第1章 微小的计算机，隐藏的控制 2
1.1当今嵌入式系统概述 2
1.2一些嵌入式系统例子 3
1.2.1家用电冰箱 3
1.2.2汽车车门机械装置 4
1.2.3电子乒乓球 5
1.2.4 Derbot自主导向车 5
1.3一些必备的计算机知识 7
1.3.1计算机的组成元素 7
1.3.2指令集——CISC和RISC 8
1.3.3存储器类型 8
1.3.4存储器组织结构 9
1.4微处理器和微控制器 10
1.4.1微处理器 10
1.4.2微控制器 10
1.4.3微控制器系列产品 11
1.4.4微控制器的封装和外观 12
1.5 Microchip公司和PIC微控制器 13
1.5.1背景 13
1.5.2今天的PIC微控制器 14
1.6以12系列为例介绍PIC微控制器 16
1.7其他微控制器——Freescale微控制器 18
小结 20
参考文献 20
第2章PIC？16系列和16F84A 22
2.1 PIC 16系列 22
2.1.1 PIC 16系列概述 22
2.1.2 16F84A 24
2.1.3谨慎升级 24
2.2 16F84A体系结构概述 24
2.3存储器技术回顾 27
2.3.1静态RAM 27
2.3.2 EPROM 28
2.3.3 EEPROM 28
2.3.4 Flash 29
2.4 16F84A的存储器 29
2.4.1 16F84A程序存储器 29
2.4.2 16F84A数据和特殊功能寄存器存储器（RAM） 30
2.4.3配置字 32
2.4.4 EEPROM 33
2.5一些有关时序的问题 34
2.5.1时钟振荡器和指令周期 34
2.5.2流水线操作 35
2.6上电和复位 36
2.7其他微控制器——Atmel AT89C2051微控制器 37
2.8更多细节——16F84A片上复位电路 38
小结 40
参考文献 41
第3章 并行端口、电源和时钟振荡器 42
3.1并行输入／输出概述 42
3.2并行输入／输出的技术挑战 43
3.2.1设计并行端口 43
3.2.2端口的电学特性 46
3.2.3一些特殊的端口特性 47
3.3与并行端口连接的设备 48
3.3.1开关 48
3.3.2发光二极管 49
3.4 PIC 16F84A并行端口 51
3.4.1 16F84A端口B 52
3.4.2 16F84A端口A 53
3.4.3端口的输出特性 53
3.5时钟振荡器 55
3.5.1时钟振荡器类型 55
3.5.2实际使用振荡器时要考虑的问题 56
3.5.3 16F84A的时钟振荡器 56
3.6电源 58
3.6.1对电源的要求 58
3.6.2 16F84A的工作条件 58
3.7电子乒乓球游戏的硬件设计 60
小结 60
参考文献 61
第4章 编程伊始——汇编介绍 62
4.1程序功能与开发流程 63
4.1.1编程问题和汇编折中方案 63
4.1.2采用汇编语言编写程序的流程 64
4.1.3程序开发流程 65
4.2 PIC 16系列指令集和ALU 66
4.2.1 PIC 16系列ALU 66
4.2.2 PIC 16系列指令集 67
4.3汇编器和汇编格式 68
4.3.1汇编器及Microchip MPASMTM汇编器简介 68
4.3.2汇编格式 68
4.3.3汇编伪指令 69
4.3.4数的表示 69
4.4编写简单的程序 70
4.5使用开发环境编程 72
4.5.1 MPLAB介绍 72
4.5.2 MPLAB的组成部分 73
4.5.3 MPLAB文件结构 74
4.6 MPLAB指南 74
4.6.1创建项目 75
4.6.2编写源代码 75
4.6.3对项目进行汇编 76
4.7程序仿真简介 77
4.7.1开始仿真 77
4.7.2产生端口输入 78
4.7.3观察微控制器各部分状态 78
4.7.4程序复位和运行 79
4.8下载程序到微控制器 80
4.9 CISC指令集和RISC指令集比较 82
4.10更多的了解——16系列指令集格式 83
小结 84
参考文献 84
第5章 创建汇编程序 85
5.1创建结构化程序概述 85
5.1.1流程图 85
5.1.2状态图 86
5.2流程控制——分支和子例程 88
5.2.1条件分支和位操作 88
5.2.2子例程和栈 89
5.3产生延时和时间间隔 91
5.4数据处理 92
5.4.1直接寻址和文件选择寄存器 93
5.4.2查找表 93
5.4.3包含延时循环和查找表的程序例子 95
5.5逻辑指令 97
5.6算术指令和进位标志 97
