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目录1

译者序1

前言1

第1章 基于微计算机的系统1

1.1 嵌入式计算机系统1

1.1.1 应用1

1.1.2 软件问题4

1.1.3 存储映像体系结构5

1.2 MC68HC05体系结构7

1.2.1 MC68HC705J1A7

1.2.2 MC68HC05C49

1.2.3 MC68HC05寄存器9

1.2.4 MC68HC05寻址模式10

1.3 MC68HC08体系结构13

1.3.1 MC68HC708XL36介绍13

1.3.2 MC68HC708XL36存储映像14

1.3.3 MC68HC08寄存器15

1.3.4 MC68HC08寻址模式16

1.4 MC68HC11体系结构19

1.4.1 MC68HC11家族19

1.4.2 MC68HC11扩展模式24

1.4.3 MC68HC11寄存器26

1.4.4 MC68HC11寻址模式27

1.4.5 MC68HC11 EEPROM的擦除与编程30

1.5 MC68HC12体系结构31

1.5.1 MC68HC12家族31

1.5.2 MC68HC12扩展模式36

1.5.3 MC68HC12寄存器37

1.5.4 MC68HC12寻址模式38

1.5.5 MC68HC12 EEPROM的擦除与编程43

1.5.6 MC68HC912B32快EEPROM的擦除与编程45

1.6 数字逻辑与集电极开路逻辑46

1.7 初始化和访问I/O端口51

1.7.1 I/O端口的地址和方向寄存器的基本概念51

1.7.2 简单I/O软件56

1.7.3 I/O示例59

1.8 微计算机选择61

1.9 词汇63

1.10 习题65

2.1 高质量的编程71

第2章 软件开发71

2.1.1 定量性能指标72

2.1.2 定性性能指标72

2.2 内存分配72

2.3 自成文档的代码75

2.4 抽象78

2.4.1 定义78

2.4.2 米勒型FSM78

2.4.3 摩尔型FSM81

2.5 模块化软件开发82

2.5.1 模块82

2.5.2 将软件任务划分为模块86

2.5.3 使用汇编语言开发模块化软件的规则89

2.6 层次化软件系统90

2.7.1 设备驱动程序的基本概念93

2.7 设备驱动程序93

2.7.2 串行通信接口设备驱动程序96

2.8 面向对象接口100

2.8.1 使用标准C封装的对象100

2.8.2 使用C++的面向对象接口101

2.8.3 使用标准C和C++的可移植性102

2.9 线程104

2.9.1 单线程执行104

2.9.2 多线程和重入104

2.10 递归106

2.11 调试策略106

2.11.1 调试工具106

2.11.2 调试理论108

2.11.3 功能调试109

2.11.4 性能调试111

2.11.5 分析113

2.12 词汇115

2.13 习题117

第3章 接口方法119

3.1 概述119

3.1.1 性能分析119

3.1.2 软件与I/O状态的同步120

3.1.3 各种可用的I/O端口122

3.2 盲周期计数同步124

3.2.1 盲周期打印机接口124

3.2.2 盲周期ADC接口125

3.3 Gadfly同步或忙等待同步125

3.4 并行I/O接口示例127

3.4.1 盲周期打印机接口128

3.4.2 精确延时130

3.4.3 盲周期ADC接口131

3.4.4 使用锁存输入的Gadfly同步键盘接口133

3.4.5 使用简单输入的Gadfly同步ADC接口135

3.4.6 使用输入握手的Gadfly同步外部传感器接口137

3.4.7 使用输出握手的Gadfly同步打印机接口140

3.4.8 温度传感器的Gadfly同步串行接口142

3.5 词汇156

3.6 习题157

第4章 中断同步165

4.1 中断的概念165

4.1.1 中断的定义165

4.1.3 何时使用中断167

4.1.2 中断服务程序167

4.1.4 中断线程间的通信168

4.2 可重入程序172

4.3 先进先出队列178

4.3.1 FIFO简介178

4.3.2 使用双指针实现FIFO队列179

4.3.3 使用双指针／计数器实现FIFO队列183

4.3.4 使用索引实现FIFO队列185

4.3.5 FIFO的动态特性188

4.4 6805/6808/6811/6812中断的一般性质189

4.4.1 6805的中断机制190

4.4.2 6808的中断机制191

4.4.3 6811的中断机制191

4.4.4 6812的中断机制192

4.5.1 MC6805中断向量和优先级195

4.5 中断向量和优先级195

