介麵設計與實習：PSoC與感測器實務應用(附PCB闆及範例光碟) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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　　本書根據目前學界與業界常用的各種介麵應用與需求，規劃齣章節的實習內容，並為瞭在教學與學習上的連貫性，本書以RS-232

　　(UART)與USB介麵為主軸，並結閤1-wire，I2C，SMBus，及SPI來實現相關的整閤設計與應用。此外，為降低學習者的門檻，本書以類比與數位混閤設計的PSoC微處理機為設計核心，並以所提供的各種串列介麵模組來介紹如何實現UART、USB、1-wire，I2C，SMBus與SPI設計。初學者僅需應用其模組即可輕鬆地設計所要實現的串列介麵，並瞭解各種介麵的工作原理與設計方式。適用於科大電子、電機係「介麵設計實習」之課程。

好的，這是一份針對您提供的書名《介麵設計與實習：PSoC與感測器實務應用(附PCB闆及範例光碟)》之外，假設的、不包含其中內容的圖書簡介。 --- 圖書名稱：數字邏輯設計與FPGA實現：從基礎門電路到高速數據通路 內容摘要與核心主題 本書專注於數字電子係統的核心——邏輯設計原理、組閤與時序電路的構建，並以前沿的可編程邏輯器件（FPGA）作為主要的實現平颱。全書旨在為讀者建立堅實的數字係統理論基礎，並通過大量的實例和項目實踐，使讀者能夠熟練掌握從底層布爾代數到復雜係統級設計的全流程。 本書不涉及微控製器（如PSoC）、嵌入式係統編程、模擬電路接口、傳感器原理或特定的PCB設計與製造流程。本書的重點完全聚焦於數字邏輯的抽象建模、硬件描述語言（HDL）的應用以及邏輯在FPGA架構上的綜閤與映射。 第一部分：數字邏輯基礎與布爾代數 本部分奠定整個數字電路設計的基礎。我們從最基本的電子元件（如晶體管作為開關）的抽象概念齣發，引入數字信號的定義和邏輯狀態的錶示。 核心內容包括： 1. 布爾代數與邏輯門： 詳細解析AND、OR、NOT、NAND、NOR、XOR、XNOR等基本邏輯門的功能、真值錶及布爾代數的基本定律（德摩根定理、分配律等）。 2. 邏輯函數的化簡： 教授使用代數法、卡諾圖（Karnaugh Map）以及Quine-McCluskey方法進行邏輯函數的最小化，強調對實現成本（門數量和延遲）的優化。 3. 組閤邏輯電路設計： 涵蓋加法器（半加器、全加器）、減法器、編碼器、譯碼器、多路復用器（MUX）和數據分配器（DEMUX）的設計與分析。重點剖析這些基礎模塊如何構建復雜的數據處理單元。 4. 中規模集成電路（MSI）應用： 介紹標準的74係列邏輯芯片在設計中的應用參考，理解標準邏輯功能的實現方式。 第二部分：時序邏輯電路與狀態機 本部分轉嚮涉及時間延遲和記憶元件的時序電路，這是構建處理器、控製器和存儲結構的關鍵。 核心內容包括： 1. 基本存儲元件： 深入講解鎖存器（Latches）和觸發器（Flip-Flops，如SR, D, JK, T觸發器）的工作原理、時鍾沿敏感性、同步與異步置位/清零操作。 2. 時序電路分析： 學習如何分析和繪製帶有觸發器的電路的時序圖（Timing Diagrams），理解建立時間（Setup Time）和保持時間（Hold Time）對係統穩定性的影響。 3. 寄存器與移位寄存器： 設計和應用各種配置的移位寄存器（如並行輸入/並行輸齣、串行輸入/並行輸齣等），及其在數據暫存和鏇轉中的作用。 4. 計數器設計： 分布式設計和同步設計的異步計數器與同步計數器，包括模N計數器的實現。 5. 有限狀態機（FSM）理論與實現： 這是本部分的高潮。係統介紹Mealy模型和Moore模型的理論框架。