USB介麵設計與應用入門(附範例光碟及PCB闆) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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• 範例光碟
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本書將針對USB介麵設計上，以最易切入的PC主機端應用程式的開發角度介紹給初學的讀者。而本書的章節的規劃與安排上，特定分為四個部分： 第一章：簡介VisualBasic6.0應用程式，第二章~第四章：介紹USB理論與規範與人性化介麵裝置，第五章~第八章：介紹USB應用程式設計概念、VisualBasic6.0API函式的呼叫與USB介麵應用程式撰寫，第九章~第十五章：介紹ATMEGA8-16PU晶片組開發工具的使用與USB介麵的基本輸齣與輸入實驗設計。另外，此書內容的亦涵蓋乙級硬體裝修檢定考與102學年度工業類科學生技藝競賽之電腦修護題目範例解析與設計範例。本書適用於科大資工、電子及電機係「介麵設計實習」、「介麵技術實習」課程使用。

本書特色

　　1.本書將針對USB介麵設計上，透過VisualBasic6.0程式來設計與練習，以最易切入的PC主機端應用程式的開發角度介紹給初學的讀者。
　　2.本書涵蓋乙級電腦硬體裝修檢定考與102學年度工業類科學生技藝競賽之電腦修護題目範例解析與設計範例。
　　3.本書隨書附贈PCB闆，以利讀者練習實驗。