5.6.1加法指令 98
5.6.2减法指令 98
5.6.3一个算术程序例子 98
5.6.4通过间接寻址来保存斐波那契数列 100
5.7更复杂的汇编程序 102
5.7.1包含文件 102
5.7.2宏指令（Macro） 103
5.7.3 MPLAB特殊指令 104
5.8 MPLAB仿真器的更多用处 105
5.8.1断点 105
5.8.2跑表 106
5.8.3跟踪 107
5.9电子乒乓球游戏程序 108
5.9.1程序结构 108
5.9.2程序代码分析 110
5.10电子乒乓球游戏程序仿真 111
5.10.1设置输入激励 111
5.10.2设置Watch窗口 111
5.10.3单步运行 111
5.10.4连续单步运行 112
5.10.5运行 112
5.10.6断点 112
5.10.7跑表 112
5.10.8跟踪 113
5.10.9调试整个程序 113
5.11其他仿真器介绍——图形化的传真器 114
小结 114
参考文献 114
第6章 与计时相关的设备：中断、计数器和定时器 115
6.1中断 115
6.1.1中断结构 116
6.1.2 16F84A中断结构 117
6.1.3 CPU对中断的响应 118
6.2编写含有中断的程序 119
6.2.1编写仅含一个中断的程序 119
6.2.2编写含有多个中断的程序——识别中断源 121
6.2.3阻止中断对程序的破坏——保存上下文 122
6.2.4阻止中断对程序的破坏——临界区域和中断屏蔽 124
6.3计数器和定时器概述 126
6.3.1数字计数器回顾 126
6.3.2将计数器用作定时器 127
6.3.3 16F84A Timer 0模块 128
6.4 16F84A Timer 0的使用——以电子乒乓球游戏为例 130
6.4.1对目标或事件计数 130
6.4.2硬件产生的延时 131
6.5看门狗定时器 133
6.6休眠模式 133
6.7其他中断 134
6.8更多的了解——中断响应延时 135
小结 136
第7章 较大的系统和PIC？16F873A 138
7.1 PIC16F87XA概述 139
7.2 16F873A的结构图和CPU 140
7.2.1 CPU和核 141
7.2.2存储器 141
7.2.3外围设备 142
7.3 16F873A的存储器和存储器映射 142
7.3.1 16F873A的程序存储器 142
7.3.2 16F873A的数据存储器和特殊功能寄存器 144
7.3.3配置字 146
7.4“特殊”的存储器操作 146
7.4.1存取EEPROM和程序存储器 147
7.4.2电路内串行编程（ICSP.TM） 149
7.5 16F873A的中断 149
7.5.1中断结构 149
7.5.2中断寄存器 150
7.5.3中断识别和上下文保存 152
7.6 16F873A的振荡器、复位和电源 152
7.6.1时钟振荡器 152
7.6.2复位和电源 152
7.7 16F873A的并行端口 153
7.7.1 16F873A的端口A 153
7.7.2 16F873A的端口B 155
7.7.3 16F873A的端口C 155
7.8测试、调试、诊断工具 156
7.8.1测试嵌入式系统的挑战 156
7.8.2示波器和逻辑分析仪 158
7.8.3电路内仿真器 160
7.8.4片上调试器 161
7.9 Microchip公司的电路内调试器（ICD2） 162
7.10应用16F873A: DerbotAGV 163
7.10.1电源、振荡器和复位 163
7.10.2并行端口的使用 164
7.10.3硬件集成 165
7.11使用ICD 2下载、测试和运行一个简单的程序 166
7.11.1第一个AGV程序 166
7.11.2应用电路内调试器ICD 2 168
7.11.3在程序中设置配置字 169
7.12深入了解16F874A/16F877A的端口D和端口E 171
小结 173
参考文献 173
第8章 人机接口和物理接口 174
8.1人机接口概述 174
8.2从开关到键盘 176
8.2.1键盘 177
8.2.2设计实例：Derbot手动控制器中键盘的使用 178
8.3 LED显示 182
8.3.1 LED阵列：七段LED显示 182
8.3.2设计实例：在Derbot手动控制器中使用七段LED显示 184
8.4 LCD 188
8.4.1 HD44780驱动和它的衍生电路 188
8.4.2设计实例：在Derbot手动控制器中使用LCD显示器 190
