計算機與嵌入式系統架構

任保全，軍事科學院系統工程研究院高級工程師，軍事通信學博士，通信與信息系統博士後。
主要從事通信網絡技術研究，主持或參與國防通信網絡領域重要科研項目多項，研究成果獲省部級科技進步獎二、三等獎多項，授權國防專利5項，出版編著3部，發表學術論文50餘篇。

詹傑，湖南科技大學物理與電子科學學院教授，博士（後），Southern Illinois University高級訪問學者。
湖南省組織部、人社廳、科技廳科技特派專家，《物聯網學報》編委，從事物聯網、近距離無線通信、嵌入式系統等方向的研究。
從教25年，主持微機原理、單片機原理兩門課的教學16年，獲“兩滲透、三結合”，“嵌入式理工滲透人才培養模式的探索”獲湖南省普通高校教學成果三等獎一項。
主持多項***項目，主持湖南省教育廳教研教改項目一項。
出版專著一本，譯著一本(參編)，教材兩部(參編)。

第1章微型計算機基礎1
1．1數字信號1
1．2數制的轉換、運算與編碼2
1．3計算機中的數值表示4
1．3．1機器數和真值4
1．3．2原碼、反碼、補碼5
1．3．3原碼、反碼、補碼的關係5
1．4常用編碼方案6
1．4．1 BCD碼6
1．4．2 ASCII碼7
1． 4．3 Unicode 8
1．4．4非ASCII碼9
1．5數字電路基礎9
1．5．1邏輯門9
1．5．2 IC分類12
1．5．3寄存器12
1．5．4多路復用器和譯碼器14
1．6計算機體系結構15
1．6．1微型計算機的組成15
1．6．2 CPU架構16
1．6．3計算機總線17
1．6．4 CPU結構18
思考題19

第2章8086微處理器21
2．1 8086微處理器結構21
2．1．1 8086微處理器內部結構21
2．1．2 8086程序執行流程23
2．1．3 8086的寄存器結構23
2．2 8086的引腳及功能26
2．2．1 8086的引腳功能26
2．2．2 8086的最小模式和最大模式30
2．3 8086的存儲器結構31
2．3．1存儲器組織與數據存儲格式31
2．3．2存儲器分段結構33
2．3．3邏輯地址與物理地址的轉換35
2．3．4堆棧36
2．4 8086 I/O結構37
2．4．1 I/O接口的功能及基本結構37
2． 4．2 I/O端口的編址方式38
2．4．3 I/O的控制方式38
思考題40

第3章8086的指令系統41
3．1 8086指令的特點41
3．2 8086的尋址方式42
3．2．1尋址方式說明42
3．2．2尋址方式種類43
3．3 8086的指令格式及數據類型49
3．3．1彙編語言的語句格式50
3．3．2彙編語言中的符號、數據和表達式51
3．4 8086的指令集53
3．4．1數據傳送類指令53
3．4．2算術運算類指令59
3．4．3位操作指令67
3．4 ．4串處理指令69
3．4．5控制轉移類指令71
3．4．6處理器控制類指令73
思考題74

第4章8086彙編語言程序設計76
4．1程序設計語言概述76
4．2 8086彙編語言中的偽指令76
4．2．1符號定義語句77
4．2．2變量定義語句78
4．2． 3段定義語句80
4．2．4段分配語句84
4．2．5過程定義語句84
4．2．6結束語句85
4．3 8086彙編語言中的運算符85
4．3．1常用運算符和操作符85
4．3．2運算符的優先級89
4．4彙編語言程序設計89
4．4．1彙編語言程序設計基本步驟89
4．4．2順序結構程序設計90
4．4．3分支結構程序設計92
4．4．4循環結構程序設計95
4．5宏與宏調用101
4．5．1宏概念101
4．5．2宏指令應用舉例102
4．6彙編語言程序設計與上機調試103
4．6．1彙編語言程序設計實例103
4．6．2 DOS功能調用與子程序設計109
4．6．3 BIOS功能調用112
4．6．4子程序設計113
4．6．5彙編語言程序上機調試118
思考題119