4.5.3 MC68HC11A8中断向量和优先级196

4.5.2 MC68HC708XL36中断向量和优先级196

4.5.4 MC68HC812A4中断向量和优先级198

4.5.5 MC68HC912B32中断向量和优先级199

4.6 外部中断设计方法200

4.7 轮询方式与向量中断的比较202

4.8 使用中断的键盘接口205

4.9 使用IRQ中断的打印机接口208

4.10 使用？同步的电源系统接口213

4.11 使用链表的中断轮询215

4.11.1 使用链表的6811中断轮询216

4.11.2 使用链表的6812中断轮询217

4.12 使用中断请求线实现的固定优先级219

4.14 循环轮询220

4.13 使用XIRQ实现的固定优先级220

4.15 周期轮询222

4.15.1 使用6811 STRA的实时中断222

4.15.2 6811 RTI223

4.15.3 6812 RTI224

4.15.4 6812定时器溢出中断225

4.16 词汇227

4.17 习题228

第5章 线程233

5.1 多线程抢占式调度器233

5.1.1 循环调度器234

5.1.2 其他调度算法238

5.2.1 自旋锁信号量实现239

5.2 信号量239

5.1.3 线程的动态分配239

5.2.2 阻塞信号量的实现241

5.3 信号量的应用244

5.3.1 线程同步或同步点244

5.3.2 资源共享、不可重入代码或互斥244

5.3.3 两个线程间使用邮箱进行线程通信245

5.3.4 多个线程使用FIFO队列进行线程通信245

5.4 词汇246

5.5 习题247

第6章 时钟生成和测量249

6.1 输入捕获249

6.1.1 输入捕获的基本原则249

6.1.2 输入捕获详解250

6.1.3 使用输入捕获实现实时中断257

6.1.4 周期测量260

6.1.5 脉冲宽度测量269

6.2 输出比较275

6.2.1 一般概念275

6.2.2 输出比较详解276

6.2.3 使用输出比较进行周期性中断281

6.2.4 方波的产生284

6.2.5 脉宽调制287

6.2.6 延迟脉冲的产生290

6.3 频率测量291

6.3.1 频率测量的概念291

6.3.2 分辨率为100 Hz的频率测量291

6.4.1 使用周期测量来计算频率293

6.4 频率和周期之间的转换293

6.4.2 使用频率测量来计算周期294

6.5 同时使用输入捕获和输出比较的测量294

6.5.1 Δp为1ms的周期测量294

6.5.2 Δf为0.1Hz的频率测量297

6.6 词汇300

6.7 习题301

第7章 串行I/O设备307

7.1 引言与定义307

7.2 RS232规范312

7.3 RS422/AppleTalk/RS423/RS485平衡差分线路314

7.3.1 RS422输出规范316

7.3.3 RS485半双工信道317

7.3.2 RS422输入规范317

7.4 其他通信协议318

7.4.1 电流环路信道318

7.4.2 调制解调器简介318

7.4.3 光纤信道319

7.4.4 数字逻辑信道319

7.5 串行通信接口319

7.5.1 异步模式传送320

7.5.2 异步模式接收321

7.5.3 MC68HC05C8 SCI详解323

7.5.4 MC68HC708XL36 SCI详解326

7.5.5 MC68HC11A8 SCI详解330

7.5.6 MC68H812A4 SCI详解332

7.6.1 SCI硬件接口337

7.6 SCI应用337

7.6.2 仅用于SCI接收的中断接口339

7.6.3 仅用于SCI发送的中断接口341

7.6.4 SCI的输入和输出中断341

7.6.5 串口打印机接口343

7.7 使用SPI的同步发送和接收347

7.7.1 SPI基础347

7.7.2 MC68HC05C8 SPI详解350

7.7.3 MC68HC708XL36 SPI详解351

7.7.4 6811 SPI详解352

7.7.5 6812 SPI详解353

7.7.6 SPI应用356

7.8 词汇363

7.9 习题364

第8章 并行端口接口367

8.1 输入开关和键盘367

8.1.1 开关与计算机的接口367

8.1.2 使用电容的硬件消抖368

8.1.3 软件消抖371

8.1.4 多个按键接口的基本方法377

8.1.5 16键的电子琴378

8.1.6 4×4扫描键盘382

8.1.7 多路复用／多路分解扫描式键盘385

8.2 输出LED387

8.2.1 单个LED接口388

8.2.2 7段LED接口391

8.2.3 扫描式7段LED连接391

8.2.4 使用7447 7段式译码器的扫描LED接口393

