微處理器原理與應用：C語言與PIC18微控製器(4版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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• 第四版
• 微控製器

《微處理器原理與應用：C語言與PIC18微控製器》的內容以介紹微處理器相關的知識概念與使用方法為主要目標，配閤使用Microchip PIC18係列微控製器作為微處理器各個硬體與功能的說明對象，並使用Microchip MPLAB X IDE及XC8編譯器以C程式語言作為程式撰寫的工具。本書適閤自修學習微處理器進階應用，也適閤作為教授微處理器進階課程的輔助教材。為瞭讓讀者能更進一步地實際驗證並瞭解微處理器各個硬體的使用與結果，各個章節提供的範例程式都可以完整地在輔助實驗電路闆上呈現正確的執行結果。本書所使用的PIC18F4520微控製器是八位元微處理器中的標準基本微處理器，此微處理器具備有相當完整豐富的功能，非常適閤作為學習微處理器的對象。由於PIC18係列微控製器的高度相容性，本書所有的內容與範例程式也都能夠適用於其他PIC18係列微控製器，同時也可以將相關的學習心得應用到其他種類的微處理器。而XC8編譯器則是Microchip所開發的高效率C語言程式編譯工具，相對於組閤語言，利用C程式語言開發復雜程式的應用可以有效減少時程並減少錯誤發生。

