在本书的写作过程中,我查阅并参考了大量51单片机相关书籍和网上资料。 谨向所有资料的作者表示衷心的感谢! 由于编者水平有限,书中存在的问题和疏漏之处还请广大读者和专家批评指正。 编者2022年5月课件实用演示讲解(以10.5为例) 第一版前言:嵌入式系统是由硬件和软件组成的综合系统。 它们的应用涵盖了广泛的领域,从天空到地面,从军工到民用,几乎随处可见它们的身影。 一个系列中拥有数十个微控制器已不再奇怪。 微控制器(或微控制器)是集成了CPU、存储器、定时器、中断控制器、UART和SPI串行通信接口以及并行I/O等各种所需功能电路的芯片。 具有体积小、功能强大、抗干扰能力强、功耗低、允许工作电压在较宽范围内波动等特点。 它是嵌入式系统中最核心的组件。 学习和掌握单片机的原理和应用是设计和开发嵌入式系统的关键。 微控制器的功能配置极其灵活。 大多数引脚具有多种功能复用,可以根据应用需要进行选择和定义。 用同一种类型的单片机定义成百上千种引脚功能不同的单片机并不夸张。 因此,无需花费ASIC(专用集成电路)的价格就可以配置专用的微控制器。 单片微控制器使得嵌入式系统的电路设计越来越简洁可靠,但同时微控制器的型号数量也必然大幅增加。
对于开发者和应用开发者来说,应该针对不同的情况选择不同类型的微控制器。 虽然单片机的类型有很多种,但其组成和应用原理是相同的。 深入学习和掌握功能丰富的8位单片机的使用,可以为各种单片机的应用打下坚实的基础。 本书以μPD78F0485单片机为例介绍嵌入式系统的基本原理和应用设计。 μPD78F0485 微控制器是瑞萨微控制器 78K0(8 位)系列中的芯片型号。 其内部电路功能非常丰富,功耗低(休眠电流仅为2.5μA左右),工作电压范围宽(在1.8~5.5V电压下均可正常工作),是一款性价比较高的产品。有效的8位高端单片机芯片,对读者从入门到提高都有很好的演示效果。 它提供的默认设置使许多应用程序变得简单; 强大而灵活的C编译器为其开发和应用提供了便利。 即使是只熟悉8051单片机和PIC单片机的用户也不会觉得上手困难。 本书第2章至第17章分别介绍了μPD78F0485单片机中各部分电路的原理、功能和用途,并提供了丰富的应用实例。 示例中的程序都是用C语言编写的,大部分程序可以在附录中找到。 在B中的实验设备上实际操作。78K0系列单片机型号很多,但C编译器都是一样的,只是设备文件不同。 小编使用μPD78F0485、pPD78F0495、μPD78F9116等不同类型的单片机开发并完成了多个重要项目,真正体会到了C语言可移植性好、可维护性好、开发效率高的特点。
甚至一些项目的开发仅使用C编译器和程序固化器就完成了,这进一步说明了C语言的良好特性。 C语言是一种流行的高级计算机语言。 主要用于单片机和通用微型计算机的软件开发。 不同厂家的微控制器的C语言的主要区别在于编译和链接程序不同,从而生成不同的机器代码。 目前,从事嵌入式系统技术开发的人员众多,分布领域广泛,技术基础也千差万别。 推广使用C高级语言开发单片机是非常有必要的。 C高级语言编程速度快、可读性好、可靠性高、可维护性好、可移植性好、代码转换质量高。 一般情况下,完成同样的任务,使用C高级语言比使用汇编语言可提高工作效率5至10倍。 这在调试阶段更容易实现。 毫无疑问,C高级语言编程能力是从事嵌入式系统开发工作的必备技术。 单片机C高级语言的特点是它兼有高级语言和汇编语言的优点。 它可以像汇编语言一样直接利用单片机的硬件特性进行编程,即直接操作单片机的硬件接口。 因此,在嵌入式系统应用领域,C高级语言越来越受到重视。 C高级语言使微控制器的开发变得简单容易。 C高级语言具有良好的可移植性。 书中使用哪个微控制器作为示例并不重要。 在满足应用要求的前提下,将嵌入式系统中的一种微控制器更换为另一种类型的微控制器并不困难。 为了避免重复,书中第21章《C高级语言基础》主要介绍了μPD78F0485单片机使用的C编译器CC78K0相对于标准C增加的内容,同时还详细介绍了如何编译、连接、编译、连接控制选项的使用等。对于如何使用C高级语言开发单片机来说,这部分是不能忽略的。
第20章结合实例介绍了基于模型的设计方法,它是嵌入式系统开发方法的进一步发展,可以有效解决当前软件故障越来越多的问题。 附录A中介绍的开发工具EZ/EM1是单片机学习和开发的重要工具。 它实现了表面贴装微控制器的片上调试功能(on-chips debug)。 瑞萨电子的78K0(8位)、78KOR(16位)和V850(32位)系列微控制器都可以使用该开发工具。 本书具有以下突出特点: (1)软件设计采用C高级语言,程序可以方便地移植到其他型号或其他厂家的单片机上。 (2)设计实例具体、丰富、实用。 即使基础薄弱的读者也可以通过附录A~附录D中的实验指导轻松上手。书中的GSM无线数据通信实例也为有能力学习和提高的读者提供了指导。 (3)对低功耗设计进行了专门说明。 (4)附录中介绍的实验装置携带方便,学生可以放入书包中随时使用。 这与发达国家名校鼓励学习热情、培养兴趣、提高能力的做法类似。 该实验装置不仅是对书中学习内容的补充,也是综合设计的范例。 书中给出了其电路设计,以方便读者分析和制作实验装置。 本书不仅适合工程技术人员自学,也适合作为各类工科院校和中等技术学校的教材,以及作为技术培训教材。
对于有一定单片机基础的读者,可以先阅读附录和第5章,然后根据需要选择阅读相关章节。 本书主要由清华大学自动化系袁涛、山西大学计算机系李跃祥、清华大学杨胜利撰写。 太原理工学院的张林华完成了第9章的写作。在本书的写作过程中,我得到了瑞萨电子株式会社、瑞萨电子(中国)有限公司、瑞萨电子(香港)有限公司、清华大学-瑞萨微控制器与嵌入式系统研究培训中心、山西大学-瑞萨电子联合实验室的大力支持表示衷心感谢。 向参与本书部分工作的任家丽、牛鹏飞、王小波、李庆云、李美君、单少明表示感谢! 由于编者水平有限和时间仓促,书中难免存在不足和错误,敬请读者批评指正。2011年7月清华大学自动化系主编
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