第5章存儲器及微型計算機存儲系統121
5．1存儲器的概念及分類121
5．1．1存儲器概述121
5．1．2存儲器的分類121
5．1．3存儲器的性能指標124
5．2多級存儲結構125
5．3主存儲器128
5．3．1主存儲器概述128
5．3．2半導體存儲器的基本結構129
5．3．3隨機存取存儲器131
5．3．4只讀存儲器136
5 ．4閃存139
5．4．1閃存工作原理139
5．4．2閃存分類140
5．4．3 NOR閃存141
5．4．4 NAND閃存142
5．4．5應用原則143
5．5 8086中的存儲器管理143
5．5．1存儲器接口設計143
5．5．2存儲器的擴展144
思考題148

第6章微型計算機接口技術150
6．1 I/O接口概述150
6．1．1 I/O接口的功能150
6．1．2 I/O接口中的信息類型152
6．1．3 I/O接口的典型結構152
6．2 I/O端口編址153
6．2．1 I/O端口的尋址方式153
6．2．2 I/O端口地址的形成154
6．3輸入/輸出的處理方式155
6．3．1程序控制傳輸方式156
6．3．2直接存儲器存取方式156
6．4 CPU與外部設備的接口157
6．4．1同步傳輸方式與接口157
6．4．2異步查詢方式與接口159
6．5 8086的輸入/輸出162
6．5．1 8086的I/O指令162
6．5 ．2 8086的I/O特點162
6．6可編程並行接口芯片8255A 163
6．6．1 8255A的外部特性和內部結構164
6．6．2 8255A的編程命令167
6．6．3 8255A的工作方式168
6．6．4 8255A的應用舉例174
6．7定時器/計數器178
6．7．1定時/計數概述178
6．7．2定時器/計數器8253 180
6．7．3 8253的外部特性180
6．7．4 8253的內部邏輯結構與功能181
6．7．5 8253的編程命令與讀/寫操作182
6．7．6 8253的工作方式及其特點184
6．7．7 8253應用舉例190
思考題197

第7章中斷198
7．1中斷原理198
7．1．1從無條件傳輸、條件傳輸到中斷傳輸198
7．1．2中斷概念201
7．2中斷系統組成及其功能202
7．2．1與中斷有關的觸發器202
7．2．2中斷響應條件203
7．2．3 8086中斷系統204
7．2．4中斷響應過程205
7．2．5 8086的中斷向量209
7．3可編程中斷控制器8259A 211
7．3．1 8259A的內部結構及引腳分配212
7．3．2 8259A的中斷管理方式214
7．3．3 8259A的編程與應用216
7．4 IBM PC硬件中斷220
7．4．1 IBM PC中斷設置220
7．4． 2中斷應用舉例221
思考題222

第8章串行通信224
8．1串行通信概述224
8．1．1串行通信的數據傳輸方式225
8．1．2數據傳輸協議225
8．2 RS- 232C標準228
8．2．1信號接口228
8．2．2電氣特性230
8．2．3 MAX232 231
8．2．4 RS-232C標準接口在通信中的連接233
8．3 SPI通信接口234
8 ．3．1 SPI概述234
8．3．2 SPI定義及通信原理234
8．3．3 DS1302實時時鐘236
8．4 I2C通信接口239
8．4．1 I2C概述239
8．4．2 I2C的連接及尋址方式240
8． 4．3 I2C協議241
8．4．4 24C04基本應用243
8．5 USB通信接口245
8．5．1 USB概述245
8．5．2 USB系統的組成247
8．5．3 USB協議中的基本概念248
8．5．4 USB通信傳輸方式250
8．6 CAN總線接口252
8．6．1 CAN總線概述252
8．6．2 CAN的報文傳輸253
8．7可編程串行通信接口芯片8251 254
8．7．1 8251的結構及引腳254
8．7．2 8251的初始化256
8．7．3 8251的初始化編程258
8．8 USB轉接芯片CH341 260
8．8．1 CH341概述260
8 ．8．2 CH341引腳定義261
8．8．3功能說明263
思考題266