電子設計與嵌入式係統實踐：從理論到實戰的進階之路 一本專注於現代電子係統構建與高級嵌入式軟件開發的深度實踐指南 本書旨在為具有一定電子學基礎，並渴望深入掌握現代嵌入式係統設計、高性能數據接口應用以及復雜電路係統集成的工程師和高級愛好者提供一套詳盡、實用的技術藍圖。我們聚焦於超越基礎電路連接的層麵，直擊工業級應用中對速度、可靠性和係統優化提齣的核心要求。 第一部分：高速數字信號完整性與接口規範深度解析 本部分將徹底剖析當今主流高速數字接口背後的物理層原理與設計考量。我們不滿足於僅僅介紹引腳定義，而是深入探究信號在PCB走綫上傳輸時的串擾（Crosstalk）、反射（Reflection）、損耗（Attenuation）等關鍵信號完整性（SI）問題。 高速傳輸綫理論與阻抗匹配： 詳細闡述微帶綫（Microstrip）和帶狀綫（Stripline）的特性阻抗計算方法，以及如何利用終端匹配（串聯、並聯、AC端接）有效抑製信號失真。我們將使用眼圖分析（Eye Diagram Analysis）作為核心工具，講解如何評估和優化數據眼圖的質量，確保在特定數據速率下的可靠傳輸。 差分信號設計與屏蔽技術： 深入探討差分信號對的共模抑製（CMRR）原理，以及在多層PCB設計中實現完美差分對的關鍵工藝要求，包括等長設計、緊密耦閤以及如何有效隔離外部噪聲源。此外，還將介紹先進的電磁兼容性（EMC）設計原則，特彆是針對高頻開關噪聲的闆級屏蔽和接地策略。 PCIe/USB 3.x 物理層協議剖析（非具體範例介紹）： 本章將聚焦於這些通用接口協議在物理層實現上的挑戰，例如時鍾數據恢復（CDR）機製的原理、鏈路訓練（Link Training）流程的底層邏輯，以及如何利用示波器和網絡分析儀對發射端和接收端進行精準的抖動（Jitter）測試與容限分析。 第二部分：先進微控製器架構與實時操作係統（RTOS）深度編程 本書將引導讀者超越簡單的裸機編程，進入復雜嵌入式係統的核心——實時操作係統與多核協同工作。 現代Cortex-M/R係列內核特性挖掘： 不僅僅講解寄存器配置，而是深入探討流水綫（Pipeline）、分支預測、緩存（Cache）管理（如L1/L2緩存的直寫/迴寫策略）對實時任務性能的影響。重點分析如何利用特權/非特權模式、內存保護單元（MPU）來構建健壯且隔離良好的軟件環境。 實時操作係統內核機製詳解： 詳細解析搶占式調度、優先級反轉（Priority Inversion）問題及其解決方案（如PCP/BMP協議）。我們將深入源碼層麵分析任務上下文切換的開銷與機製，並提供一套優化RTOS配置以適應低延遲要求的實踐方法。 中斷係統的高效管理與低延遲中斷服務程序（ISR）設計： 探討嵌套嚮量中斷控製器（NVIC）的高級特性，包括中斷優先級分組、仲裁機製。教授如何設計盡可能短的ISR，並將耗時的處理邏輯安全地轉移至任務層麵，確保係統響應的確定性。 第三部分：傳感器融閤與高性能數據采集係統 本部分關注如何構建一個能夠精確、快速地從物理世界采集並處理數據的係統，這在工業自動化、醫療儀器和機器人技術中至關重要。 模數轉換器（ADC）與數據采集鏈優化： 深入研究SAR、Sigma-Delta等不同架構ADC的工作原理、有效位數（ENOB）的實際意義。重點講解采樣率、量化噪聲與係統帶寬之間的權衡，以及如何通過數字濾波技術（如抽取濾波、平均濾波）後處理以提高信噪比（SNR）。 高精度時間同步與時鍾域交叉： 討論在多速率數據流中，如何利用鎖相環（PLL）和延遲鎖定環（DLL）來生成穩定、低抖動的係統時鍾。針對不同時鍾域之間的數據傳輸，詳述異步FIFO的設計、仲裁邏輯以及如何避免跨時鍾域的亞穩態問題，保證數據傳輸的完整性。 硬件加速與異構計算導論： 介紹如何利用FPGA或DSP協處理器來卸載CPU的計算負擔。討論數據在CPU與加速器之間高效傳輸的DMA（直接內存訪問）配置技巧，以及如何設計高效的硬件描述語言（HDL）模塊接口，實現係統性能的階躍式提升。 第四部分：可靠性工程與係統級調試 構建齣能長期穩定運行的産品是工程師的最終目標。本部分專注於係統級的測試、調試和可靠性保障。 邊界掃描（JTAG/SWD）的高級應用： 不僅用於程序下載，更深入探討如何利用JTAG接口進行闆級測試（Boundary Scan Test, BIST）以驗證復雜芯片間的連接性，以及在生産階段的自動化測試流程集成。 熱管理與長期可靠性分析： 分析半導體器件的壽命與工作溫度的關係（Arrhenius模型簡介）。指導讀者如何進行初步的熱分析（如熱阻估算），並設計有效的散熱方案（散熱片、熱管等），確保係統在惡劣環境下依然保持性能穩定。 係統級固件升級（OTA/FOTA）的安全性與原子性： 探討在不中斷服務或保證升級失敗後係統可迴滾的前提下，如何安全地實現固件的遠程更新。涵蓋啓動加載器（Bootloader）的設計、雙備份分區策略以及數字簽名驗證在固件完整性保護中的作用。 本書內容強調從底層原理齣發，結閤現代工程實踐中的係統思維。它是一份麵嚮復雜性挑戰的實用參考手冊，緻力於將讀者的技能從“能點亮LED”提升到“能設計齣滿足工業標準的高性能嵌入式解決方案”。

第1章　Visual Basic 6.0簡介 1-1
1.1　初步認識Visual Basic 1-2
1.2　整閤開發環境的介紹 1-4
1.3　變數型態與常數 1-8
1.4　基本語法 1-10
1.5　工具箱 1-17
1.6　撰寫第一個Visual Basic應用程式 1-25
1.6.1 第一個Visual Basic應用程式 1-25
1.6.2 儲存所建的程式檔案 1-32
1.6.3 進階Visual Basic程式(範例程式2)的設計程式的
設計 1-33

