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目 录1

第1章嵌入式计算机系统设计概述1

1.1嵌入式计算机系统1

1.1.1嵌入式计算机系统的定义1

1.1.2嵌入式计算机系统的构成1

1.2嵌入式计算机系统的设计要求和设计步骤4

1.2.1系统设计的基本要求5

1.2.2系统设计步骤6

1.2.3系统设计中应注意的问题12

习题14

第2章MCS-51单片机概述15

2.1 MCS-51单片机的结构15

2.1.1 MCS-51单片机的功能模块15

2.1.2 MCS-51单片机的外部引线16

2.2 MCS-51单片机的内部结构17

2.2.1 MCS-51单片机的CPU17

2.2.2 MCS-51单片机的存储器组成18

2.2.3 MCS-51单片机的输入／输出接口21

2.2.4 MCS-51单片机的中断系统23

2.2.5MCS-51单片机的定时／计数器29

2.2.6 MCS-51单片机的串行接口33

2.3 MCS-51单片机的工作时序35

2.3.1 MCS-51的三种周期35

2.3.2指令执行时序36

2.4 MCS-51单片机的相关问题38

2.4.1复位38

2.4.2时钟电路39

2.4.3编程和校验39

习题40

3.1.1 MCS-51指令编码41

3.1.2指令系统中用到的符号41

第3章MCS-51指令系统及汇编语言41

3.1概述41

3.2寻址方式42

3.2.1立即寻址42

3.2.2直接寻址42

3.2.3寄存器寻址42

3.2.4寄存器间接寻址42

3.3.1传送指令43

3.3 MCS-51的指令系统43

3.2.6基址加变址寻址43

3.2.7位寻址43

3.2.5相对寻址43

3.3.2算术运算指令45

3.3.3逻辑及移位指令47

3.3.4控制指令49

3.3.5位操作指令51

3.4汇编语言程序设计52

3.4.1汇编语言的语句格式52

3.4.2伪指令53

3.4.3基本程序设计方法55

3.4.4汇编语言程序的开发过程62

习题63

第4章单片机嵌入式系统的部件设计65

4.1最小系统的实现65

4.1.1由MCS-51单片机直接构成最小系统65

4.1.2利用外接ROM构成最小系统65

4.2总线负载及总线扩展66

4.2.1总线竞争的概念66

4.2.2负载的计算67

4.2.3介绍几种芯片68

4.2.4 MCS-51的总线扩展69

4.2.5扩展总线上电路板的板内驱动71

4.3内存扩展及设计73

4.3.1 RAM的扩展73

4.3.2 ROM的扩展78

4.3.3内存连接举例84

4.4.1概述86

4.4.2 8255的外部引线及功能86

4.4可编程并行接口825586

4.4.3 8255的工作方式87

4.4.4内部控制字及状态字91

4.4.5寻址及连接93

4.4.6初始化94

4.4.7 应用94

4.5键盘接口的设计95

4.5.1概述95

4.5.2简单的少量按键的接口设计96

4.5.3非编码矩阵键盘的结构97

4.5.4非编码矩阵键盘的接口设计98

4.6.1七段数码显示器101

4.6.2 LED接口101

4.6数码显示器接口设计101

4.6.3工程应用102

4.7光电隔离输入输出接口设计104

4.7.1隔离的概念及意义104

4.7.2光电耦合器件105

4.7.3光电耦合器件的应用106

4.8.1 D/A和A/D变换器在测控系统中的地位109

4.8数／模（D/A）变换器接口设计109

4.8.2 D/A变换器原理110

4.8.3典型的D/A变换器芯片举例112

4.9模／数（A/D）变换器接口设计116

4.9.1 A/D变换器的主要技术指标116

4.9.2典型A/D变换器芯片介绍118

4.9.3 A/D变换器应用实例121

4.10.1硬件连接126

4.10.2设计要求126

4.10串行通信接口设计126

4.10.3通信程序127

4.11步进电机接口设计128

4.11.1步进电机的基本工作原理128

4.11.2脉冲分配器及驱动放大电路130

4.11.3驱动电路133

4.11.4步进电机的速度控制133

4.11.5步进电机控制接口实例134

习题135

5.1.1最小系统137

第5章嵌入式系统的软件137

5.1嵌入式系统软件的开发137

5.1.2驻留监控程序138

5.1.3嵌入式系统实时操作系统内核开发139

5.2用户程序的开发154

5.2.1用户程序的基本要求155

5.2.2用户程序的开发过程156

5.2.3高级语言与汇编语言混合编程161

习题171

6.1概述173

6.1.1可靠性的基本指标173

第6章嵌入式系统的可靠性设计173

6.1.2故障因素175

6.2故障检测技术176

6.2.1嵌入式系统的脱机自检176

6.2.2嵌入式系统的在线故障检测184

6.3硬件可靠性设计201

6.3.1硬件故障201

6.3.2影响硬件可靠性的因素201

6.3.3硬件可靠性措施206

6.4.2软件可靠性指标213

6.4软件可靠性设计213

6.4.1软件故障的特点213

6.4.3软件错误的来源214

6.4.4软件可靠性模型216

6.4.5提高软件可靠性的方法217

6.5系统的抗干扰设计220

6.5.1抗干扰的三要素221

6.5.2干扰的来源及耦合方式221

6.5.3系统的抗干扰措施222

6.6.1总线上的交叉串扰234

6.6总线的有关问题234

6.6.2总线的延时235

6.6.3总线上的反射与终端网络236

6.7可靠性的总体设计239

6.7.1设计过程239

6.7.2可靠性的分配方法240

习题244

第7章系统调试与维修246

7.1测试仪器简介246

7.1.1静态测试仪器246

7.1.2动态测试仪器248

7.2传统的调试方法256

7.2.1静态调试256

7.2.2动态调试257

7.3系统故障的检测与维护262

7.3.1故障诊断方法概述262

7.3.2人工诊断263

7.3.3自动诊断269

习题273

参考文献274