第9章A/D與D/A轉換267
9．1 A/D轉換簡介267
9．1．1概述267
9．1．2模擬信號的取樣、量化和編碼268
9．1．3主要性能指標269
9．1．4 A/D轉換原理270
9．1．5 A/D轉換器的應用272
9．2 A/D轉換設計276
9．2．1 A/D轉換器276
9．2．2模擬接口插件卡278
9．3 D/A轉換器280
9．3．1 D/A轉換器的工作原理280
9．3．2 D/A轉換器的性能和指標281
9．3．3 D/A轉換器的應用281
9．3．4 D/A轉換器TLC5620 283
9．4 A/D與D/A轉換應用設計286
思考題289

第10章嵌入式系統290
10．1嵌入式系統概述290
10．1．1嵌入式系統的定義290
10．1．2嵌入式系統的特點291
10．1．3嵌入式系統的分類292
10．1．4嵌入式處理器的發展狀況293
10．1．5嵌入式軟件的發展情況294
10．1．6嵌入式系統的發展情況295
10．1．7 ARM的世界295
10．2嵌入式系統開發設計297
10．2．1嵌入式系統設計概述297
10．2．2嵌入式系統開發模型298
10．2．3嵌入式系統開發過程299
10．2．4嵌入式系統設計的核心技術301
10．2．5嵌入式開發設計環境303
10．2．6系統設計303
10．3嵌入式系統的開發工具305
10．3．1開發工具的組成305
10．3．2集成的IDE工具307
10．4嵌入式系統的調試方法309
10．4．1基於主機的調試309
10．4．2遠程調試器與調試內核309
10．4．3 ROM仿真器310
10．4．4 ICE 311
10．4．5 JTAG 312
10．5嵌入式系統的應用313
思考題314

第11章單片機基礎與C語言開發技術315
11．1 MCS-51系列單片機315
11．1．1單片機簡介315
11．1．2單片機的發展史315
11．1．3 MCS-51系列單片機分類316
11．1．4 51內核單片機317
11 ．1．5 MCS-51系列單片機的結構及引腳功能319
11．1．6單片機的應用323
11．2 MCS-51系列單片機的存儲器結構324
11．2．1 MCS-51系列單片機存儲器空間324
11．2．2特殊功能寄存器325
11．3時鐘電路與時序329
11．3．1時鐘電路329
11．3．2時序330
11．3．3復位電路331
11．4並行I/O端口結構332
11．5單片機C語言程序設計基礎336
11．5．1 C51語言336
11．5．2 C51數據類型336
11．5．3 C51數據存儲類型338
11．5．4 C51運算符、表達式及規則339
11．5．5 C51流程控制語句341
11．5．6 C51函數344
思考題347

第12章單片機應用基礎349
12．1定時器/計數器349
12．1．1定時器/計數器的結構和功能349
12．1．2方式寄存器和控制寄存器350
12．1．3定時器/計數器的工作方式351
12．1．4定時器/計數器初始化354
12．1．5定時器/計數器綜合應用案例355
12 ．1．6定時器/計數器使用注意事項359
12．2 MCS-51系列單片機中斷系統359
12．2．1中斷的概念359
12．2．2 MCS-51系列單片機中斷系統360
12．2．3中斷的處理過程362
12．2．4中斷系統應用363
12．3單片機系統擴展366
12．3．1單片機的片外總線結構367
12．3．2外部程序存儲器擴展368
12．3．3外部數據存儲器擴展370
12． 4單片機鍵盤及顯示接口372
12．4．1鍵盤接口原理372
12．4．2顯示接口原理374
思考題378