第2章　USB的基本架構與特性 2-1
2.1　什麼是USB？ 2-2
2.2　如何安裝USB裝置? 2-5
2.3　USB的匯流排結構 2-9
2.4　USB資料流的模式與管綫的概念 2-12
2.5　USB的傳輸類型 2-14
2.6　USB的連接器與纜綫 2-18
2.6.1　機械結構 2-18
2.6.2　USB介麵的電氣特性 2-21
2.6.3　USB匯流排狀態 2-23
2.6.4　USB的電源管理 2-25
2.7　USB的編碼方式 2-26
2.8　USB 3.0協定與基本概念 2-27
2.8.1　USB 3.0實體介麵 2-27
2.8.2　USB 3.0機械特性 2-29
2.8.3　USB3.0匯流排架構 2-30

第3章　USB介麵的通信協定 3-1
3.1　USB通信協定基礎 3-1
3.1.1　欄位的格式 3-2
3.1.2　封包格式 3-6
3.1.3　資料交易格式 3-10
3.2　分割資料交易 3-16
3.3　USB描述元 3-17
3.3.1　裝置描述元 3-21
3.3.2　配置描述元 3-22
3.3.3　介麵描述元 3-23
3.3.4　端點描述元 3-24
3.3.5　字串描述元 3-25
3.3.6　HID群組與報告描述元 3-26
3.4　USB的標準要求 3-27
3.5　裝置群組 3-29
3.6　USB周邊裝置與驅動程式 3-31
3.7　USB周邊裝置的發展方嚮 3-33

第4章　人性化介麵裝置(HID)群組 4-1
4.1　HID群組簡介 4-1
4.2　HID群組的特性與限製 4-2
4.3　HID群組的基本要求 4-4
4.4　HID群組的韌體要求 4-5
4.5　辨識HID群組 4-7
4.5.1　描述元的內容 4-7
4.5.2　啓動介麵(Boot Interfaces) 4-11
4.5.3　HID群組描述元 4-12
4.6　報告描述元 4-13
4.7　HID群組要求 4-22

第5章　USB I/O介麵卡實驗闆與軟體開發環境 5-1
5.1　USB I/O介麵卡實驗闆 5-1
5.2　軟體開發工具與環境 5-6
5.2.1　Notepad程式編輯器工具軟體 5-7
5.2.2　avrdude燒錄器工具軟體 5-16
5.2.3　燒錄程式碼實作 5-26

第6章　USB應用程式的設計概念 6-1
6.1　主機通訊的基本概念 6-1
6.2　主機如何發現裝置 6-2
6.3　HID裝置驅動程式與DLL的特性 6-4
6.4　HID API函式 6-7
6.5　API函式與Visual Basic的基本概念 6-9
6.5.1　宣告 6-10
6.5.2　ByRef與ByVal傳遞的格式 6-15
6.5.3　傳遞空值 6-17
6.5.4　函式與副程式 6-18
6.5.5　DLL檔案的使用 6-19
6.5.6　字串格式 6-20
6.5.7　結構 6-20
6.5.8　如何呼叫API函式？ 6-21

第7章　USB HID裝置的API函式 7-1
7.1　Windows與HID裝置通訊的API函式 7-1
7.2　尋找所有的HID裝置 7-2
7.2.1　取得HID群組的GUID-HidD_GetHidGuid函式 7-2
7.2.2　取得所有HID訊息的結構陣列-SetupDiGetClass Devs
函式 7-4
7.2.3　辨識每一個HID介麵-SetupDiEnumDeviceInterfaces函式 7-5
7.2.4　取得裝置的路徑-SetupDiGetDeviceInterfaceDetail函式 7-7
7.2.5　取得裝置的代碼-CreateFile函式 7-10
7.2.6　取得廠商與産品ID碼-HidD_GetAttributes函式 7-12
7.3　檢查HID裝置功能 7-13
7.3.1　取得包含裝置能力的緩衝區指標 -HidD_GetPreparsedData函式 7-13
7.3.2　取得裝置的能力-HidP_GetCaps函式 7-14
7.3.3　取得數值的能力-HidP_GetValueCaps函式 7-16
7.4　讀取與寫入資料 7-18
7.4.1　傳送特性報告給裝置-HidD_SetFeature函式 7-19
7.4.2　從裝置讀取特性報告-HidD_GetFeature函式 7-21
7.4.3　傳送輸齣報告給裝置-WriteFile函式 7-23
7.4.4　從裝置讀取輸入報告-ReadFile函式 7-24
7.5　關閉通訊-CloseHandle函式 7-24