8.2.5 使用MC14489显示驱动器的集成LED接口395

8.3 液晶显示397

8.3.1 LCD基础知识397

8.3.2 使用MC14543的简单LCD接口398

8.3.3 使用MC145000和MC145001的扫描LCD接口399

8.3.4 使用HD44780控制器的并口LCD接口403

8.4 用于实现计算机控制的电流开关的晶体管405

8.5 计算机控制的继电器、螺线管和直流电动机406

8.5.1 继电器简介406

8.5.2 电磁继电器基础408

8.5.3 弹簧继电器409

8.5.4 螺线管410

8.5.5 脉宽调制直流电动机411

8.5.6 电磁继电器、螺线管和直流电动机的接口411

8.5.7 固态继电器414

8.6 步进电机415

8.6.1 步进电机示例416

8.6.2 基本操作420

8.6.3 步进电机硬件接口424

8.6.4 步进电机轴编码器426

8.7 词汇427

8.8 习题428

第9章 存储器接口432

9.1 简介432

9.2 地址译码434

9.2.1 全译码方式435

9.2.2 最小代价译码437

9.2.3 地址译码中的一些特殊情况438

9.2.4 灵活的全地址译码器440

9.2.5 MC68HC812A4上集成的地址译码器441

9.3 时序关系表示的语法442

9.3.1 有效时间区间和请求时间区间442

9.3.2 时序图444

9.4 一般的存储器总线时序445

9.4.1 同步总线时序445

9.4.2 部分异步总线时序446

9.4.3 全异步总线时序447

9.5 外部总线时序448

9.5.1 同步和非同步信号448

9.5.2 Motorola MC68HC11A8外部总线时序449

9.5.3 Motorola MC68HC812A4外部总线时序452

9.5.4 Motorola MC68HC912B32外部总线时序456

9.6.1 6811的接口设计460

9.6 接口的一般方法460

9.6.2 在扩展窄模式下的6812接口设计461

9.6.3 在扩展宽模式下的6812接口设计461

9.7 存储器接口设计举例463

9.7.1 32K PROM接口设计463

9.7.2 8K RAM接口468

9.7.3 32K 16位PROM与MC68HC812A4的接口479

9.7.4 16位8K RAM的接口481

9.7.5 扩展的地址数据页与MC68HC812A4的接口483

9.7.6 扩展地址程序页与MC68HC812A4的接口484

9.8 动态RAM（DRAM）487

9.9 词汇488

9.10 习题489

10.1 速度需求497

第10章 高速I/O接口497

10.2.1 存储设备498

10.2.2 高速数据采集498

10.2 高速I/O应用498

10.2.3 视频显示499

10.2.4 高速信号生成499

10.2.5 网络通信500

10.3 高速接口的一般方法500

10.3.1 硬件FIFO500

10.3.2 双端口存储器500

10.3.3 分体切换存储器501

10.4 DMA的基本原理501

10.4.2 DMA初始化502

10.4.3 突发方式与周期窃取DMA502

10.4.1 DMA周期502

10.4.4 单地址与双地址DMA503

10.4.5 DMA编程505

10.5 MC68HC708XL36举例505

10.5.1 DMA I/O寄存器505

10.5.2 存储器到存储器的块传送508

10.5.3 SCI发送509

10.5.4 SPI接收509

10.5.5 简单波形生成510

10.6 词汇511

10.7 习题512

第11章 模拟接口514

11.1 电阻与电容514

11.1.1 电阻514

11.1.2 电容515

11.2.1 晶体管模型516

11.2 运算放大器（运放）516

11.2.2 理想运算放大器517

11.2.3 真实运算放大器模型517

11.2.4 运算放大器的类型521

11.2.5 饱和属性521

11.2.6 线性运算放大器电路的基本规则522

11.2.7 运算放大器电路的线性模式524

11.2.8 偏置补偿运算放大器电路528

11.2.9 高增益运算放大器电路529

11.2.10 电流电压转换电路530

11.2.11 电压电流转换电路530

11.2.12 积分电路530

11.2.14 滞后电压比较器531

11.2.13 微分电路531

11.3 模拟滤波器532

11.3.1 简单的滤波器532

11.3.2 巴特沃思滤波器533

11.3.3 带通和带阻滤波器535

11.4 数模转换536

11.4.1 DAC的参数536

11.4.2 使用求和放大器实现DAC538