好的，請看這份關於《微處理器原理與應用：C語言與PIC18微控製器（第4版）》之外其他內容的圖書簡介，字數約1500字。 --- 圖書簡介：嵌入式係統設計進階與實踐 書名：嵌入式係統設計進階與實踐：基於ARM Cortex-M架構的高級應用 目標讀者： 具備C語言基礎和一定微控製器經驗的工程師、高等院校電子信息工程、自動化、計算機科學等專業的學生及愛好者。 圖書定位： 本書旨在填補初級微控製器學習者嚮專業嵌入式係統工程師過渡的鴻溝，重點聚焦於現代主流的ARM Cortex-M係列處理器，結閤實時操作係統（RTOS）和物聯網（IoT）應用開發，提供一套全麵、深入的實戰指南。 --- 第一部分：現代嵌入式係統核心：ARM Cortex-M架構深度解析 本部分將徹底摒棄傳統的8位/16位單片機視角，全麵轉嚮業界應用最廣泛的32位ARM Cortex-M係列處理器。 1.1 Cortex-M內核結構與工作原理 我們將詳細剖析Cortex-M係列（如M0、M3、M4、M7）的核心架構差異。內容將涵蓋： 流水綫與執行單元： 深入理解ARM Thumb-2指令集的混閤優勢，分析不同流水綫深度對性能和功耗的影響。 寄存器集與堆棧管理： 詳細闡述MSP（主堆棧指針）和PSP（過程堆棧指針）的切換機製，以及函數調用中R0-R3作為參數寄存器的優化策略。 特權級與安全模型： 區分特權模式（Thread Mode/Handler Mode）和非特權模式，探討基於MPU（內存保護單元）的初步安全隔離概念。 1.2 中斷與異常管理：實時性的基石 實時性是嵌入式係統的生命綫。本章將深入講解NVIC（嵌套嚮量中斷控製器）： 嚮量錶結構與優先級配置： 如何精確設置係統異常（如復位、不可預知錯誤）和外部中斷的優先級。 搶占與優先級分組： 詳細解析ARM的優先級分組方案（如4位優先級），理解搶占（Preemption）和子優先級（Sub-priority）的實際效果。 中斷服務程序（ISR）的編寫規範： 強調ISR的原子操作、最小化執行時間和上下文保存/恢復的機製。 1.3 內存映射與總綫架構 理解處理器如何訪問外設至關重要： AHB/APB總綫矩陣： 分析不同速度域的總綫連接，以及如何通過預取和緩存機製優化數據訪問效率。 SRAM與Flash的訪問特性： 探討零等待態、等待狀態的引入對程序運行速度的影響，以及Flash的擦寫機製。 --- 第二部分：外設驅動開發與高效數據傳輸 本章側重於如何以更現代、更高效的方式與片上外設交互，取代簡單的寄存器位操作。 2.1 高級定時器與PWM控製 超越基礎定時器： 互補輸齣與死區插入： 針對電機控製和電源管理，講解如何利用高級定時器的互補輸齣模式及死區（Dead Time）生成。 捕獲/比較模塊的精確同步： 實現多通道PWM在特定事件下的同步啓動與停止。 2.2 DMA（直接內存訪問）的深度應用 DMA是提升係統吞吐量的關鍵： DMA控製器配置精要： 講解源地址、目標地址、傳輸寬度、增量模式和傳輸模式（普通/循環）的組閤應用。 跨總綫DMA： 演示如何通過DMA實現ADC數據到環形緩衝區的零CPU乾預傳輸，以及串口（UART）的連續收發。 2.3 靈活的通信接口（SPI/I2C/CAN） SPI的多主/多從模式： 探討片選（CS）時序的最佳實踐，以及如何利用硬件FIFO提升高速數據采集效率。 CAN總綫協議棧的實現基礎： 介紹CAN的幀格式、驗收過濾器的配置，以及在嵌入式環境中如何構建可靠的通信層。 --- 第三部分：實時操作係統（RTOS）與並發編程 本書將以業界主流的FreeRTOS為核心，教授如何構建多任務、高可靠性的嵌入式軟件架構。 3.1 RTOS核心概念與任務管理 任務（Task）的生命周期： 從創建、就緒、運行到阻塞、刪除的完整流程分析。 調度器機製： 詳細解釋固定優先級搶占式調度器的工作原理，以及如何通過Tickless Idle模式降低功耗。 3.2 任務間通信與同步機製 處理並發訪問共享資源是嵌入式開發中的核心難題： 信號量與互斥鎖（Mutex）： 區分二者的使用場景，重點講解優先級反轉問題（Priority Inversion）及其避免策略（如優先級繼承協議）。 消息隊列（Queue）與事件組（Event Group）： 掌握使用隊列進行異步數據傳遞的方法，以及事件組在復雜狀態機同步中的應用。 3.3 內存管理與低功耗設計 RTOS的堆內存分配器（Heap Management）： 分析不同的內存分配策略（如v1、v2、v3），以及內存碎片化對係統穩定性的影響。 睡眠模式與喚醒源管理： 如何結閤RTOS的Tickless特性，精細化控製係統進入低功耗狀態，並管理多個外部中斷喚醒源。 --- 第四部分：麵嚮物聯網（IoT）的嵌入式應用實踐 本部分將知識點融會貫通，應用於當前最熱門的連接技術開發。 4.1 TCP/IP協議棧的嵌入式實現 LwIP協議棧的移植與配置： 介紹如何在裸機或RTOS環境中集成LwIP，理解其結構和內存池管理。 Socket編程模型： 演示如何使用阻塞（Blocking）和非阻塞（Non-blocking）API，實現客戶端和服務器模式的網絡通信。 4.2 安全連接與數據加密（TLS/SSL基礎） 嵌入式TLS/DTLS的挑戰： 介紹資源受限設備上麵臨的計算壓力和內存限製。 證書管理與握手過程簡化： 探討使用Mbed TLS或類似的輕量級庫，在微控製器上實現安全通信的基本步驟。 4.3 傳感器數據采集與雲端上報 結閤前述所有技術，構建一個完整的物聯網節點模型： 數據格式化： 使用JSON或Protobuf對采集到的傳感器數據進行封裝。 MQTT協議應用： 講解MQTT的QoS等級、主題（Topic）設計，以及實現可靠的消息發布與訂閱服務。 總結： 本書不側重於單一廠商的特定指令集（如匯編優化或特定的外設庫），而是聚焦於通用、現代的32位架構思維、實時軟件架構以及麵嚮連接性的應用開發。通過大量基於C語言的工程化代碼示例，讀者將能掌握構建下一代高性能、高可靠性嵌入式産品的核心能力。

作者簡介

曾百由

　　現職
　　國立颱北科技大學機械工程學係副教授

　　學曆
　　國立交通大學機械工程學士(輔係：控製工程學係)
　　美國壬色列理工學院(Rensselaer Polytechnic Institute)機械工程碩士、博士

　　重要經曆
　　美國喬治亞理工學院研究學者
　　波音公司技術專傢
　　清雲技術學院助理教授

　　相關著作
　　dsPIC數位訊號控製器原理與應用：MPLAB C30開發實務
　　微處理器原理與應用：組閤語言與PIC18微控製器
　　自動化控製元件設計與應用：颱達PLC/HMI/SERVO應用開發
 

第一章　微處理器與PIC18微控製器簡介
1.1　微處理器簡介
1.2　Microchip PIC係列微控製器
1.3　PIC18係列微控製器簡介
1.4　PIC18F4520微控製器腳位功能
1.5　PIC18F4520微控製器程式記憶體架構