第8章　USB介麵應用程式設計 8-1
8.1　HID API函式的引用 8-1
8.2　打開HID裝置的通訊步驟 8-15
8.3　Visual Basic錶單程式設計 8-17
8.3.1　取得HID群組GUID碼-HidD_GetHidGuid函式 8-22
8.3.2　取得所有HID訊息的結構陣列-SetupDiGetClassDevs
函式 8-24
8.3.3　辨識每一個HID介麵-SetupDiEnumDeviceInterfaces
函式 8-26
8.3.4　取得裝置的路徑-SetupDiGetDeviceInterfaceDetail函式 8-28
8.3.5　取得裝置的代碼-CreateFile函式 8-30
8.3.6　取得販售商與産品ID-HidD_GetAttributes函式 8-32
8.3.7　取得包含裝置能力的緩衝區指標 -HidD_GetPreparsedData函式 8-34
8.3.8　取得裝置的能力-HidP_GetCaps函式 8-35
8.3.9　取得數值的能力-HidP_GetValueCaps函式 8-38
8.3.11　從裝置讀取特性報告-Hid_GetFeature函式 8-41
8.4　完整的測試程式 8-44

第9章　動態鏈結函式庫(DLL)檔案的設計與應用 9-1
9.1　DLL檔案的設計方法與步驟 9-1
9.2　多個USB裝置控製的DLL設計 9-18
9.3　個彆位元組傳輸的DLL設計 9-23

第10章　USB I/O介麵卡設計
-應用ATmega8A-16PU晶片組 10-1
10.1　ATmega8A-16PU晶片組介紹 10-1
10.2　ATmega8A-16PU晶片組GPIO 10-8
10.2.1　通用數位I/O周邊埠 10-9
10.2.2　可切換的周邊埠功能 10-11
10.2.3　暫存器描述 10-23
10.3　USB I/O介麵卡控製LED設計 10-24
10.3.1　硬體電路設計 10-25
10.3.1　韌體程式碼設計 10-27
10.4　實驗操作與測試 10-43

第11章　USB I/O介麵卡-LED控製設計
(乙級硬體裝修檢定考) 11-1
11.1　USB輸齣控製LED硬體設計 11-1
11.2　USB I/O介麵卡控製LED程式設計 11-10
11.2.1　第一題：個人電腦USB I/O介麵卡製作與單隻LED嚮
左移閃爍控製 11-10
11.2.2　第二題：個人電腦USB I/O介麵卡製作與單隻LED嚮
右移閃爍控製 11-18
11.2.3　第三題：個人電腦USB I/O介麵卡製作與兩隻LED嚮
左移閃爍控製 11-19
11.2.4　第四題：個人電腦USB I/O介麵卡製作與兩隻LED嚮
右移閃爍控製 11-20
11.2.5　第五題：個人電腦USB I/O介麵卡製作與LED嚮左逐
一點亮控製 11-21
11.2.6　第六題：個人電腦USB I/O介麵卡製作與LED嚮右逐
一點亮控製 11-22
11.2.7　第七題：個人電腦USB I/O介麵卡製作與LED 由中間
嚮左右兩側依序點亮控製 11-23
11.2.8　第八題：個人電腦USB I/O介麵卡製作與LED由左右
兩側嚮中間依序點亮控製 11-24
11.2.9　第九題：個人電腦USB I/O介麵卡製作與LED由右嚮
左再由左嚮右依序點亮控製 11-25
11.2.10 第十題：個人電腦USB I/O介麵卡製作與LED由左嚮
右再由右嚮左依序點亮控製 11-26
11.3　實驗操作與測試 11-31

第12章　USB I/O介麵卡-8x8點矩陣 設計 12-1
12.1　USB I/O介麵卡的8x8點距陣硬體設計 12-1
12.2　USB I/O介麵卡控製8x8點距陣的韌體程式設計 12-8
12.3　USB I/O介麵卡控製8x8點距陣的VB應用程式
設計 12-15
12.4　實驗操作與測試 12-25
12.5　重新配置MCU保險絲位元組 12-31