8.5与物理世界交互 192
8.6一些简单的传感器 193
8.6.1微开关 193
8.6.2光敏电阻 194
8.6.3光学方式的物体感知 194
8.6.4光学传感器用于轴角编码器 195
8.6.5超声波方式的物体感知 196
8.7深入学习数字信号输入 196
8.7.1 16F873A的输入特性 197
8.7.2确保正常的电压幅度和输入保护 198
8.7.3消除开关反弹 201
8.8执行器：电机和伺服 202
8.8.1直流电机和步进电机 202
8.8.2角度定位：伺服传动装置 203
8.9与执行器进行交互 204
8.9.1简单的直流转换 204
8.9.2 AGV中简单的开关电路 206
8.9.3双向开关：H-桥 207
8.9.4 AGV中的电机开关 209
8.10 AGV硬件集成 209
8.11应用传感器和执行器——AGV“盲目”导航程序 210
小结 212
参考文献 212
第9章 深入学习计时 213
9.1深入学习计数和计时 213
9.2 16F87XA Timer 0和Timer 214
9.2.1 Timer 0 214
9.2.2 Timer 1 214
9.2.3使用Timer 0和Timer作为AGV里程表的计数器 216
9.2.4使用Timer 0和Timer产生重复性中断 219
9.3 16F87XA的Timer比较器和PR 2寄存器 220
9.3.1 Timer 2 220
9.3.2 PR2寄存器、比较器和后分频比器 221
9.4捕捉／比较／PWM（CCP）模块 222
9.4.1捕捉／比较／PWM概论 222
9.4.2捕捉模式 223
9.4.3比较模式 224
9.5脉宽调制 225
9.5.1 PWM的原理 225
9.5.2在硬件中产生PWM信号—— 16F87XA的PWM模块 226
9.5.3将PWM应用于AGV中电机的控制 228
9.6软件产生PWM 231
9.6.1一个软件产生PWM的例子 231
9.6.2与存储器定义和跳转相关的汇编伪指令 235
9.7使用PWM进行数模转换 236
9.8频率测量 239
9.8.1频率测量的原理 239
9.8.2 AGV中的频率（速度）测量 239
9.9在AGV中应用速度控制 242
9.10当没有可用定时器时 245
9.11休眠模式 247
9.12后面我们将学习什么 248
9.13 AGV硬件集成 248
小结 248
参考文献 249
第10章 串行端口通信 250
10.1串行端口简介 250
10.2简单串行连接——同步数据通信 252
10.2.1同步通信基础 252
10.2.2在微控制器中实现同步串行I/O 253
10.2.3 Microwire和SPI 254
10.2.4引入多个节点 254
10.3 16F87XA主同步串行端口（MSSP）模块的SPI模式 255
10.3.1端口概述 255
10.3.2端口配置 256
10.3.3时钟设置 257
10.3.4管理数据传输 258
10.4 SPI的简单例子 259
10.5 Microwire和SPI以及简单同步串行传输的局限性 261
10.6增强的同步串行通信及芯片间总线 261
10.6.1 I2 C的主要特性与物理连接 261
10.6.2上拉电阻 262
10.6.3 I2C信号特性 262
10.7配置为I2C的MSSP 263
10.7.1 MSSP中的I2C寄存器及其基本应用 263
10.7.2 I2C从动模式下的MSSP 267
10.7.3 I2C主控模式下的MSSP 269
10.8在Derbot AGV中应用I2C 270
10.8.1将Derbot手动控制器用作串行节点 270
10.8.2将AGV用作12C主控器 271
10.8.3将手动控制器用作I2 C从动器 275
10.8.4 Derbot I2 C程序验证 277
10.9对同步串行数据通信的评价及对异步通信方式的介绍 278
10.9.1异步原理 278
10.9.2在不接收时钟信号时如何对串行数据进行同步 279
10.10 16F87XA可寻址通用同步异步收发器（USART） 280
10.10.1端口概述 280
10.10.2 USART异步发送器 280
10.10.3 USART波特率发生器 282
10.10.4 USART异步接收器 283
10.10.5异步通信示例 284
10.10.6在USART接收模式下使用地址检测 286