第二章　組閤語言指令
2.1　PIC18係列微處理器指令集
2.2　常用的虛擬指令

第三章　資料記憶體架構
3.1　資料記憶體組成架構
3.2　資料記憶體的擷取區塊
3.3　資料記憶體直接定址法
3.4　資料記憶體間接定址法
3.5　狀態暫存器與重置控製暫存器

第四章　C程式語言與XC8編譯器
4.1　C程式語言簡介
4.2　C程式語言檔的基本格式
4.3　變數型彆與變數宣告
4.4　函式結構
4.5　陣列
4.6　結構變數
4.7　集閤宣告
4.8　指標
4.9　MPLAB XC8編譯器簡介
4.10　XC8編譯器程式語言功能與特性
4.11　MPLAB XC8編譯器特定的C語言功能
4.12　嵌入式組閤語言指令
4.13　pragma
4.14　特定微控製器的錶頭檔
4.15　MPLAB XC8的函式處理方式
4.16　混閤C語言及組閤語言程式碼
4.17　中斷執行程式的宣告
4.18　MPLAB XC8函式庫

第五章　PIC微控製器實驗闆
5.1　PIC微控製器實驗闆元件配置與電路規劃
5.2　PIC微控製器實驗闆各部電路說明

第六章　數位輸齣入埠
6.1　數位輸齣入埠的架構
6.2　多工使用的輸齣入埠
6.3　建立一個C語言程式的專案
6.4　數位輸齣
6.5　數位輸入
6.6　受控模式的並列式輸齣入埠

第七章　PIC18微控製器特殊功能與硬體設定
7.1　微控製器特殊功能
7.2　設定位元
7.3　調整設定位元
7.4　震盪器的設定
7.5　監視計時器
7.6　睡眠模式
7.7　閑置模式
7.8　特殊的時序控製功能

第八章　中斷與周邊功能運用
8.1　基本的周邊功能概念
8.2　計數的觀念
8.3　TIMER0計數器／計時器
8.4　中斷
8.5　中斷過程中的資料暫存器儲存
8.6　中斷事件訊號

第九章　計時器／計數器
9.1　TIMER0計數器／計時器
9.2　TIMER1計數器／計時器
9.3　TIMER2計數器／計時器
9.4　TIMER3計數器／計時器

第十章　類比數位訊號轉換與類比訊號比較模組
10.1　10位元類比數位訊號轉換模組
10.2　類比訊號比較器

第十一章　CCP模組
11.1　PIC18係列微控製器的一般CCP模組
11.2　輸入訊號捕捉模式
11.3　輸齣訊號比較模式
11.4　一般CCP模組的PWM模式
11.5　加強型ECCP模組的PWM控製

第十二章　通用非同步接收傳輸模組
12.1　通用非同步接收傳輸模組
12.2　USART非同步資料傳輸模式
12.3　加強的EUSART模組功能

第十三章　EEPROM資料記憶體
13.1　EEPROM資料記憶體讀寫管理
13.2　讀寫EEPROM記憶體資料

第十四章　LCD液晶顯示器
14.1　液晶顯示器的驅動方式

第十五章　微控製器的通訊傳輸
15.1　通訊傳輸的分類
15.2　同步串列傳輸介麵模組

第十六章　以C語言撰寫進階應用程式
16.1　建立與硬體相關的定義檔
16.2　撰寫函式與switch流程控製
16.3　變數陣列與簡單的移動平均值
16.4　struct結構變數與pointer指標
16.5　專案係統開發整閤

附錄Ａ　Microchip開發工具
A.1　Microchip 開發工具概況
A.2　MPLAB X IDE整閤式開發環境
A.3　建立程式碼
A.4　MPLAB X IDE軟體模擬器
A.5　MPLAB ICD3與PICKit3綫上除錯燒錄器
A.6　軟體燒錄程式 Bootloader
附錄Ｂ　PIC18微控製器組閤語言指令
附錄Ｃ　PIC實驗闆零件錶
附錄Ｄ　參考文獻
 

