延、带宽、抗干扰能力等多个维度进行了量化分析，这比单纯罗列协议规范要有用得多。作者对异常处理和错误恢复机制的强调也值得称赞，书中列举了多个实际中可能发生的硬件故障场景，并给出了健壮的软件应对策略，这极大地提升了代码的可靠性和系统的稳定性。对于那些正在将个人项目转化为商业产品的工程师来说，书中关于固件升级（OTA）安全性和可靠性的讨论，提供了宝贵的参考框架。这本书确实超越了简单的操作指南，更像是一部关于构建稳定、可靠、面向未来的嵌入式系统的哲学指南。