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SoC 15
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SFR 51
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SFR 91
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SFR 100
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SFR 108
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