第13章　USB I/O介麵卡-七段顯示器設計 13-1
13.1　USB I/O介麵卡的七段顯示器硬體設計 13-1
13.2　USB I/O介麵卡控製七段顯示器的韌體程式設計 13-3
13.3　USB I/O介麵卡控製七段顯示器的VB應用程式
設計 13-10
13.4　實驗操作與測試 13-13

第14章　USB I/O介麵卡-LCD顯示器 設計 14-1
14.1　USB I/O介麵卡的LCD硬體設計 14-1
14.2　LCD控製與應用 14-6
14.3　USB I/O介麵卡控製LCD顯示器的韌體程式設計 14-18
14.4　USB I/O介麵卡控製LCD顯示器的VB應用程式
設計 14-24
14.5　實驗操作與測試 14-27

第15章　USB I/O介麵卡-指撥開關與按鈕設計 15-1
15.1　USB I/O介麵卡的指撥開關與按鈕硬體設計 15-1
15.2　USB I/O介麵卡控製指撥開關與按鈕的韌體程式
設計 15-2
15.3　USB I/O介麵卡控製指撥開關與按鈕的VB應用
程式設計 15-8
15.4　實驗操作與測試 15-11

第16章　USB I/O介麵卡-指撥開關與LED控製設計 16-1
16.1　USB I/O介麵卡的指撥開關與LED硬體設計 16-1
16.2　USB I/O介麵卡控製指撥開關與LED的韌體程式
設計 16-2
16.3　USB I/O介麵卡控製指撥開關與LED的VB應用程
式設計 16-8
16.4　實驗操作與測試 16-11

附錄A　USB周邊裝置I/O實驗單闆 電路圖 A-1
附錄B　USB周邊裝置I/O實驗單闆零件錶 B-1
附錄C　 C-1

评分☆☆☆☆☆

對於我來說，一本好的技術書籍不僅僅是知識的傳授，更重要的是能夠激發我的思考和創造力。《USB介麵設計與應用入門(附範例光碟及PCB闆)》這本書在這一點上做得非常齣色。我注意到書中不僅僅是簡單地羅列USB的各種標準和規範，而是從設計者的角度齣發，講解瞭在實際的USB接口設計中，需要考慮哪些關鍵因素，比如信號完整性、電源管理、抗乾擾等等。這些細節的處理，往往是決定一個産品成敗的關鍵。我猜想書中會提供一些設計指南和最佳實踐，幫助讀者避免常見的陷阱。而且，附帶的“範例光碟”和“PCB闆”不僅僅是簡單的附贈品，它們更像是一個實驗平颱，讓我可以驗證書中的理論，並在此基礎上進行創新。我非常期待能夠通過這本書，學習到如何設計一個穩定可靠的USB接口，如何優化USB設備的性能，甚至是如何根據特定的應用需求，定製USB接口的功能。這本書的齣現，無疑為我的USB技術學習之路提供瞭一個堅實的起點和豐富的實踐機會。

评分☆☆☆☆☆

拿到這本書的時候，我最先留意到的就是它的裝幀和排版。封麵設計簡潔明瞭，標題字體醒目，給人一種專業且易於親近的感覺。翻開書頁，印刷清晰，文字大小適中，閱讀起來非常舒適，不會有那種壓迫感。我特意翻閱瞭幾頁，發現書中使用瞭大量的圖示和錶格，這些視覺化的信息對於理解復雜的USB協議和電路設計非常有幫助。例如，在介紹USB數據傳輸流程時，書中就配有詳細的狀態圖和時序圖，讓我能夠一目瞭然地把握數據包的結構和傳輸過程。此外，書中還穿插瞭一些實際應用案例的截圖和講解，這些都非常有啓發性。我特彆關注到，書中似乎為每一個章節都設計瞭相應的練習題或者小項目，這非常符閤“入門”的定位，能夠幫助讀者鞏固所學知識。我曾經嘗試過閱讀一些理論性過強的技術書籍，結果常常是知其然不知其所以然。而這本書從標題和內容編排上看，似乎能很好地平衡理論深度和實踐可操作性，這對我來說是極大的吸引力。我非常期待通過這本書，能夠深入理解USB的物理層、協議層以及應用層，並能獨立完成一些簡單的USB設備的設計。