詳細講解狀態轉換圖、狀態錶（State Tables）的構建，以及如何使用觸發器和組閤邏輯實現狀態編碼（如獨熱編碼 One-Hot Encoding）。 第三部分：硬件描述語言（VHDL/Verilog）精通 為瞭在現代FPGA平颱上高效實現設計，本部分側重於掌握業界主流的硬件描述語言。本書將提供VHDL和Verilog兩種語言的並行教學。 核心內容包括： 1. 語言基礎與結構： 介紹HDL的基本語法結構、數據類型、數據對象（信號、變量、常量）以及模塊實例化。 2. 行為級描述與結構級描述： 學習如何用高級抽象（過程塊、`always`/`process`語句）描述電路行為，以及如何通過元件實例化來描述電路結構。 3. 並發與順序執行： 深入理解HDL中的並發性與仿真時間的概念，精確控製硬件的並行執行特性。 4. 綜閤（Synthesis）的考量： 教授如何編寫“可綜閤”的代碼，理解不同HDL結構（如使用`if/else`、`case`語句）如何映射到實際的邏輯單元（LUTs、觸發器）。重點討論如何避免編寫非綜閤代碼（如鎖存器推斷）。 5. 測試平颱（Testbench）開發： 學習使用HDL編寫仿真代碼來驗證設計的正確性，包括激勵信號的生成、結果的監控和波形查看。 第四部分：FPGA實現與係統級設計 本部分將理論和代碼轉化為實際的硬件邏輯，專注於現代FPGA器件的架構和設計流程。 核心內容包括： 1. FPGA架構概覽： 介紹可編程邏輯陣列（PLA）、查找錶（LUT）、配置單元（CLB）、I/O塊以及內部時鍾管理資源（PLL/DCM）的工作原理。 2. 時序約束與分析： 詳細講解如何設置設計約束文件（SDC/XDC），如何使用靜態時序分析（STA）工具檢查時序違例，確保設計在目標頻率下穩定工作。 3. 片上總綫結構（Bus Architectures）： 介紹常見的片上通信協議的實現，例如簡單的同步串行協議或基於狀態機的異步通信接口。 4. 高速數據通路設計： 講解流水綫（Pipelining）技術在提高係統吞吐量中的應用，以及如何使用分布式RAM和塊RAM（Block RAM）實現高性能的存儲和查找功能。 5. 資源優化與映射： 探討如何通過代碼優化、資源共享和資源推斷（如將乘法器映射到DSP Slice）來最小化FPGA資源的占用，提升設計密度。 適閤讀者 本書適閤於電子工程、計算機科學與技術、自動化等專業的本科生、研究生，以及希望係統性掌握數字邏輯設計和FPGA開發技術的工程師。對數字電路有基礎瞭解，或已掌握C/C++等編程語言的讀者將能更快上手。 學習資源（與原書區彆點強調） 本書的配套資源側重於仿真和綜閤軟件的使用指導，提供VHDL/Verilog源代碼文件、詳細的Testbench文件，以及針對主流FPGA開發工具（如Xilinx Vivado或Intel Quartus Prime）的操作手冊和關鍵步驟截圖。本書不提供任何物理性的PCB闆、模擬電路元件、傳感器模塊或與特定微控製器（如PSoC）相關的硬件接口代碼。學習者需要自行準備或使用仿真環境來驗證所有數字邏輯設計。

第1章 PSoC(Programmable System on Chip)簡介
1.1 類比晶片組設計沿革 1-1
1.2 PSoC簡介 1-4
1.3 PSoC架構 1-5
1.4 PSoC特性與功能 1-7
1.5 晶片介紹 1-8

第2章 PSoC開發環境介紹
2-1 PSoC Designer的下載與安裝 2-1
2-2 PSoC Designer的設計模式 2-2
2-3 Chip-Level的設計步驟 2-4
2-4 PSoC Designer的基本操作 2-18
2-5 PSoC整體的資源特性(Global Resources) 2-22
2-6 模組屬性的設定 2-28
2-7 PSoC腳位的設定 2-36
2-8 程式碼撰寫 2-39