10.10.7 USART、的同步模式 287
10.11不借助串行端口实现串行通信——“bit banging” 287
10.12构建Derbot手动控制器 287
小结 287
参考文献 288
第11章 数据采集与处理 289
11.1模拟量和数字量的采集与使用概述 289
11.2数据采集系统 290
11.2.1模数转换器 290
11.2.2信号调理——放大与滤波 293
11.2.3模拟多路选择器 293
11.2.4采样与保持以及采集时间 293
11.2.5时序及微处理器控制 295
11.2.6微控制器环境下的数据采集 296
11.3 PIC?16F87XA中的ADC模块 296
11.3.1概述与框图 296
11.3.2控制ADC 297
11.3.3模拟输入模型 300
11.3.4计算采集时间 301
11.3.5重复转换 302
11.3.6综合权衡转换速率与转换精度 302
11.4在Derbot测光程序中应用ADC 303
11.4.1 ADC的配置 304
11.4.2采集时间 304
11.4.3数据转换 304
11.5一些简单的数据处理技术 305
11.5.1定点与浮点算术 305
11.5.2二进制数向BCD码的转换 306
11.5.3乘法 307
11.5.4比例缩放与Derbot测光示例 307
11.5.5使用参考电压实现比例缩放 308
11.6 Derbot寻光程序 309
11.7比较器模块 311
11.7.1比较器动作概述 311
11.7.2 16F87XA的比较器与参考电压 311
11.8将Derbot电路用于其他测量 312
11.8.1电子测距仪 312
11.8.2测光仪 313
11.8.3电压计 314
11.8.4其他测量系统 314
11.9将Derbot配置为寻光机器人 314
小结 314
参考文献 315
第12章 更灵巧的系统与PIC？18 FXX2 318
12.1 PIC 18系列及18FXX2概述 319
12.2 18F2X2结构图与状态寄存器 320
12.3 18系列指令集 324
12.3.1未变化的指令 327
12.3.2经过升级的指令 328
12.3.3变化而来的新指令 328
12.3.4全新指令 328
12.4数据存储器与特殊功能寄存器 329
12.4.1数据存储器映射 329
12.4.2存取RAM 329
12.4.3间接寻址以及在数据存储器中访问表格 329
12.5程序存储器 332
12.5.1程序存储器映射 332
12.5.2程序计数器 332
12.5.3在16系列基础上增强的计算goto指令 333
12.5.4配置寄存器 334
12.6栈 335
12.6.1自动栈操作 335
12.6.2程序员对栈的访问 336
12.6.3快速寄存器栈 336
12.7中断 336
12.7.1中断结构概览 337
12.7.2中断源的启用与优先级划分 337
12.7.3总体中断优先级启用 338
12.7.4全局启用 338
12.7.5中断逻辑的其他方面 338
12.7.6中断寄存器 339
12.7.7中断的上下文保护 343
12.8电源与复位 343
12.8.1电源 343
12.8.2上电与复位 343
12.9振荡源 345
12.9.1 LP、 XT、 HS和RC振荡器模式 345
12.9.2 EC、 ECIO和RCIO振荡器模式 345
12.9.3 HS+PLL振荡器模式 346
12.9.4时钟源切换 346
12.10 18F242编程入门 346
12.10.1使用18系列MPLABIDE 347
12.10.2斐波那契程序 347
小结 349
参考文献 349
第13章PIC？18FXX2外围设备 350
13.1 18FXX2外围设备概述 350
13.2并行端口 351
13.2.1 18FXX2的端口A 351
13.2.2 18FXX2的端口B 352
13.2.3 18FXX2的端口C 353
13.2.4并行从动端口 353
13.3定时器 353
13.3.1 Timer 0. 353
13.3.2 Timer 1. 355
13.3.3 Timer 2. 356
13.3.4 Timer 3. 356
13.3.5看门狗定时器 357
13.4比较／捕捉／PWM（CCP）模块 358
13.4.1控制寄存器 358
13.4.2捕捉模式 359
13.4.3比较模式 359
13.4.4脉宽调制 360
13.5串行端口 360