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身為一名在學術界耕耘多年的教師，尋找一本能夠兼顧理論深度與實務廣度，同時又能引起學生學習興趣的微處理器教材，一直是我的目標。這次接觸到《微處理器原理與應用：C語言與PIC18微控製器(4版)》，我認為我終於找到瞭。書中對於微處理器架構的闡述，有別於許多隻講求皮毛的書籍，它深入剖析瞭CPU的執行流程、記憶體管理、周邊介麵的工作原理，這些都是微處理器學習的基石。更難能可貴的是，它並沒有將理論與應用割裂開來，而是巧妙地融入瞭C語言的程式設計，並且以PIC18微控製器作為實踐平颱。這意味著學生不僅能學到「為什麼」，更能學到「怎麼做」。這種由內而外的學習路徑，相信能夠幫助學生建立起紮實的微處理器開發能力，為他們未來在嵌入式係統領域的發展打下堅實基礎。

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這次購買《微處理器原理與應用：C語言與PIC18微控製器(4版)》，真的是做瞭一個非常明智的決定。我之前嘗試過不少關於微處理器的書籍，但總覺得不是太過理論化，就是太過淺顯，難以深入。然而，這本書完全填補瞭我心中的缺憾。它在介紹微處理器核心原理時，用瞭許多清晰的比喻和圖解，讓我這種非本科齣身的讀者也能夠快速領會。而且，它在C語言的應用部分，也寫得相當到位，能夠清楚地看到如何透過程式碼來控製硬體，實現各種功能。特別是對於PIC18的介紹，感覺非常貼近實際的開發需求，提供瞭很多實用的範例和技巧。我已經迫不及待想要開始動手實作瞭，相信透過這本書的學習，我一定能在嵌入式開發的道路上，邁齣更堅實的一步。

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說實話，在決定入手這本《微處理器原理與應用：C語言與PIC18微控製器(4版)》之前，我其實有些猶豫。畢竟市麵上關於微處理器的書籍琳瑯滿目，要挑一本真正適閤自己的，確實需要花點心思。不過，當我看到「PIC18微控製器」這個關鍵字時，我的興趣就大增瞭。PIC係列一直是許多創客和工程師心中的寵兒，它的穩定性和功能性都相當不錯。而這本書的第四版，錶示它已經經過不斷的更新和修正，內容的紮實度肯定不在話下。我尤其欣賞它對於C語言在微控製器開發上的應用，這對於我們這些習慣使用C語言的開發者來說，無疑是一個福音。很多時候，理論知識固然重要，但實際動手操作，將想法變成現實，纔是學習微處理器最迷人的地方。我相信，透過這本書的引導，我能夠更深入地理解PIC18的內部機製，並且能夠更有效地運用C語言來驅動它，完成更複雜的專案。

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這本書《微處理器原理與應用：C語言與PIC18微控製器(4版)》對我來說，就像是打開瞭一扇新世界的大門。過去我對微處理器總覺得有些遙不可及，覺得它非常複雜，充滿瞭各種我不太理解的術語和概念。但是，從我開始閱讀這本書後，這種感覺完全被打破瞭。作者用非常親切且具啟發性的方式，將原本看似艱澀的原理，例如匯流排、中斷、計時器等，解釋得非常透徹。我最喜歡的是它在介紹每一個概念時，都會搭配許多生動的圖例和實際範例，這大大降低瞭我的學習門檻。而且，它並沒有止步於單純的原理講解，而是緊密地連結到C語言的編程技巧，讓我能夠清楚地知道如何在程式碼中實現這些硬體功能。這對於我這樣希望將理論知識轉化為實戰能力的學習者來說，真的是太有幫助瞭。

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哇，拿到這本《微處理器原理與應用：C語言與PIC18微控製器(4版)》的當下，真的有種像是挖到寶的感覺！身為一個在電子工程領域摸索多年的老鳥，歷經瞭許多教材的洗禮，但這本真的讓我眼睛一亮。從封麵設計就感覺到一股紮實的學術氣息，再翻開內頁，那清晰的排版、條理分明的架構，立刻就鎮住瞭我。我最喜歡的部分是它並沒有一味地照本宣科，而是非常有係統地將微處理器的核心概念，像CPU的運作原理、指令集、記憶體架構等，用非常易於理解的方式呈現齣來，即使是初學者，也能夠循序漸進地建立起完整的知識體係。而且，它並沒有停留在理論層麵，而是緊密結閤瞭實務應用，特別是C語言的運用，讓我在閱讀的同時，就能夠想像齣如何將這些理論轉化為實際的程式碼，來操控微控製器。這種理論與實踐並重的風格，是我一直以來尋找的學習聖品，真的非常期待接下來深入的學習。