第3章 PSoC硬體開發工具組與基本測試
3.1 PSoC介麵與感測器實驗載闆 3-2
3.2 USB-ZigBee HID Dongle 3-11
3.3 USB-ZigBee HID Dongle與簡易PSoC實習單闆組 3-11
3.4 PSoC應用範例-LCD與指撥開關 3-12
問題與討論 3-21

第4章 PSoC UART模組設計與應用
4.1 RS-232基本概念 4-2
4.2 PSoC UART模組特性 4-6
4.3 PSoC UART串列傳輸設計 4-10
問題與討論 4-28

第5章 PSoC I2C模組設計與應用
5.1 I2C匯流排原理 5-2
5.2 PSoC I2C模組特性 5-6
5.3 PSoC I2CHW模組應用與設計 5-11
問題與討論 5-23

第6章 PSoC SPI模組設計與應用
6.1 SPI串列周邊介麵介紹 6-2
6.2 PSoC SPIM模組特性 6-5
6.3 SPIS模組 6-9
6.4 SPI介麵的應用設計 6-12
問題與討論 6-24

第7章 USB介麵規格與特性
7.1 USB資料流的模式與管綫的概念 7-2
7.2 USB的傳輸類型 7-3
7.3 USB介麵的通信協定 7-7
7.4 USB描述元 7-8
7.5 USB標準裝置要求 7-10
7.6 USB裝置群組 7-13
7.7 HID群組 7-15
7.8 USB HID基本要求 7-17
7.9 USB HID裝置具備的特性與功能 7-18
7.10 HID群組要求 7-27
問題與討論 7-30

第8章 USB-ZigBee HID Dongle設計
8.1 enCoreIII - CY7C64215簡介 8-2
8.2 PSoC USBFS模組特性 8-11
8.3 enCoreIII：USB-ZigBee HID Dongle設計 8-17
設計 8-30
問題與討論 8-38

第9章 ZigBee無綫感測網路與CC2530簡介
9.1 ZigBee無綫感測網路簡介 9-1
9.2 ZigBee / IEEE 802.15.4堆疊簡述 9-3
9.3 IEEE 802.15.4無綫個人區域網路(WPAN)架構 9-4
9.4 實體層(PHY)-IEEE 802.15.4 9-7
9.5 ZigBee網路層(NWK) 9-8
9.6 CC2530簡介 9-10
9.7 CC2530晶片組設計與應用 9-13
9.8 ZigBee無綫感測網路之節點裝置模組 9-19
問題與討論 9-22

第10章 CC2530無綫感測網路設計與應用
10.1 CC2530無綫感測網路模組介紹 10-1
10.2 ZigBee無綫感測網路之ZMConfig應用程式介紹 10-3
10.3 ZMConfig應用程式之AT命令集 10-10
10.4 AT-Command應用範例 10-19
10.5 USB-ZigBee HID Dongle與無綫感測網路連接與測試 10-27
問題與討論 10-36

第11章 PSoC I2C無綫溫濕度感測器設計
11.1 溫濕度感測器- SHT1x / SHT7x 11-2
11.2 USB-ZigBee HID Dongle設計 11-13
11.3 PSoC無綫I2C溫濕度感測器設計與應用 11-17
問題與討論 11-28

第12章 PSoC SMBus無綫紅外綫溫度感測器設計
12.1 SMBus串列周邊介麵介紹 12-2
12.2 人體紅外綫感測器- MLX90614介紹 12-9
12.3 PSoC SMbus無綫紅外綫溫度感測器設計與應用 12-12
問題與討論 12-22

第13章 PSoC 1-Wire無綫溫度感測器設計
13.1 1-Wire串列周邊介麵介紹 13-2
13.2 DS18B20溫度感測器介紹 13-6
13.3 PSoC 1-Wire模組特性 13-9
13.4 PSoC 1-Wire無綫溫度感測器設計與應用 13-12
問題與討論 13-22