11.4.3 R-2R梯形3位DAC539

11.4.4 采用DAC8043的12位DAC542

11.4.5 DAC器件的选择542

11.4.6 DAC波形发生器545

11.5.1 ADC的参数548

11.5 模拟数字转换548

11.5.2 2位快速ADC549

11.5.3 8位斜坡ADC550

11.5.4 逐次逼近ADC550

11.5.5 实现ADC的软件算法551

11.5.6 16位双斜率ADC553

11.5.7 ∑ΔADC555

11.5.8 ADC接口556

11.6 采样与保持556

11.7 双极型场效应管模拟多路选择器557

11.8 ADC系统559

11.8.1 ADC系统框图559

11.8.2 ADC系统的电源与接地560

11.8.3 高速CMOS模拟输入端的输入保护560

11.9 多访问循环队列562

11.10 内部ADC模块563

11.10.1 6805的ADC系统563

11.10.2 6808的ADC系统564

11.10.3 6811的ADC系统566

11.10.4 6812的ADC系统567

11.10.5 ADC软件571

11.11 词汇573

11.12 习题574

第12章 数据采集系统577

12.1 概述577

12.1.1 准确度580

12.1.2 分辨率580

12.1.4 可再生性或可重复性581

12.1.3 精度581

12.2 传感器582

12.2.1 传感器的静态指标582

12.2.2 传感器的动态指标585

12.2.3 非线性传感器585

12.2.4 位置传感器586

12.2.5 速度测量588

12.2.6 力传感器589

12.2.7 温度传感器590

12.3 DAS设计593

12.3.1 介绍和定义593

12.3.2 使用采样定理确定采样率594

12.3.4 模拟信号处理定义597

12.3.3 确定ADC位数597

12.3.5 ADC转换速度602

12.3.6 采样保持电路（S/H）定义602

12.4 噪声分析603

12.4.1 热噪声603

12.4.2 散射噪声605

12.4.3 1/f噪声或粉红噪声605

12.4.4 传感器的局限性606

12.4.5 磁场感应606

12.4.6 位移电流或电容（电场）耦合606

12.4.7 阻抗负载606

12.4.8 CMRR607

12.4.9 频率响应607

12.5.1 温度测量系统608

12.5 数据采集系统示例分析608

12.4.10 人为移动608

12.5.2 受力测量系统610

12.5.3 使用电子参考的热电偶接口612

12.5.4 心跳测量613

12.5.5 位置测量系统615

12.6 词汇616

12.7 习题618

第13章 基于微计算机的控制系统626

13.1 数字控制系统概述626

13.2 开环控制系统627

13.2.1 烤箱的开环控制627

13.2.2 开环交通控制627

13.2.3 开环步进控制器629

13.3.1 Bang-Bang温度控制630

13.3 简单闭环控制系统630

13.3.2 使用增量控制的闭环位置控制系统632

13.4 PID控制器633

13.4.1 实现PID控制器的一般方法633

13.4.2 速度PID控制器635

13.4.3 PWM执行机的积分控制器637

13.4.4 确定PID控制器参数的实验法639

13.5 模糊逻辑控制639

13.5.1 DAC和ADC模糊控制器640

13.5.2 PWM模糊控制器646

13.5.3 使用模糊逻辑的温度控制器652

13.6 词汇656

13.7 习题656

14.1 概述659

第14章 简单网络659

14.2 串行主／从桌面总线660

14.3 使用三态缓冲的并行总线应用666

14.4 使用集电极开路逻辑的并行总线应用667

14.5 二进制同步通信668

14.6 IEEE488通用仪表总线671

14.7 小型计算机系统接口671

14.8 调制解调器通信672

14.8.1 FSK调制解调器672

14.8.2 相位编码调制解调器674

14.8.3 正交振幅调制解调器676

14.9 X.10协议676

14.11 习题683

14.10 词汇683

第15章 数字滤波688

15.1 基本原理688

15.2 数字滤波器示例691

15.3 脉冲响应697

15.4 高Q值60 Hz数字陷波滤波器699

15.5 时延对数字滤波器的影响703

15.6 高Q值数字高通滤波器705

15.7 低Q值数字高通滤波器706

15.8 低Q值数字低通滤波器707

15.9 数字低通滤波器707

15.10 直接形式实现709

15.11 词汇710

15.12 习题711