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第1章 绪论1

1.1 嵌入式系统的由来与发展1

1.1.1 诞生于微型机的嵌入式系统1

1.1.2 嵌入式系统的独立发展道路2

1.1.3 传统电子系统的智能化改造4

1.1.4 嵌入式系统的两种应用模式4

1.2 嵌入式系统的定义与特点5

1.2.1 嵌入式系统的定义5

1.2.2 嵌入式系统的特点5

1.3 嵌入式系统的相关技术5

1.3.1 嵌入式系统的基础技术6

1.3.2 嵌入式系统的应用技术6

1.4 嵌入式系统的技术前沿6

1.4.1 基于集成开发环境的应用开发7

1.4.2 应用系统的用户SoC设计7

1.4.3 嵌入式操作系统的普遍应用9

1.4.4 嵌入式系统普遍的网络接入10

1.4.5 先进的电源及电源管理技术12

1.4.6 从多机系统到多处理器的SoC15

1.5 单片机的应用模式与开发过程16

1.5.1 单片机应用系统结构16

1.5.2 单片机种类与供应状态17

1.5.3 单片机的应用模式19

1.5.4 单片机应用系统开发过程20

1.6 本教程的特点与教学安排22

1.6.1 本教程的修订特点22

1.6.2 教学安排建议23

练习与思考23

第2章 单片机的体系结构24

2.1 满足控制要求的经典体系结构24

2.1.1 从冯·诺依曼结构到哈佛结构24

2.1.2 与ACC紧耦合的存储器体系26

2.1.3 CISC与RISC体系结构26

2.2 特殊功能寄存器的管理模式28

2.2.1 SFR的图表化硬件结构映射28

2.2.2 片内单元的SFR管理体系29

2.3 丰富的外围接口与通道30

2.3.1 满足多种需要的并行I/O口30

2.3.2 满足通信要求的串行I/O口32

2.4 完善的外围总线体系33

2.4.1 单片机的扩展总线33

2.4.2 基于UART的远程通信总线34

2.4.3 基于USB的通用外设总线34

2.4.4 满足远程控制的现场总线36

练习与思考37

第3章 单片机基本结构与工作原理38

3.1 单片机的典型结构及应用特性38

3.1.1 单片机的典型结构38

3.1.2 典型单片机的结构特点40

3.1.3 单片机的运行管理方式41

3.1.4 单片机应用的扩展方式42

3.2 80C51系列单片机的基础结构与资源配置42

3.2.1 80C51系列单片机的基础结构43

3.2.2 80C51系列单片机的内部资源扩展44

3.2.3 80C51系列单片机的内部资源删减47

3.3 80C51单片机的外部特性47

3.3.1 引脚分配及功能描述47

3.3.2 引脚功能分类49

3.3.3 引脚应用特性50

3.4 80C51的SFR运行管理模式51

3.4.1 80C51的SFR51

3.4.2 SFR的寻址方式53

3.4.3 SFR的复位状态54

3.5 80C51的I/O端口及应用特性55

3.5.1 I/O端口的结构55

3.5.2 I/O端口应用特性56

3.6 80C51的存储器系统及操作方式57

3.6.1 存储器系统结构57

3.6.2 程序存储器及其操作57

3.6.3 数据存储器及其操作58

练习与思考61

第4章 80C51系列单片机指令系统62

4.1 指令系统基础62

4.1.1 指令格式与符号约定62

4.1.2 CPU时序与指令操作64

4.1.3 指令系统的寻址方式65

4.2 指令系统分类与速解68

4.2.1 指令分类图解68

4.2.2 指令系统速解表75

4.2.3 指令系统速查表81

4.3 典型指令的应用83

4.3.1 查表与查表指令操作83

4.3.2 程序散转与散转指令85

4.3.3 十进制调整与调整指令86

4.3.4 比较指令的分支转移87

4.3.5 逻辑指令与字节状态操作88

4.3.6 移位指令与串行数据传送89

练习与思考89

第5章 80C51基本功能单元结构与操作原理90

5.1 定时器／计数器的基本结构与操作方式90

5.1.1 定时器／计数器的基本组成90

5.1.2 定时器／计数器的SFR91

5.1.3 定时器／计数器的工作方式92

5.1.4 定时器／计数器应用指导与基本练习93

5.2 中断系统基本结构与操作方式98

5.2.1 中断系统的基本组成99

5.2.2 中断系统中的SFR100

5.2.3 中断响应的自主操作过程101

5.2.4 中断系统应用指导与基本练习101

5.3 串行口基本结构与操作方式107

5.3.1 串行口的基本组成107

5.3.2 串行口的SFR108

5.3.3 串行口的工作方式109

5.3.4 串行口应用指导与基本练习110

练习与思考116

第6章 单片机最小应用系统设计118

6.1 典型单片机应用系统结构设计118

6.1.1 单片机应用系统的典型结构118

6.1.2 单片机的广泛选择120