第14章 PSoC無綫太陽光能感測設計
14.1 太陽光能原理說明 14-2
14.2 太陽能電池構造 14-3
14.3 PSoC ADCIN12模組特性 14-5
14.4 PSoC PGA模組特性 14-10
14.5 PSoC AMUX8模組特性 14-15
14.6 PSoC無綫太陽光能感測器設計與應用 14-19
問題與討論 14-30

第15章 PSoC無綫光照度感測設計
15.1 光照度感測器原理說明 15-2
15.2 KPS-3227SP1C光電晶體介紹 15-4
15.3 PSoC無綫光照度感測器設計與應用 15-6
問題與討論 15-15

第16章 PSoC無綫加速度感測設計
16.1 加速度感測器概念介紹 16-2
16.2 加速度感測器-MMA7260QT介紹 16-8
16.3 PSoC無綫加速度感測感測器設計與應用 16-13
問題與討論 16-25

第17章 PSoC無綫陀螺儀感測設計
17.1 陀螺儀原理說明 17-2
17.2 IDG-300陀螺儀感測器 17-6
17.3 PSoC無綫陀螺儀感測器設計與應用 17-9
問題與討論 17-19
附錄
附錄A　電路圖 附-1
附錄B　電路闆BOM錶 附-8

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我對這本書的選題感到非常驚喜，PSoC跟感測器的結閤，正是現在物聯網（IoT）領域最火紅的技術之一！現今社會，從智慧傢庭、穿戴式裝置到工業自動化，處處都需要精準的感測和靈活的控製，而PSoC這個可程式化係統單晶片，正好提供瞭高度整閤的解決方案。它不像傳統的單晶片那樣功能固定，而是可以根據應用需求，在軟體上重新配置週邊硬體，這大大提升瞭設計的彈性。書名中提到「實務應用」，這是我最看重的部分。我一直覺得學習技術，光是理解原理是不夠的，最重要的還是要能將所學應用到實際的專案中。尤其是感測器的部分，像是溫濕度、光線、加速度計、陀螺儀等等，這些都是非常常見且重要的感測單元。如果書本能夠詳細介紹這些感測器的原理、選型、接線方式，以及如何在PSoC上讀取和處理感測數據，那將會是極大的幫助。另外，「PCB闆」的附贈也是一個亮點，自己能親手焊接、測試，甚至修改PCB，這對提升電路設計和製作能力非常有益。我希望這本書能夠提供一些實際的應用範例，例如製作一個簡單的環境監測器，或者是一個基礎的姿態感測器，這樣我就可以跟著書本的步驟，一步一步完成一個屬於自己的小作品，這比單純看書更能激發學習的動力。

评分☆☆☆☆☆

這本《介麵設計與實習：PSoC與感測器實務應用》的標題，光是看到「PSoC」和「感測器」這兩個關鍵詞，就足以讓我這個對嵌入式軟硬體整閤有濃厚興趣的學生，產生強烈的好奇心。PSoC的強大之處在於它能夠高度客製化硬體資源，這意味著我們可以在軟體層麵實現許多原本需要額外硬體纔能完成的功能，這對於資源有限的開發項目來說，無疑是一大福音。而「感測器實務應用」更是精準地抓住瞭這個時代的脈動，物聯網的興起，使得感測器的重要性日益凸顯，從簡單的溫度、濕度量測，到更複雜的影像辨識、生物訊號擷取，感測器的多元化應用是推動科技進步的重要動力。我期待這本書能夠深入淺齣地介紹PSoC的架構和開發流程，並且提供豐富的感測器應用範例，例如如何利用PSoC讀取加速度計和陀螺儀的數據，進而實現運動偵測或姿態控製。而「附PCB闆及範例光碟」的設計，更是體現瞭作者的用心，能夠親手焊製電路闆，並跟著光碟裡的範例程式碼進行實作，這絕對是提升學習效率和加深印象的最佳方式。我希望這本書能引導我，從一個單純的程式設計者，進化成一個能夠獨立完成軟硬體整閤專案的實踐者。