13.5.1 SPI模式下的MSSP 360
13.5.2 I2C模式下的MSSP 361
13.5.3 USART 361
13.6模数转换器（ADC） 361
13.7低压检测 361
13.8在Derbot-18中应用18系列 363
13.9 18F2420与扩展指令集 363
13.9.1纳瓦技术 364
13.9.2扩展指令集 364
13.9.3增强型外围设备 365
小结 365
参考文献 365
第14章C语言入门 366
14.1为何选择C语言 366
14.2 C语言简介 367
14.2.1简史 367
14.2.2第一个C程序 367
14.2.3程序结构——声明、语句、注释和空格 368
14.2.4 C语言关键字 370
14.2.5 C语言函数 370
14.2.6数据类型与存储 371
14.2.7 C运算符 372
14.2.8程序流的控制以及while关键字 372
14.2.9 C预处理器及其伪指令 373
14.2.10使用库和标准库 373
14.3编译C程序 373
14.4 MPLAB C18编译器 374
14.4.1数制规范 375
14.4.2算术运算 375
14.5C18指南 375
14.5.1连接器和连接器脚本 375
14.5.2连接头文件和库文件 376
14.5.3构建项目 377
14.5.4项目文件 378
14.6仿真C程序 378
14.7第2个C例程——斐波那契程序 380
14.7.1程序初步——进一步认识变量声明 381
14.7.2 do-while结构 381
14.7.3标号和goto关键字 381
14.7.4仿真斐波那契程序 381
14.8 MPLAB C18库 382
14.8.1硬件外围设备函数 382
14.8.2软件外围设备库 382
14.8.3通用软件库 383
14.8.4数学库 384
14.9深度阅读 385
小结 385
参考文献 385
第15章C语言与嵌入式环境 387
15.1使C语言适用于嵌入式环境 387
15.2位值的控制与分支 387
15.2.1控制各个位 389
15.2.2 if与if-else条件分支结构 389
15.2.3设置配置位 390
15.2.4仿真并运行例程 390
15.3进一步认识函数 391
15.3.1函数原型 391
15.3.2函数定义 392
15.3.3函数调用与数据传递 392
15.3.4延时库函数和Delay10KTCYx（） 393
15.4更多的分支与循环指令 393
15.4.1使用break关键字 393
15.4.2使用for关键字 394
15.5使用定时器与PWM外围设备 395
15.5.1使用定时器外围设备 397
15.5.2使用PWM 398
15.5.3主程序循环 399
小结 399
第16章 使用C语言实现数据的采集与使用 400
16.1用C语言实现数据处理 400
16.2使用18FXX2 ADC 400
16.2.1寻光程序的结构 404
16.2.2使用ADC 405
16.2.3 if-else的更多应用 406
16.2.4寻光程序的仿真 406
16.3指针、数组与字符串 408
16.3.1指针 408
16.3.2数组 408
16.3.3对数组使用指针 409
16.3.4字符串 409
16.3.5指针、数组和字符串的应用例程 409
16.3.6对while条件的补充说明 411
16.3.7仿真例程 411
16.4使用I2C外围设备 413
16.4.1 I2C例程 413
16.4.2使用＋＋和--运算符 415
16.5格式化显示数据 416
16.5.1例程概览 416
16.5.2使用库函数实现数据的格式化 418
16.5.3程序分析 418
小结 419
第17章 深入学习C语言编程和更丰富的C语言编程环境 420
17.1深入学习C语言编程和更丰富的C语言编程环境 420
17.2插入汇编 421
17.3控制存储器分配 422
17.3.1存储器分配伪指令pragma 422
17.3.2设置配置字 423
17.4中断 424
17.4.1中断服务程序 424
17.4.2定位和识别中断服务程序 424
17.5使用溢出中断的例子——闪烁AGV上的LED 425
17.5.1使用Timer 0. 426
17.5.2中断的使用和中断服务程序的动作 427
17.5.3仿真闪烁LED程序 427
17.6变量的存储类型及其应用 429
17.6.1存储类型 429
17.6.2可见性 430