评分☆☆☆☆☆

一直對USB技術很感興趣，尤其是在電子項目開發中，USB接口的便利性和普及性讓我覺得非常有必要深入瞭解。這本書的標題《USB介麵設計與應用入門(附範例光碟及PCB闆)》立刻吸引瞭我，"入門"這個詞錶明它適閤我這種初學者，而"設計與應用"則涵蓋瞭理論和實踐，這是我最看重的。我一直覺得，光是知道怎麼用USB接口是不夠的，更重要的是理解它背後的工作原理，甚至能夠自己設計和實現。這本書承諾附帶"範例光碟及PCB闆"，這簡直太棒瞭！這意味著我不僅能學到知識，還能立刻動手實踐，將理論轉化為實際的電路。我猜想光盤裏會有很多源代碼和電路圖，可以讓我直接參考，而PCB闆更是省去瞭自己繪製和製作的麻煩，可以直接焊接元件進行測試。我非常期待能通過這本書，掌握USB接口的基本電路構成，瞭解不同USB標準的差異，以及如何在嵌入式係統中實現USB通信。同時，我也希望能學習到一些常見的USB應用案例，比如數據傳輸、設備控製等等，這對我未來的項目開發會有很大的幫助。這本書的齣版時機也恰到好處，USB技術仍在不斷發展，瞭解最新的USB標準和設計趨勢對保持技術的前沿性至關重要。

评分☆☆☆☆☆

這本書的內容給我留下瞭非常深刻的印象，尤其是它在“應用”方麵的側重點。雖然我對USB的底層原理有所瞭解，但我更希望能夠將這些知識轉化為實際的産品。這本書恰好滿足瞭我的需求。我注意到書中不僅講解瞭USB接口的基本構成和協議，還深入探討瞭如何在不同的嵌入式平颱（比如Arduino、STM32等）上實現USB通信。這對於我這種經常使用這些微控製器進行開發的工程師來說，是非常有價值的。書中提供的“範例光碟”應該會包含很多可以直接運行的代碼，讓我能夠快速上手，而不是從零開始編寫繁瑣的驅動程序。我非常期待能夠通過這些範例，學習如何實現USB HID設備、USB存儲設備，甚至是一些更復雜的USB通信協議。而且，書中附帶的“PCB闆”更是錦上添花，這絕對是一個實實在在的動手實踐機會。能夠親手焊接一個USB接口的PCB闆，並將其與我的項目結閤，這種成就感是無與倫比的。我估計這本書會詳細介紹PCB闆的電路設計，以及元件的選擇和焊接方法，這對我提升自己的硬件設計能力也非常有幫助。

评分☆☆☆☆☆

這本書最讓我驚喜的是其“入門”的定位，這對於許多初學者來說，無疑是開啓USB技術大門的鑰匙。我曾嘗試閱讀過一些關於USB協議的專業書籍，但那些晦澀難懂的術語和復雜的圖錶常常讓我望而卻步。而《USB介麵設計與應用入門(附範例光碟及PCB闆)》這本書，從標題就能看齣它非常注重基礎知識的講解，並且輔以大量的實例。我猜測書中會用比較通俗易懂的語言，一步步引導讀者理解USB接口的工作原理，比如它的數據傳輸方式、錯誤檢測機製等等。“範例光碟”的加入，更是為初學者提供瞭一個無需復雜配置就能上手的環境，可以直接運行和修改代碼，感受USB通信的魅力。而“PCB闆”則提供瞭一個將虛擬的電路轉化為真實世界的機會，讓學習過程更加直觀和有趣。我非常相信，通過這本書，即便是對電子工程不太熟悉的讀者，也能對USB接口有一個清晰的認識，並能獨立完成一些簡單的USB應用。這本書的齣現，降低瞭USB技術學習的門檻，對於推動USB技術的普及具有積極意義。