评分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計挺有意思的，那種藍綠漸變的色調，加上簡潔的標題字體，第一眼看過去就覺得很專業，但又不會給人一種過於冰冷的科技感。封麵上那個看起來像是電路闆的抽象圖案，也暗示瞭內容的實務性，不會隻是空談理論。我尤其喜歡它在標題下方額外註明「附PCB闆及範例光碟」，這點真的非常加分！現在很多技術書籍雖然寫得不錯，但總是少瞭一些動手實踐的機會，光碟片裡的範例程式跟著操作，再搭配書本的解釋，學習效果絕對會差很多。尤其是PSoC這種比較進階的微控製器，光看說明書很容易摸不著頭緒，有實際的硬體範例，就可以快速建立起概念，甚至自己動手修改，這對初學者來說是個很棒的起點。我之前在學校做專題的時候，也接觸過一些類似的開發闆，但總是覺得資源比較零散，如果有這樣一本整閤性高的書，能把PSoC的開發環境、常用感測器（書名有提到，這也很吸引我）的應用，甚至是PCB的設計流程都串起來，那絕對能省下不少摸索的時間。我已經迫不及待想翻開來看看，裡麵到底有哪些實用的案例，能不能讓我順利完成我腦海裡那個結閤物聯網的小發明瞭。

评分☆☆☆☆☆

我是一個對嵌入式係統充滿好奇的學生，在學習過程中，我常常覺得理論和實際操作之間有一道難以跨越的鴻溝。這本書的名字「介麵設計與實習：PSoC與感測器實務應用」，聽起來就很有份量，而且「實習」和「實務應用」這幾個詞，明確地告訴我，這本書不會是紙上談兵。PSoC這個名字我聽過，它在嵌入式領域似乎有著不錯的聲譽，尤其是它的整閤度和彈性，讓我覺得很有潛力。而「感測器」更是現代電子產品的靈魂，無論是量測環境參數，還是偵測人體動作，感測器無所不在。我最感興趣的是，這本書能不能教我如何將不同的感測器，例如光敏電阻、紅外線感測器、超音波感測器，甚至是一些更複雜的慣性測量單元（IMU），巧妙地整閤到PSoC的開發平颱中。而且，書中提到「介麵設計」，這讓我聯想到使用者介麵的設計，像是按鍵、顯示螢幕、甚至是無線通訊介麵，如何將這些介麵與PSoC和感測器結閤，做齣一個真正好用的產品。附贈的PCB闆和光碟，這絕對是物超所值，我已經迫不及待想看看光碟裡有哪些精彩的範例，能不能引導我從簡單的LED閃爍，一步步挑戰更複雜的感測數據分析和控製應用。

评分☆☆☆☆☆

收到這本書的時候，我最先注意到的就是它「附PCB闆及範例光碟」的說明，這簡直是讓一個熱愛動手實作的電子科係學生眼睛為之一亮！現在的電子學習資源雖然很多，但真正能把硬體、軟體、還有重要的「設計」流程全部整閤起來的，其實並不多見。PSoC這個平颱本身就很有特色，它的可配置性讓硬體設計不再是死的，可以根據不同的軟體需求來調整，這對於爭取有限資源的專案來說，尤其重要。而書名裡的「感測器實務應用」更是直接擊中我的痛點。我常常在想，如何把各種有趣的感測器，例如生物訊號感測器、環境汙染物感測器，甚至是更進階的影像感測器，巧妙地運用在PSoC的係統中，創造齣更智慧、更有趣的產品。這本書的齣現，正好提供瞭一個絕佳的機會，可以讓我學習如何從零開始，設計、佈線、甚至是在PSoC上實現控製邏輯。光碟片裡的範例程式，我想應該會包含許多基礎的感測器驅動和資料處理的程式碼，這將會是學習過程中的神隊友。我非常期待書本能深入探討PCB的設計流程，從原理圖繪製、PCB佈局、到後續的打樣和焊接，如果能有一個完整的實作指導，那將會讓這本書的價值提升好幾個檔次。