6.1.3 应用系统中的系统扩展和系统配置124

6.2 80C51系列单片机的广泛选择126

6.2.1 80C51系列单片机的兼容性127

6.2.2 80C51系列单片机的类型选择128

6.2.3 80C51系列单片机供应状态选择130

6.3 80C51单片机最小系统设计133

6.3.1 最小系统结构133

6.3.2 时钟系统设计135

6.3.3 复位电路设计138

练习与思考142

第7章 单片机的并行扩展技术143

7.1 并行外围扩展方式143

7.1.1 并行I/O口与并行扩展总线143

7.1.2 并行I/O口的扩展特性144

7.1.3 并行总线扩展特性144

7.2 并行I/O口外围扩展技术145

7.2.1 并行I/O口扩展方式145

7.2.2 并行I/O口扩展的键盘电路147

7.2.3 并行I/O口扩展的LED显示电路152

7.3 并行总线外围扩展技术156

7.3.1 并行总线扩展基本问题156

7.3.2 80C51并行扩展总线158

7.3.3 80C51程序存储器扩展161

7.3.4 80C51外围设备（器件）扩展163

练习与思考168

第8章 单片机的串行扩展技术169

8.1 单片机的串行扩展方式169

8.1.1 串行扩展总线与串行扩展接口169

8.1.2 单片机串行扩展的虚拟技术172

8.2 移位寄存器的串行扩展技术172

8.2.1 80C51 UART方式0的归一化子程序172

8.2.2 80C51 I/O口虚拟的归一化子程序175

8.2.3 移位寄存器串行扩展基本练习178

8.3 I2C总线的串行扩展技术190

8.3.1 I2C总线的串行外围扩展190

8.3.2 主方式下的I2C总线虚拟技术192

8.3.3 主方式下的虚拟I2C总线软件包195

8.4 虚拟I2C总线应用实例204

8.4.1 虚拟I2C总线实验演示系统205

8.4.2 E2PROM的读／写应用练习206

8.4.3 LED显示应用练习209

8.4.4 I/O口扩展应用练习214

8.4.5 ADC、DAC应用练习218

练习与思考222

第9章 应用程序设计技术223

9.1 概述223

9.1.1 应用程序设计内容223

9.1.2 系统应用程序结构225

9.2 汇编语言程序设计基础232

9.2.1 汇编语言语句格式233

9.2.2 汇编程序设计中的编辑与汇编234

9.2.3 汇编语言程序调试237

9.3 子程序设计技术238

9.3.1 任务模块与子程序238

9.3.2 子程序的规范化设计240

9.3.3 子程序的应用技巧246

9.4 中断程序设计技术248

9.4.1 中断程序设计的一般方法248

9.4.2 限制响应点的中断程序设计255

9.4.3 中断服务程序中的散转操作257

练习与思考261

第10章 最小功耗系统设计262

10.1 概述262

10.1.1 最小低功耗系统设计的意义262

10.1.2 应用系统的功耗分析263

10.1.3 最小功耗系统设计内容265

10.1.4 最小功耗系统中的功耗测试265

10.2 CMOS电路的功耗特性266

10.2.1 CMOS电路的功耗分析266

10.2.2 CMOS电路中的功耗异常269

10.2.3 CMOS器件的本质功耗与功耗管理270

10.3 最小功耗系统的器件选择272

10.3.1 数字逻辑器件选择272

10.3.2 单片机选择272

10.3.3 外围器件选择275

10.4 最小功耗系统的电路设计277

10.4.1 系统中的防异常功耗设计277

10.4.2 CMOS电路功耗管理设计279

10.4.3 实现供电管理的电源设计281

10.4.4 微功耗值守电路设计284

10.5 最小功耗系统的软件设计287

10.5.1 适合功耗管理的任务划分288

10.5.2 单片机的低功耗管理程序设计288

10.5.3 外围电路的功耗管理设计294

练习与思考295

第11章 应用系统可靠性设计296

11.1 可靠性设计概述296

11.1.1 可靠性与可靠性设计296

11.1.2 单片机应用系统的可靠性等级299

11.1.3 应用系统的可靠性模型300

11.2 硬件系统的可靠性设计302

11.2.1 总体方案的可靠性设计302

11.2.2 器件选择的可靠性设计303

11.2.3 电路系统的可靠性设计304

11.2.4 电源系统的可靠性设计307

11.3 PCB的可靠性设计310

11.3.1 PCB可靠性设计概述310

11.3.2 PCB中的电磁干扰311

11.3.3 PCB的总体设计314

11.3.4 地线、电源设计314

11.3.5 去耦设计317

11.3.6 布线设计常规319

11.4 软件的可靠性设计320

11.4.1 本质可靠性的软件设计320

11.4.2 可靠性控制的软件设计325

练习与思考333