17.6.3生存期 430
17.6.4连接 430
17.6.5 18系列中指定变量的存储器类型 431
17.6.6存储类型举例 431
17.7启动文件：c018i.c 432
17.7.1 C18启动文件 432
17.7.2 c018i.c文件的结构 433
17.7.3仿真c018i.c文件 433
17.8结构体、联合体和位域 435
17.9处理器相关的头文件 436
17.9.1 SFR定义 436
17.9.2头文件中汇编相关的定义 437
17.10深入学习——MPLAB连接器和.map文件 437
17.10.1连接器的功能 437
17.10.2连接器脚本 438
17.10.3.map文件 439
小结 440
参考文献 441
第18章 多任务实时操作系统 442
18.1由多任务和实时引发的挑战 442
18.1.1多任务——任务、优先权、截止时间 443
18.1.2“实时”的含义 444
18.2通过顺序编程来实现多任务 444
18.2.1分析超循环 445
18.2.2时间触发和事件触发的任务 445
18.2.3使用中断来区分优先级——前台／后台结构 445
18.2.4引入“时钟滴答”来同步程序活动 446
18.2.5一个通用的“操作系统” 446
18.2.6顺序编程实现多任务的限制 448
18.3实时操作系统 448
18.4调度策略和调度器 448
18.4.1循环调度 449
18.4.2时间片轮转调度和上下文切换 449
18.4.3任务状态 450
18.4.4抢占式优先级调度 451
18.4.5协作式调度 452
18.4.6中断在任务调度中的作用 452
18.5任务开发 453
18.5.1任务定义 453
18.5.2编写任务以及设置任务优先级 453
18.6数据和资源保护——信号量 454
18.7后面我们将学习什么 454
小结 455
参考文献 455
第19章SalvoTM实时操作系统 456
19.1 Salvo实时操作系统概述 456
19.1.1 Salvo的基本特性 456
19.1.2 Salvo版本和相关的参考文献 457
19.2配置Salvo应用程序 458
19.2.1构建Salvo应用程序——构建库 458
19.2.2 Salvo库 458
19.2.3 C18和Salvo版本 459
19.3编写Salvo程序 460
19.3.1初始化和调度 460
19.3.2编写Salvo任务 461
19.4第一个Salvo例程 461
19.4.1程序的总体结构和main函数 463
19.4.2任务和调度 464
19.4.3创建一个Salvo/C18项目 464
19.4.4配置文件的设置 465
19.4.5构建Salvo例子 465
19.4.6仿真Salvo程序 466
19.5在Salvo程序中使用中断、延迟和信号量 467
19.5.1一个使用中断驱动的时钟滴答的例程 468
19.5.2选择库和配置 470
19.5.3使用中断和产生时钟滴答 470
19.5.4使用延迟 472
19.5.5使用一个二元信号量 472
19.5.6程序仿真 474
19.5.7运行程序 475
19.6使用Salvo消息和增加RTOS复杂度 475
19.7一个使用消息的例程 476
19.7.1选择库和配置 481
19.7.2任务：USnd Task 481
19.7.3任务：Motor Task 481
19.7.4消息的用法 482
19.7.5中断的使用和ISR 483
19.7.6仿真或者运行程序 485
19.8 RTOS开销 485
小结 485
参考文献 486
第20章 互连与网络 488
20.1网络互连概述 488
20.2红外线连接 490
20.3无线电连接 491
20.3.1蓝牙 491
20.3.2紫蜂 492
20.3.3紫峰和PIC微控制器 492
20.4控制器局域网和局域互联网 493
20.4.1控制器局域网 493
20.4.2 CAN和PIC微控器 494
20.4.3局域互联网 495
20.4.4 LIN和PIC微控制器 496
20.5嵌入式系统和互联网 497
20.6总结 498
小结 498
参考文献 499
附录1 PIC？16系列指令集 500
附录2电子乒乓球游戏 502
附录3 Derbot AGV硬件设计细节 507
附录4自主导向车的一些基本知识 511
附录5 PIC？18系列指令集（非扩展） 515
附录6 C语言要点 519
索引 523